[发明专利]一种基于天然生物质生产腐植酸的方法

说明书

本发明公开了一种基于天然生物质的腐植酸的制备方法，通过预热解改变天然生物质的结构和物质，提高其在后续水热碱解中的降解速率和转化率，并提升腐植酸产物的分子量和均一性，快速、高效、高质量地催化转化天然生物质，特别是现有技术难以处理的厨余垃圾、农林废弃物、海洋藻类废弃物等，为高附加值腐植酸制备提供了一种新方法。

技术领域

本发明属于农业固废资源化领域技术领域，具体涉及一种基于天然生物质生产腐植酸的方法。

背景技术

腐植酸是自然界中广泛存在的大分子有机聚合物，是土壤团聚体的构造者，也是土壤中肥料运转的库，在农业、林业、环保等领域均具有重要的应用与发展潜力。由于分子结构中含有丰富的羧基、羟基、醇羟基及羰基等活性官能团，故腐植酸分子能与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用，可改良土壤结构，有利于农作物的生长；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用。因此，腐植酸可改良土壤理化性能、提高肥料利用效率、刺激作物生长、增强作物抗逆性、改善农产品品质；同时也可作为肥料、农药、抗旱剂等添加剂。在农业上，腐植酸类肥料也是一种速效好、后效长、功能多的新型有机化学肥料，在促进农业增产、改善土地费肥力、加速化肥的分解转化、提高化肥的利用率等方面，显示出了它的强大生命力，展现了广阔的发展前景。

天然腐植酸是在自然环境中通过微生物降解动植物残体产生，广泛存在于土壤、底泥以及风化煤、褐煤等环境介质中。而目前各个领域所使用的腐植酸主要以泥炭、煤或天然为原料通过生物工程(微生物)、化学方法来制备。例如，煤经空气、臭氧或硝酸等人工氧化处理可形成腐植酸，煤用硝酸轻度氧化得到硝基腐植酸。但风化煤、褐煤、泥炭等矿物质资源日益枯竭、再生性差，如何利用可再生型资源开发和制备腐植酸产品用以代替资源日益枯竭的矿物质原料具有重要的现实意义。

我国每年大约产生农业秸秆和林业废弃物10亿吨以上，此类废弃物的资源化再利用成为当前的研究热点。现阶段，在腐植酸的制备技术主要集中在化学热解、水热和微生物制备方面。但以上热解和微生物等制备方法天然生物质转化率低、普适性差、所制备的腐植酸产率不高，尤其是微生物转化方法受生物质组成和环境因素影响大，产物和转化率不稳定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于生物质的腐植酸的制备方法，所述制备方法通过预热解改变天然生物质的结构和物质，提高其在后续水热碱解中的降解速率和转化率，并提升腐植酸产物的分子量和均一性，快速、高效、高质量地催化转化天然生物质，特别是现有技术难以处理的厨余垃圾、农林废弃物、海洋藻类废弃物等，为高附加值腐植酸制备提供了一种新方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于生物质的腐植酸的制备方法，包括如下步骤：

S1生物质的热解

将生物质原料进行整理，将其剪碎至一定长度，取上述处理后的生物质原料置于气氛炉/马弗炉中，以氮气为保护气体，以一定的升温速率升温至高温并维持一定时间，在氮气氛围下自然降温后获得预热解的原材料；

S2水热碱催化

将预热解获得的原材料至于水热反应釜中，加入强碱后制得原材料固体，并加入水，将水热釜密闭进行水热反应，反应后自然降温，制得腐植酸液体；

S3腐植酸液体固化

将步骤S2获得的腐植酸液体用酸调节pH值，将析出的固体进行过滤收集并进行干燥，即可制得腐植酸固体。

优选的，作为一个较佳的实施例，所述步骤S1中将生物质原料剪碎至0.1cm以下的长度；

优选的，作为一个较佳的实施例，所述步骤S1中生物质选自农作物秸秆、林业废弃物、厨余垃圾、市政污泥中的一种或多种。

优选的，作为一个较佳的实施例，所述步骤S1中升温速率为1-20℃/min。