[發明專利]一種基于天然生物質生產腐植酸的方法

有效

• 申請號: 202210215774.0
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114656650B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張鵬;孫紅文;馬明明
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 佛山粵進知識產權代理事務所(普通合伙) 44463
• 代理人: 王余錢

本發明公開了一種基于天然生物質的腐植酸的制備方法，通過預熱解改變天然生物質的結構和物質，提高其在后續水熱堿解中的降解速率和轉化率，并提升腐植酸產物的分子量和均一性，快速、高效、高質量地催化轉化天然生物質，特別是現有技術難以處理的廚余垃圾、農林廢棄物、海洋藻類廢棄物等，為高附加值腐植酸制備提供了一種新方法。

技術領域

本發明屬于農業固廢資源化領域技術領域，具體涉及一種基于天然生物質生產腐植酸的方法。

背景技術

腐植酸是自然界中廣泛存在的大分子有機聚合物，是土壤團聚體的構造者，也是土壤中肥料運轉的庫，在農業、林業、環保等領域均具有重要的應用與發展潛力。由于分子結構中含有豐富的羧基、羥基、醇羥基及羰基等活性官能團，故腐植酸分子能與金屬離子有交換、吸附、絡合、螯合等作用，可改良土壤結構，有利于農作物的生長；在分散體系中作為聚電解質、有凝聚、膠溶、分散等作用。因此，腐植酸可改良土壤理化性能、提高肥料利用效率、刺激作物生長、增強作物抗逆性、改善農產品品質；同時也可作為肥料、農藥、抗旱劑等添加劑。在農業上，腐植酸類肥料也是一種速效好、后效長、功能多的新型有機化學肥料，在促進農業增產、改善土地費肥力、加速化肥的分解轉化、提高化肥的利用率等方面，顯示出了它的強大生命力，展現了廣闊的發展前景。

天然腐植酸是在自然環境中通過微生物降解動植物殘體產生，廣泛存在于土壤、底泥以及風化煤、褐煤等環境介質中。而目前各個領域所使用的腐植酸主要以泥炭、煤或天然為原料通過生物工程(微生物)、化學方法來制備。例如，煤經空氣、臭氧或硝酸等人工氧化處理可形成腐植酸，煤用硝酸輕度氧化得到硝基腐植酸。但風化煤、褐煤、泥炭等礦物質資源日益枯竭、再生性差，如何利用可再生型資源開發和制備腐植酸產品用以代替資源日益枯竭的礦物質原料具有重要的現實意義。

我國每年大約產生農業秸稈和林業廢棄物10億噸以上，此類廢棄物的資源化再利用成為當前的研究熱點。現階段，在腐植酸的制備技術主要集中在化學熱解、水熱和微生物制備方面。但以上熱解和微生物等制備方法天然生物質轉化率低、普適性差、所制備的腐植酸產率不高，尤其是微生物轉化方法受生物質組成和環境因素影響大，產物和轉化率不穩定。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于生物質的腐植酸的制備方法，所述制備方法通過預熱解改變天然生物質的結構和物質，提高其在后續水熱堿解中的降解速率和轉化率，并提升腐植酸產物的分子量和均一性，快速、高效、高質量地催化轉化天然生物質，特別是現有技術難以處理的廚余垃圾、農林廢棄物、海洋藻類廢棄物等，為高附加值腐植酸制備提供了一種新方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于生物質的腐植酸的制備方法，包括如下步驟：

S1生物質的熱解

將生物質原料進行整理，將其剪碎至一定長度，取上述處理后的生物質原料置于氣氛爐/馬弗爐中，以氮氣為保護氣體，以一定的升溫速率升溫至高溫并維持一定時間，在氮氣氛圍下自然降溫后獲得預熱解的原材料；

S2水熱堿催化

將預熱解獲得的原材料至于水熱反應釜中，加入強堿后制得原材料固體，并加入水，將水熱釜密閉進行水熱反應，反應后自然降溫，制得腐植酸液體；

S3腐植酸液體固化

將步驟S2獲得的腐植酸液體用酸調節pH值，將析出的固體進行過濾收集并進行干燥，即可制得腐植酸固體。

優選的，作為一個較佳的實施例，所述步驟S1中將生物質原料剪碎至0.1cm以下的長度；

優選的，作為一個較佳的實施例，所述步驟S1中生物質選自農作物秸稈、林業廢棄物、廚余垃圾、市政污泥中的一種或多種。

優選的，作為一個較佳的實施例，所述步驟S1中升溫速率為1-20℃/min。