一种从养猪场沼渣中提取腐植酸的方法
【专利摘要】本发明公开一种养猪场沼渣提取腐植酸的方法。先称取一定含水率的沼渣，加入一定量浓度为0.5mol/L的盐酸在沸水浴(100℃)下加热45min，期间震荡数次。使用离心机固液分离(转速3000r/min)，倒出上清液，并用蒸馏水多次清洗沉淀至中性，随后用一定量浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液于锥形瓶内溶解沉淀，在温度60℃下反应30min，使得腐植酸完全溶解于氢氧化钠溶液。得到腐植酸钠溶液后，加入一定量的体积浓度为10％的硫酸至溶液pH为1?2，反应一段时间后产生絮状沉淀。将絮状沉淀压滤机压滤或离心机脱水，得到滤饼，滤饼烘干、碾碎，得到的棕色粉末即为本发明提取的腐植酸。本发明的腐植酸具有纯度高、制备工艺简单、原料便宜易得、应用广泛等优点。
【专利说明】
一种从养猪场沼渣中提取腐植酸的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种以养猪场沼渣为原料提取腐植酸的方法。
【背景技术】
[0002] 现今，规模化养猪已经成为我国生猪养殖的主要方式，对地方经济的发展起到了 重大作用，但养殖带来的大量粪便和污水会污染环境。沼气工程能有效解决粪污量多、难处 理的问题。沼气工程是指将养殖场粪污收集后厌氧发酵从而达到污水处理、废物利用的一 项工程。其产生的沼气可以作为发电、燃烧的原料，但是发酵后会产生沼液、沼渣。《农业工 程学报》2013年29卷第22期218-225页报道了我国畜禽养殖每年排放的粪、尿达到4.06亿 吨，沼渣沼液量超过1.3X10 9吨。其中少数沼渣作为肥料回田，但是直接使用容易造成烧苗 现象，大部分沼渣则因运费昂贵而被堆放弃置，其恶臭会影响周围环境、滋生细菌，所含氮 磷及有机物质会使水体富营养化。
[0003]腐植酸是一种天然有机高分子聚合物，它分子结构中含有羰基、芳香烃等基团。它 的应用广泛，在农业方面，它可以缩小植物叶面气孔，减少水汽蒸腾，提高农作物抗性;在工 业生产中，它以添加剂的形式出现，从而提高产品质量、提高产品合格率、节省原材料和降 低能耗;在医用方面，它可以消炎止痛、止血、去腐生肌抗溃疡，促进伤口愈合、改善血液循 环，抗风湿、调节机体免疫功能，增强抗病能力，而且没有毒副作用，对皮肤不刺激不过敏。
[0004] 《当代畜牧》2011年08期40-41页报道了养猪场沼气池沼渣中含有机质30 %~ 49%，腐植酸10%~24.6%。《中国沼气》2014年32卷第3期74-82页报道了沼渣大约含有 30 %~50 %的有机质，10 %~20 %的腐殖酸。
[0005] 正是由于天然有机高分子聚合物腐植酸能广泛应用于农林、石化、医用、环保等多 个领域，产品附加值较高这一特点，本发明以养猪场沼渣为原料，从中提取腐植酸，实现养 猪场沼渣资源化。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是:针对养猪场沼渣中含有较多腐植酸这一特性，以其为原料，从中 提取具有较高附加值的腐植酸。
[0007] 本发明的提取原理基于以下3点：
[0008] 其一是，沼渣中难溶于氢氧化钠的腐植酸钙、腐植酸镁及腐植酸铁等腐植酸盐类 先与盐酸反应生成腐植酸沉淀，其反应式如下：
[0009] R (COO) 4Ca2+4HCl (C00H) 4|+2CaCl 2
[0010] R (COO) 4Mg2+4HCl (C00H) 4|+2MgCl 2
[0011] (R (COO) 4) 3Fe4+12HC1 (C00H) 4|+4FeC 13
[0012] 其二是，将所有的沉淀收集起来加氢氧化钠充分溶解生成腐植酸钠溶液，其反应 式如下：
[0013] R (C00H) 4+4NaOH^R (COONa) 4+4H20
[0014] 其三是，向氢氧化钠溶液中加入硫酸使H+与腐植酸钠中Na+发生置换反应生成较高 纯度的腐植酸，其反应式如下：
[0015] R (COONa) 4+2H2S〇4-R (C00H) 4丄+2Na2S〇4
[0016] 本发明采用的技术方案是：
[0017]步骤1:先称取一定量的沼渣，加入一定体积0.5mol/L的盐酸在沸水浴下加热 45min，期间震荡数次。反应结束后取出，趁热过滤，并用蒸馏水多次清洗沉淀，得到的沉淀 为腐植酸固体及不溶于水的杂质。
[0018]步骤2:将沉淀用用清水多次清洗至中性，随后取一定体积0.2mol/L的氢氧化钠溶 液溶解沉淀并置于锥形瓶内，在温度60°C下反应30min，使得腐植酸完全溶解于氢氧化钠溶 液得到腐植酸盐溶液。
[0019]步骤3:过滤去除不溶的杂质，在得到的腐植酸钠溶液中加入一定体积10 %的硫酸 使溶液pH为1-2,反应一段时间后产生絮状沉淀。将絮状沉淀压滤机压滤或离心机脱水，得 到滤饼，滤饼烘干、碾碎，得到的棕色粉末即为本发明提取的腐植酸。
[0020] 本发明的主要优点是:本发明提取的腐植酸是棕色粉末状固体。沼渣及反应过程 用到的药剂原料均为常规化学药品，价格低廉，提取工艺简单，无需高温、高压条件。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的腐植酸的红外光谱
[0022]图2为本发明的腐植酸的13CNMR核磁共振图谱 [0023]图3为本发明的腐植酸的hNMR核磁共振图谱 图4为本发明的腐植酸的扫描电镜图
【具体实施方式】
[0024] 本发明沼渣提取腐植酸的方法如下：
[0025] 先称取含水率90%~96%的沼渣50~6001^，加入701^~7001^.5111〇1/1的盐酸在沸 水浴下加热40~60min，期间震荡数次。使用离心机至固液分离，倒出上清液，并用蒸馏水多 次清洗沉淀，得到的沉淀即为腐植酸固体和不溶于水的杂质。随后取100L~1200L0.2mol/L 氢氧化钠溶液溶解沉淀并置于锥形瓶内，在温度50~60 °C下反应30~40min，使得腐植酸 完全溶解于氢氧化钠溶液得到腐植酸盐溶液。得到腐植酸钠溶液后加入5~150L10%的硫 酸至溶液pH为1-2,反应20~30min后产生絮状沉淀。将絮状沉淀压滤机压滤或离心机脱水， 得到滤饼，滤饼烘干、碾碎，得到的棕色粉末即为本发明提取的腐植酸。
[0026] 以下提供本发明的5个实施例 [0027] 实施例1
[0028] 先称取含水率94.19%的沼渣501^，加入701^0.5111〇1/1的盐酸在沸水浴下加热 45min，期间震荡数次。使用离心机至固液分离，倒出上清液，并用蒸馏水多次清洗沉淀，得 到的沉淀即为腐植酸固体和不溶于水的杂质。随后取110L0.2mol/L的氢氧化钠溶液溶解沉 淀并置于锥形瓶内，在温度60 °C下反应30min，使得腐植酸完全溶解于氢氧化钠溶液得到腐 植酸盐溶液。得到腐植酸钠溶液后加入10L10 %的硫酸至溶液pH为1-2，反应一段时间后产 生絮状沉淀。将絮状沉淀压滤机压滤或离心机脱水，得到滤饼，滤饼烘干、碾碎，得到的棕色 粉末即为本发明提取的腐植酸产品，其产量为ο. 72kg。
[0029] 实施例2-5与实施例1的区别是原辅料投加量不同，其它工艺参数和制备方法均相 同。表1为5个实施例的不同试剂投加量所得产量的结果。
[0030] 表1本发明的5个实施例
[0031]
【主权项】
1. 一种从养猪场沼渣中提取腐植酸的方法，其特征是采用如下步骤进行： (1) 先称取一定量一定含水率的沼渣，加入一定量的浓度为0.5mol/L的盐酸在沸水浴 下加热45min，期间震荡数次。反应结束后取出，趁热过滤，得到的沉淀为腐植酸固体及不溶 于水的杂质。 (2) 将沉淀用蒸馏水多次清洗至中性，随后取一定量浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液 溶解沉淀并置于锥形瓶内，在温度60°C下反应30min，使得腐植酸完全溶解于氢氧化钠溶液 得到腐植酸钠溶液。 (3) 过滤去除不溶的杂质，在得到的腐植酸钠溶液中加入一定量的体积浓度为10 %的 硫酸使溶液PH为1-2,反应一段时间后产生絮状沉淀。将絮状沉淀压滤机压滤或离心机脱 水，得到滤饼，滤饼烘干、碾碎，得到的棕色粉末即为本发明提取的腐植酸。
【文档编号】C08H99/00GK105885061SQ201610200623
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】张文艺, 沈红池, 蔡庆庆, 吴旭鹏
【申请人】常州大学