風化煤中腐植酸提取工藝研究

羅 暢，王夢星，陸成杰，彭雪嬌，邱 琛

（文山州土壤肥料工作站，云南 文山 663000）

腐植酸是天然有機大分子芳香羧酸混合物，具有良好的生理活性及吸收、絡合、交換等功能，能作為肥料施用，改良土壤結構，提高肥料利用率，增強植物抗逆性，促進根系發達、植物生長，在農業生產上具有廣闊的發展前景和空間。天然腐植酸廣泛存在于土壤 、河泥、海洋沉積物 、褐煤和風化煤中，不能直接被土壤和植物利用。目前腐植酸的提取方法主要有堿溶法、酸溶法和微生物溶解法[1]，酸抽提劑法提取的腐植酸因含雜質太多，應用受到限制[2]。微生物溶解法周期長、產率低，但反應溫和、可清潔轉化、產物生物活性高，現主要作為試驗研究方法，離工業生產尚有一定差距。目前主要是用堿抽提劑法即堿溶酸析法提取腐植酸，因方法簡單、產率較高被廣泛采用。在此基礎上對風化煤中腐植酸提取進行深入研究，以確定腐植酸的最佳提取條件。

1 試驗原理

用氫氧化鈉溶液從風化煤中抽提出腐植酸，再在強酸條件下用重鉻酸鉀將腐植酸中的碳氧化成二氧化碳，根據重鉻酸鉀消耗量和腐植酸含碳比，計算出腐植酸的產率[3]。

2 試驗原料、試劑及設備

原料為彌勒風化煤粉；試劑用氫氧化鈉、重鉻酸鉀、濃硫酸、硫酸亞鐵；設備有恒溫震蕩箱、電子天平等。

3 試驗結果分析

3.1 樣品預處理

風化煤粉過100目篩后放入105 ℃恒溫震蕩箱中4 h烘干，密封保存備用。

3.2 單因素試驗及結果分析

3.2.1 氫氧化鈉溶液對腐植酸提取率的影響（表1）

表1 氫氧化鈉溶液濃度對腐植酸提取率的影響

稱取分析樣10 g（精確到0.0001）5份，分別加入不同濃度氫氧化鈉溶液200 mL，放入100 ℃恒溫震蕩箱中震蕩2 h，取出冷卻至常溫后定容至500 mL，吸取10 mL溶液加入過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液，用硫酸亞鐵滴定剩余的重鉻酸鉀，通過消耗的硫酸亞鐵計算出風化煤的腐植酸產率。相同條件下，氫氧化鉀濃度為10 moL/L時，腐植酸提取率最高為28.89%。

3.2.2 提取時間對腐植酸提取率的影響（表2）

表2 提取時間對腐植酸提取率的影響

稱取分析樣10 g（精確到0.0001）5份，加入7.5 moL/L的氫氧化鈉溶液200 mL，放入100 ℃恒溫震蕩箱中震蕩不同時間，取出冷卻至常溫后定容至500 mL，吸取10 mL溶液加入過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液，用硫酸亞鐵滴定剩余的重鉻酸鉀，通過消耗的硫酸亞鐵計算出風化煤的腐植酸產率。相同條件下，腐植酸提取時間4 h時，提取率最高為27.89%。

3.2.3 提取溫度對腐植酸提取率的影響（表3）

表3 提取溫度對腐植酸提取率的影響

稱取分析樣10 g（精確到0.0001）5份，加入7.5 moL/L的氫氧化鈉溶液200 mL，放入不同溫度恒溫震蕩箱中震蕩2 h，取出冷卻至常溫后定容至500 mL ，吸取10 mL溶液加入過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液，用硫酸亞鐵滴定剩余的重鉻酸鉀，通過消耗的硫酸亞鐵計算出風化煤的腐植酸產率。相同條件下，腐植酸提取溫度為80 ℃時，腐植酸提取率最高為27.59%。

3.2.4 固液比對腐植酸提取率的影響（表4）

表4 固液比對腐植酸提取率的影響

稱取分析樣10 g（精確到0.0001）5份，加入不同體積的7.5 moL/L氫氧化鈉溶液，放入100 ℃恒溫震蕩箱中震蕩2 h，取出冷卻至常溫后定容至500 mL，吸取10 mL溶液加入過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液，用硫酸亞鐵滴定剩余的重鉻酸鉀，通過消耗的硫酸亞鐵計算出風化煤的腐植酸產率。相同條件下，提取腐植酸固液比為1∶20時，腐植酸提取率最高為26.35%。

3.3 正交試驗

3.3.1 正交試驗設計（表5）

表5 正交試驗設計表

相同條件下，分別在氫氧化鈉濃度為10 moL/L、提取時間為4 h、提取溫度80 ℃、固液比為1∶20時，腐植酸提取率最大。根據此數據設計L 9（34）正交試驗。

3.3.2 正交試驗結果分析（表6）

表6 正交試驗結果及數據處理

正交試驗結果顯示，氫氧化鈉濃度10 moL/L、浸提時間2 h、浸提溫度 80 ℃、固液比1∶30時腐植酸提取率最高為28.92%；氫氧化鈉濃度7.5 moL/L、浸提時間2 h、浸提溫度 60 ℃、固液比1∶10時腐植酸提取率最低為21.59%，最佳因素及順序為A2B1C2D3。

3.3.3 正交試驗結論

通過以上數據分析，得出風化煤中腐植酸提取工藝的最優條件，即氫氧化鈉濃度為10 moL/L、浸提時間為2 h、浸提溫度為 80 ℃、固液比為 1∶30。