淺談腐植酸的應用及提取工藝

蘇曉云

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

腐植酸作為一類有機質(zhì)，它是地球表面多種微生物在動植物的遺骸上經(jīng)過多次的生物及化學過程而生成的物質(zhì)；它的儲存總量很大，目前為止可達萬億噸；地球上腐植酸資源非常豐富，如人們常見的土壤中、河海里、煤礦中都蘊藏著各種形式的腐植酸。它涉及礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化積累、含碳物質(zhì)在自然界的循環(huán)等多個方面，同時由于它的廣泛存在，所以對環(huán)境有很大的影響[1]。

目前，腐植酸的分類沒有硬性的規(guī)定，其詳細分類見表1。

表1 腐植酸常見的分類

1 腐植酸的性質(zhì)

腐植酸中含有碳、氫、氮、硫等多種元素；對不同來源的腐植酸，其主要元素碳、氧的含量是不盡相同的，但一般不會有特別大的差距，腐植酸的結構比較復雜，其結構式仍存在爭論，是研究的熱點；但研究發(fā)現(xiàn)，腐植酸中存在多種官能團如酚羥基、醇羥基、磺酸基、羥基、羰基、甲氧基等；這些官能團決定著腐植酸的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)[2]。

2 腐植酸的用途

自然界存在大量的腐植酸，如何利用這部分資源就成為了人們所關注的重點。目前為止，腐植酸及其系列產(chǎn)品在工、農(nóng)、醫(yī)藥和環(huán)保等各個方面都有較廣泛的應用。

2.1 腐植酸在農(nóng)業(yè)中的用途

2.1.1 改良土壤

土壤中加入腐植酸及腐植酸肥料，能夠改變土壤結構，增強滲透水的作用力、增大儲存水的能力、增加透氣性，同時使土壤容易耕種，除此之外，還可以改變土壤的酸堿性，主要是通過增加營養(yǎng)元素，達到保存土壤中的農(nóng)作物所需養(yǎng)料的目的[3]。

2.1.2 增加肥料肥效

研究表明，將少量的腐植酸或腐植酸類物質(zhì)加入化肥中，可以不同程度地增加化肥的肥效，尤其是在含有磷、氮、鉀及微量元素化肥中加入腐植酸或腐植酸類物質(zhì)，肥效提高明顯。

2.1.3 促進農(nóng)作物生長

研究表明，一定濃度的腐植酸及其鹽溶液，通過多種方式作用在不同生育階段的農(nóng)作物。例如，浸泡種子、在作物根部施肥、對作物進行噴灑等；對農(nóng)作物的生長都有很好的促進作用，促使農(nóng)作物成熟期提早，促進農(nóng)作物生長發(fā)育，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善農(nóng)作物質(zhì)量，促進農(nóng)作物早期種子萌芽及營養(yǎng)體的生長。

2.1.4 促進農(nóng)作物新陳代謝過程

腐植酸的化學結構中含有醇羥基、磺酸基、羥基等多種活性官能團，這些官能團能增加農(nóng)作物體內(nèi)多種酶的活性，可提高農(nóng)作物光合作用的能力，對農(nóng)作物體內(nèi)的能量及物質(zhì)合成、積累、運輸都有利。

2.1.5 強化農(nóng)作物的抗逆性

大量研究表明，腐植酸及腐植酸的衍生物對農(nóng)作物的生長環(huán)境可起到改善的作用。尤其是農(nóng)作物在較差環(huán)境條件下，腐植酸及腐植酸的衍生物能增強農(nóng)作物的抵抗惡劣環(huán)境生長的能力。

2.2 腐植酸可做藥物

腐植酸在臨床應用方面不論是作為治療藥物的主要藥效成分進行直接治療，還是作為藥物有效成分的穩(wěn)定劑、增效劑和緩釋劑，均是一個十分有開發(fā)應用價值和發(fā)展前途的醫(yī)藥新領域。有研究表明，腐植酸的提取物作為藥物有收斂、吸附、抗菌、止血等作用。通過臨床試驗，腐植酸鈉對消除皮炎、濕疹、挫傷、燒燙傷等的作用很明顯。

2.3 腐植酸在工業(yè)上的作用

（1）腐植酸在鉆井中的作用。由于腐植酸酸性比常見酸的酸性強，結構中酸性基團遇到鈣不容易鈣化，可用來處理泥漿。

（2）腐植酸對蓄電池的電極作用。腐植酸填充在蓄電池的鉛電極中，具有避免作用物質(zhì)硬化和失去多孔性，防止電極板產(chǎn)生裂縫，提高電池低溫啟動速度，延長電池的放電時間等作用。

（3）腐植酸在環(huán)保中的作用。腐植酸作為交換劑，其具有除去雜質(zhì)離子效率高，且操作工藝簡單，產(chǎn)品成本低廉的優(yōu)點，對有色污染化合物的處理效果明顯。

3 腐植酸的提取工藝

腐植酸在工、農(nóng)業(yè)及其他方面的應用，說明腐植酸具有很高的研究及利用價值。那么，從自然界中提取腐植酸就成為了腐植酸應用的關鍵步驟。在我國，煤是腐植酸的主要來源之一，它主要分布于褐煤、泥炭、風化煤中。因此，我國腐植酸提取工藝的研究主要是煤質(zhì)腐植酸。

目前，主要有酸抽提劑法、堿抽提劑法、有機溶劑抽提法和微生物溶解法4種腐植酸提取和分離的方法。前3種方法為化學提取方法，在處理過程中要用到一些對環(huán)境有污染的化學試劑。微生物溶解法具有可清潔轉(zhuǎn)化腐植酸、腐植酸產(chǎn)品生物化學活性高、反應條件比較溫和的優(yōu)點，但它同時又具有生產(chǎn)周期長，腐植酸產(chǎn)品產(chǎn)率低，且微生物容易發(fā)生變異失效的缺點。

從興順使用山東龍口洼里褐煤作為腐植酸生產(chǎn)原料，同時研究多種預處理方法如硝酸氧解、空氣氧解、超聲波酸對酸提取劑法的影響；得到山東龍口洼里褐煤提取腐植酸的最佳工藝條件:1%NaOH為抽提劑，煤樣與硝酸的固液比為1∶3，硝酸濃度為1.5 mo/L，提取率達39.3%；同時，發(fā)現(xiàn)超聲波的預處理方法可減少提取劑硝酸的用量，從而降低提取劑的環(huán)境污染[4]。

郝雪松等用黑河褐煤為原料，研究可能影響提取腐植酸鈉的因素，得出影響提取率的主要因素；同時優(yōu)化腐植酸提取工藝條件：反應溫度50℃；液固比3∶1；反應時間40 min；硝酸濃度3 mol/L，在這種條件下，總腐植酸提取率達到77.68%[5]。

王亞軍等研究內(nèi)蒙古某地風化煤提取腐植酸的工藝條件；研究了多種因素如提取溫度、提取固液比、提取所用時間、配制混合提取液對腐植酸提取率的影響。在優(yōu)化條件下，腐植酸的提取率可達到60%[6]。

由于存在地域差異性，腐植酸的提取工藝也會有所不同。同時，我國的煤炭資源又比較豐富，所以腐植酸的提取工藝也不盡相同，有待于進一步研究。

4 結束語

我國是世界上的煤炭大國，其中，低階煤像風化煤、泥炭和褐煤含有豐富的腐植酸資源，但遺憾的是，在我國很多地方大部分低階煤都嚴重被浪費掉，如果我們能夠重視這部分資源的利用，那么，我國的煤炭資源行業(yè)發(fā)展就會開啟新的篇章，同時腐植酸的發(fā)展也將大步向前。

[1]張彩鳳.煤基酸與農(nóng)藥相互作用機理的研究.中國科學院山西煤炭化學研究所.2001，24.

[2]Butuzova L krzton A，Bazarova O.Structure and properties of humic acid obtained from.Thermo-oxidized brown coal.Fuel，1998，77（6）.

[3]張學才等.我國的腐植酸資源及其工農(nóng)業(yè)應用.中國煤炭，2000，2（12）.

[4]從興順.從洼里褐煤中提取腐植酸的綠色工藝研究.山東化工，2010，39（5）.

[5]郝雪松等.從黑河褐煤中提取腐植酸鈉工藝的研究，化工時刊，2011，25（7）.

[6]王亞軍等.準格爾旗風化煤中提取腐植酸的工藝研究，2011，11.