从泥碳中提取黄腐酸的探讨

李小为，金俊艳

(1.黑龙江农业职业技术学院 农学系，黑龙江 佳木斯 154007;2.黑龙江农业职业技术学院 生物工程系，黑龙江 佳木斯 154007)

泥碳又称草碳、泥煤，是原始沼泽植物残体在微生物作用下不完全分解—合成的有机堆积物，是人类重要的矿产资源。我国泥碳储量约123亿t左右［1］，黑龙江省约4.3亿 t，属于含高腐殖酸型、中度分解的泥碳。泥碳有机质中的黄腐酸是生物活性物质，是泥碳有机质的精华所在。泥碳黄腐酸中活性官能团多、分子量小、凝聚极限高，它的化学组成、性质和土壤、堆肥中的黄腐酸十分相似［2］，可作为植物生长调节剂、植物抗逆剂、肥效促进剂、农药缓释增溶剂以及制取液体肥料的有机基质和增溶剂等［1］。开发泥碳黄腐酸产品，是当今世界资源和环境可持续发展的方向，符合我国生态农业建设节约资源的战略要求。

1 材料及方法

1.1 试验材料

泥炭取于当地。

需用试剂有:去离子水，1%氢氧化钠溶液，蒸馏水，丙酮，95%甲醇，95%乙醇，硼，锌，高锰酸钾，硝酸，5%浓度双氧水，氧化铜等。

仪器设备有:电子称，烧杯，玻璃棒，量筒，漏斗，电炉，烘箱，反应釜，溶解罐，粉碎机，振动筛，过滤机，萃取罐，离心机，蒸发器，精密试纸等。

1.2 试验方法

1.2.1 原理

泥碳中黄腐酸含量比较低，采用氧化降解的办法破坏腐殖酸的大分子，形成更多的酸性含氧官能团，使一部分棕+黑腐酸、木质素和其他的一些物质氧化分解成黄腐酸［3］，就能有效提高黄腐酸的含量和提取率。然后用有机溶剂萃取，再用离心机进行分离，得到黄腐酸溶液。采用催化氧化降解—有机溶剂萃取—水溶解分离的技术生产泥碳黄腐酸，此溶液可配制不同浓度的液体肥料应用。

1.2.2 方法

首先在实验室采用筛选试验的方法进行试验，确定氧化剂、萃取剂及提取黄腐酸所需的工艺条件(图 1)。

图1 泥碳中提取黄腐酸的工艺流程

原料准备。将自然风干的泥炭用粉碎机粉碎成1～2mm，用1～2mm筛孔的筛子除去泥沙，作为原料备用。

氧化剂的确定。用电子秤分别称取原料各10 g，倒入玻璃制的反应罐中，各反应罐中分别加入1.5 g KMnO4，HNO3，5%浓度的 H2O2，CuO作为氧化剂，用B/Zn做催化剂，在60～70℃条件下反应4 h，pH值控制在4～6之间［4］，测定黄腐酸的含量。从表1可以看出，用5%的H2O2作氧化剂得到的黄腐酸含量最高，故采用5%双氧水溶液作为氧化剂。

表1 不同氧化剂提取黄腐酸的得率

萃取剂的确定。分别称取10 g泥碳5份，各加入5%浓度的H2O2，用B/Zn做催化剂，在60～70℃条件下反应4 h，pH值控制在4～6之间［5］，反应完全后，将50 g的1%氢氧化钠溶液，蒸馏水，丙酮，95%甲醇，95%乙醇的5种萃取剂分别加入到各份氧化泥碳中，在60～70℃萃取1.5 h［6］，得到总提取率和黄腐酸溶出率。从表2可以看出，用蒸馏水提取时，产率很低［7］;用1%氢氧化钠溶液提取，溶液很难分离;用丙酮提取时，提取率很高，但丙酮沸点低，易挥发、价格贵;用甲醇、乙醇提取时，得率差不多，但从溶剂的挥发性和环境安全性等因素考虑用95%乙醇更安全。由此得出萃取条件为泥碳、乙醇质量比1∶5，温度60～70℃，萃取1.5 h，回收乙醇，用水溶解残留物得氧化黄腐酸溶液。

表2 不同萃取剂的提取效果

2 结果与分析

采用Q/HMT 01—2009的方法测定提取液的黄腐酸含量，结果见表3，溶液中的浓度为9.3 g·100mL-1，比原样泥碳中黄腐酸含量5.51%有极大的提高。

把氧化泥碳水溶液配制成泥碳黄腐酸液体肥料，按NY 1110—2006测定水溶肥料中汞、铬含量，采用国标方法测定其他成分的含量，检测结果见表4，各项指标均符合有关规定，且养分含量高。

表3 氧化泥碳水溶液的组成

表4 泥碳黄腐酸液体肥料的检测结果

3 小结

采用催化氧化-乙醇萃取-水溶解分离的工艺技术，获得生理活性高、增溶性好、养分含量高、抗絮凝性好的黄腐酸。该工艺流程简捷合理、实用性强，无三废排放、技术指标达到同类产品的要求，为我国泥碳产品的开发利用起到了积极的创新作用。

［1］唐志华，陈丽华，陕南勉县泥炭的分布状况及其开发前景［J］.汉中师范学院学报，1996，14(2):43-46.

［2］张则有，王荣力，王质安，等.泥碳在农业上的开发技术与应用 ［J］，微复肥，2001(2):5-6.

［3］刘大强，刘桂媛，蒋崇菊.提高黄腐酸产率的实验研究［J］.哈尔滨科学技术大学学报，1996(1):22-24.

［4］陈晓玲，刘世彬.研究提取泥炭腐殖酸的固液分离 ［J］.煤炭加工与综合利用，1999(4):29-30.

［5］葛红光，陈丽华.泥炭中黄腐酸的分离研究 ［J］.延安大学学报:自然科学版，2001(3):57-58.

［6］蒋崇菊，何云龙，刘大强，等.用有机溶剂提取泥碳黄腐酸的研究 ［J］.应用化学，1997(3):29.

［7］何云龙，刘大强.硝酸氧解法提高泥碳中黄腐酸的产率［J］.应用化学，2003(12):20.