一种生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法

本发明涉及一种基于水热腐殖化的腐殖酸产率与品质协同强化方法，属于生物质类固体废弃物资源化利用。

背景技术：

1、腐殖酸是一种具有复杂结构的大分子有机物，具有醌基、羧基、酚羟基等含氧官能团及芳香结构，可显著促进土壤团粒结构形成、微生物繁殖、植物生长发育以及调节环境酸碱度等，广泛分布于地表土壤、海洋、河流等环境中。天然腐殖酸的形成需要几十年甚至上百年，而现今商业腐殖酸的生产依赖于煤炭类不可再生资源；或者采用好氧堆肥方法，存在产率低、品质不稳定、腐熟周期长、臭气逸散等问题。因此，开发一种快速且可持续的腐殖酸制备方法，意义重大。水热技术能够加速原料的腐殖化进程，水热腐殖化作为腐殖酸生产的替代技术近年来被提出。

2、现有技术通过碱性水热腐殖化将农作物秸秆转化为腐殖酸，但主要侧重于提高腐殖酸产率，极少关注其品质，同时水热液并未实现资源化再利用，耗水量大。因此，亟需寻求一种腐殖酸产率与品质的协同强化方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种腐殖酸产率与品质的协同强化方法。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，包括以下步骤：

3、步骤1)：将生物质类废弃物烘干破碎后，得到干原料粉末；

4、步骤2)：将干原料粉末与去离子水混合后加入到水热反应器中进行第一步水热腐殖化，得到的水热产物为水热炭和水热液的混合物；

5、步骤3)：步骤2)所得水热产物循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化或仅提取水热液根据需要加入去离子水、干原料粉末后循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化；根据需要将所得水热产物循环进入水热反应器中进行进一步水热腐殖化；

6、步骤4)：将步骤3)所得水热产物固液分离得到水热炭和水热液；所得水热炭经多次碱溶分离，得到含腐殖酸溶液；所得水热液或含腐殖酸溶液调节ph为酸性，得到腐殖酸和酸化废液，腐殖酸以沉淀形式从溶液中分离。

7、优选地，步骤1)中，所述生物质类废弃物为农作物秸秆、中药渣、园林绿化废弃物、生活湿垃圾中的至少一种。

8、优选地，步骤2)中，所述干原料粉末与去离子水混合的固液质量比为1：1～1：20，所述第一步水热腐殖化的水热反应时间为0.5～8小时，水热反应温度为140～280℃。

9、更优选地，所述水热反应温度为200℃。

10、优选地，步骤3)具体为以下方法中的任意一种：

11、方法一：往步骤2)所得水热产物固液分离后得到水热炭和水热液，在水热液中加入去离子水并再次添加干原料粉末，不调节ph直接循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化；

12、方法二：往步骤2)所得水热产物固液分离后得到水热炭和水热液，在水热液中加入去离子水并调节ph至碱性，再次添加干原料粉末后，循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化；

13、方法三：往步骤2)所得水热产物即水热炭和水热液的混合物，调节ph至碱性后，循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化；

14、方法四：往步骤2)所得水热产物固液分离后得到水热炭和水热液，在该水热液中加入去离子水并调节ph至中性，再次添加干原料粉末后，循环进入水热反应器中进行第二步水热腐殖化；将第二步水热腐殖化所得水热产物固液分离后得到水热炭和水热液，在该水热液中加入去离子水并调节ph至碱性，再次加入干原料粉末后，循环进入水热反应器中进行第三步水热腐殖化。

15、优选地，步骤3)中，所述去离子水的添加质量不超过原液体的100％。

16、更优选地，所述碱性的ph范围为8～14；所述中性的ph范围为6.5～7.5。

17、优选地，步骤4)中，所述酸性的ph范围为0.5～6。

18、更优选地，所述酸性的ph范围为小于1。

19、本发明针对当前利用水热腐殖化制备腐殖酸的产率低、品质不稳定、耗水量大、试剂消耗量大和水热液未实现资源化利用问题，提出水热液循环结合酸碱调节改变水热环境的方式协同提高腐殖酸产率和品质，水热液循环有利于水热液中丰富的腐殖酸前体物质(如酚类化合物、小分子酸以及呋喃类化合物等)再次参与腐殖酸生成，碱性环境有助于木质素分解及分解产物参与反应，从而提高腐殖酸品质，为强化水热腐殖化制腐殖酸提供了新途径。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、本发明利用水热液循环结合酸碱调节的水热腐殖化技术，所获得腐殖酸的产率和三维荧光(3d eem)光谱图表明，本发明能够使得生物质类废弃物水热腐殖化的腐殖酸产率和品质共同获得提升，并减少水热腐殖化过程水资源消耗50％以上，同时实现了水热液的资源化再利用，为强化水热腐殖化制腐殖酸提供了新方法。

技术特征：

1.一种生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，步骤1)中，所述生物质类废弃物为农作物秸秆、中药渣、园林绿化废弃物、生活湿垃圾中的至少一种。

3.如权利要求1所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，步骤2)中，所述干原料粉末与去离子水混合的固液质量比为1：1～1：20，所述第一步水热腐殖化的水热反应时间为0.5～8小时，水热反应温度为140～280℃。

4.如权利要求3所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，所述水热反应温度为200℃。

5.如权利要求1所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，步骤3)具体为以下方法中的任意一种：

6.如权利要求1或5所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，步骤3)中，所述去离子水的添加质量不超过原液体的100％。

7.如权利要求5所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，所述碱性的ph范围为8～14；所述中性的ph范围为6.5～7.5。

8.如权利要求1所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，步骤4)中，所述酸性的ph范围为0.5～6。

9.如权利要求8所述的生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法，其特征在于，所述酸性的ph范围为小于1。

技术总结
本发明公开了一种生物质类废弃物制腐殖酸的产率与品质协同强化方法：将生物质类废弃物烘干破碎后，得到干原料粉末；将干原料粉末与去离子水混合后加入到水热反应器中进行第一步水热腐殖化，得到的水热产物为水热炭和水热液的混合物；所得水热产物循环进入水热反应器中进行进一步水热腐殖化；将所得水热产物固液分离得到水热炭和水热液；所得水热炭经多次碱溶分离，得到含腐殖酸溶液；所得水热液或含腐殖酸溶液调节pH为酸性，得到腐殖酸和酸化废液，腐殖酸以沉淀形式从溶液中分离。本发明能够使生物质类废弃物水热腐殖化的腐殖酸产率和品质同时获得提升，降低了耗水量，实现了水热液资源化再利用，为强化水热腐殖化制腐殖酸提供了新方法。

技术研发人员：郑晓园,应芝,冯昱恒,王波,豆斌林
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10