腐植酸应用化学研究进展之我见

张姗姗（潍坊科技学院,山东 潍坊 262700）



腐植酸应用化学研究进展之我见

张姗姗
（潍坊科技学院,山东 潍坊 262700）

摘 要：通过分析腐殖酸应用化学研究，分析腐殖酸的构成、提取方式、性能乃至在农业中的运用，来探讨腐殖酸应用化学研究的进展。

关键词：腐殖酸；应用化学；研究进展

0 引言

腐殖酸是在自然环境中具有一类高分子的物质，是动植物残体透过繁琐的生物、化学作用所构成。因为腐殖酸具备的不同活性官能团以及庞大的表面积，其则是环保型吸附剂。在腐殖酸分析工作的深入当中，仪器设施不断获得改进，腐殖酸类产品的应用范畴会不断扩大。身为一类能够研发运用的潜在有机资源，腐殖酸愈发被国内外的科研人员所注重，也会为煤炭行业、工农业发展提供有利的因素。

1 腐殖酸的构成以及分子构造

腐殖酸的原则构成尤为繁琐。通过不断分析可以发现，腐殖酸的重要元素包含了碳、氢、氧、氮、磷以及硫。而其中的碳含量会由于腐殖化程度的深入而增加，通常泥炭、褐煤以及风化煤中的氮容量分别是50%、55%以及60%，在土壤内的胡梅酸碳容量为50%至60%，富里酸碳容量通常是40%至50%，氢等元素的容量则会由于腐殖化程度的加大而降低，土壤胡梅酸氧的含量是30%至35%，富里酸氧的含量是44.50%。氢、硫、氮在土壤胡敏酸以及富里酸内的容量大致相同，分别是4%至6%、2%至6%以及0%至2%［1］。

腐殖酸是高分子的聚合物，分子构造十分繁琐，单体内具有芳核构造，芳核中有众多取代基，并与多肽及脂肪族侧链相连接。并且，也会具有杂环态氮的构造，这些氮十分难分解，只有在芳核损坏后才会被排放出来。

2 腐殖酸的来源及提取方法

2.1 来源

褐煤及草炭乃至风化煤的腐殖酸具有较高的成分，也成为腐殖酸最主要的提取来源。草炭被称作泥炭及泥煤，在沼泽植物死亡后，通过生物的化学作用而构成的物质，也可以说属于沼泽植物死亡后残留的疏松堆积物，是煤的首个阶段，属于最初期的煤。褐煤是通过泥炭经由成岩时期而获取的产物，因此成为了煤的第二个阶段。风化煤也是露头煤，属于近地表层的褐煤、烟煤以及无烟煤，透过空气及水长期作用引发的产物。草炭是腐殖酸中提取率最高的物质，褐煤位居第二，风化煤最低。褐煤胡敏酸的氧化度以及芳香度最佳，其次则为风化煤胡敏酸，最低的物质为草炭胡敏酸。风化煤富里酸的氧化度以及芳香度最佳，其次为褐煤富里酸与草炭富里酸。风化煤胡敏酸具有最高的腐殖化程度，之后是褐煤富里酸以及草炭富里酸。风化煤胡敏酸具有最高的腐殖化，褐煤胡敏酸其次，而草炭胡敏酸具有最低的腐殖化程度。风化煤胡敏酸的回收率最高，褐煤胡敏酸位居第二，而草炭胡敏酸最低。

2.2 提取的方法

2.2.1 酸抽提剂法

通过酸抽提剂法以风化煤内提取可以符合汽车运用蓄电池技术条件标准的腐殖酸。而制备工艺则为风化煤、添加稀硫酸、蒸汽煮沸、搅拌沉积、提取上端液体、水洗pH5、沉积物烘干、粉碎过滤、承装。

酸抽提剂法提取腐殖酸的工艺尤为简便，较易操控，生产周期较短，并且节省了碳酸物，所以酸法腐殖酸的价格远比碱法腐殖酸的价格低30%。可是酸抽提剂法所提取的腐殖酸，由于其具有较多杂质，所以会受到较多的束缚。

2.2.2 微生物溶解法

微生物溶解法提取腐殖酸具有较长的反应周期，不具备较高的产率，可是反应较为温和，可以情节转化，具有较高的产物生物活性，当前主要处在试验分析阶段，与工业生产对比还具有一些距离。

2.2.3 碱溶酸析法

当前主要通过碱溶酸析法则为碱抽提剂法研发腐殖酸，由于方法渐变而被大量运用。可以通过硫酸溶液与氢氧化钠溶液由褐煤提取腐殖酸。

因为一些原料内有利的腐殖酸含量并非较高，直接抽取腐殖酸则无法获得较高的提取率。为了提升腐殖酸提取率，大多对原料先进行处理，在采取碱溶酸析法。普遍预处理方式有空气氧化预处理、硝酸氧化预处理以及超声波预处理。对于特殊的原料，在提取中可以使用一些特殊的方式。比如对水体沉积物来讲，可以使用稀HCI、HF混合液进行预处理，以便减少灰分。土壤内腐殖质因为较难溶解在水内的钙、镁、铁、铝等离子络合，较易溶解在水内的钾、钠等离子融合的腐殖质乃至量较少的游离态具有的腐殖质。通过0.1mol/L焦磷酸钠以及0.1mol/L氢氧化钠融合液提取腐殖质，能够把土壤内较难溶于水以及较易溶于水的结合态腐殖质直接络合为较易溶于水的腐殖质钠盐，以此真正提取出腐殖质，再通过盐酸溶液把腐殖酸沉降出来［2］。

通过碱溶酸析法提取的腐殖酸有机质具有较高的含量，样品分子内芳香环与脂肪链中的羧基乃至羧基内具有的可离解的氢离子，令腐殖质有酸度的互换容量，以此令其与众多有机物、无机物有产生作用的潜能。

2.3 产率的核算

腐殖酸在强酸性溶液内可通过重铬酸钾把其中的碳氧变成二氧化碳。依照重铬酸钾的耗费量以及腐殖酸的含碳比，可核算出腐殖酸的产量。这一方式的特点为腐殖酸提取量过大，欠缺之处为重铬酸钾具有毒性，操控时具有危险，并且步骤尤为繁琐。

3 腐殖酸的性能与应用

3.1 腐殖酸的吸附性能

因为腐殖酸具有不同功能基，比如羧基、酚羟基、醇羟基、羰基以及甲氧基等，所以具备较高的反应活性，可以和环境内的金属离子、氧化物、矿物质、氢氧化物、有机质以及有毒活性污染物等产生相互作用。

毒死蜱作为有机磷农药中使用最为普遍的一种，对生物具有显著的毒害作用。腐殖酸吸附毒死蜱，来源不同的腐殖酸对毒死蜱的吸附效果展现出不同的特点，吸附量最高可达到1000μg/g。对硝基苯胺属于芳香胺内尤为主要的一个化合物，国家环保局将其制定成优先控制的污染物［3］。

3.2 腐殖酸在农业内的应用

3.2.1 具备改良土壤的作用

提取的腐殖酸和土壤有机质内的腐殖酸具备相近的构造以及性质，对土壤的改良效果以为显著，并且也具备了胶体性有机物质，所以可以将土壤内的团粒构造进行改良，疏松土壤、加大吸水量，不但可以透气、提升温度，还能够储水，将土壤的作用进行改良。

腐殖酸通过盐碱土壤的改良，由于其具有较多活性基团，盐基互换容量较大，可以吸附较多的土壤内可溶性盐，并且阻留过多数量的有害阳离子，减少了土壤内盐浓度以及盐碱土酸碱度。腐殖酸在干旱的白沙以及红黏土地内运用，均可以令土壤容重显著降低，令土壤孔隙度以及持水量有所提高，有利于提升土壤内的保水、保肥的能力，以此改良作物的生态氛围。

3.2.2 增效化肥的作用

腐殖酸可以提升化肥的有效运用，在化肥增效的同时，降低化肥对土壤理化性状引发不良作用。增效作用展现在加大肥效、加快氮的吸收，提升氮肥的利用率，降低土壤对速效磷的稳固，加快农作物对磷的吸收，激发作物根系的生长，降低土壤对钾的固定，加快难溶性钾的排放，缓和钾肥对土壤以及作物引发的不良作用。

3.2.3 刺激作物生长发育的作用

根系可以吸收腐殖酸，加快种子的发芽，加大出苗率以及成苗率，并且加快作物根系发育，加快幼苗发根，根良的加大、根系的加长，均令作物更加有利于吸收水分及养分。

4 结束语

总而言之，虽然腐殖酸的研究获取了较大的进步，可是腐殖酸的应用当中还具有一些问题。腐殖酸自身则为污染物，是众多水体有害化学物的驱使者，并且在一定环境中能够在水中溶解。选择相符的配比研发腐殖酸类的肥料，令其实现最大的使用效率，降低污染。因为当前腐殖酸的提取成本过高，极大阻碍了其在农业乃至其他行业中的运用。为减少成本，可以通过研发新工艺来降低试剂的用量，将反应环境进行简化。通过低成本的原材料，提高复合化的分析。

参考文献：

［1］欧晓霞,何小慧，杨名，刘靖,李聪.腐殖酸的光化学行为研究进展［J］.安徽农业科学,2010（20）：10809-10810.

［2］黎关超,刘红缨,左娟,张瑞欣.腐植酸基-粉煤灰型保水剂的制备和性能测试［J］.腐植酸,2010（02）：16-21.

［3］郑易安,王文波,王爱勤.腐植酸高吸水性树脂研究进展［J］.高分子通报,2011（08）：38-47.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.046

作者简介：张姗姗，硕士研究生，助教，研究方向：化学合成、应用化学。