[发明专利]一种污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸亚组分的分级纯化方法

权利要求书

1.一种污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸亚组分的分级纯化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.污泥与秸秆混合堆肥的制备过程

a1.选取污水处理厂处理后达标的污泥，监测污泥的含水量、N、P、重金属和有机物的含量；将植物秸秆进行切割，使其秸秆长度为3cm-5cm；

a2.按照1:(1-2)的重量比将污泥与秸秆放置于市售的堆肥反应器中，进行搅拌翻匀，保证初始含水量为50％-70％，若含水量低于50％，进行加水处理；若含水量高于70％，进行烘干处理；

a3.进行堆肥阶段得到堆肥后的混合样，时间周期为100-130d，堆肥期间每天每隔7小时测量堆体温度，每隔5-8天，对污泥与秸秆进行搅拌并取样，分别测其含水量和pH值并记录数据，维持堆肥的正常含水量和正常pH值，根据实际含水量进行加水或烘干处理，pH值通过HCl溶液或NaOH溶液进行调节，对堆肥后的混合样进行含水量和pH测试，使其含水量为50％-70％，pH值控制在6.5-10.0之间，得污泥与秸秆混合堆肥样品；

b.污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸HA的提取过程

b1.取污泥与秸秆混合堆肥样品，剔除体积较大的杂物，风干样品后再次称重，充分碾磨，得到堆肥成品样品；

b2.将堆肥成品样品加入到去离子水中得到固液混合物，调整固液混合物中的固液比为1：(8-10)，不断搅拌，再用酸和/或碱将固液混合物的pH值调节至1.0-2.0，再次调整固液混合物中固液比为1：(9-10)，得到堆肥成品样品的固液混合物；

b3.对堆肥成品样品的固液混合物持续搅拌4-5h，搅拌结束后静置24-36h，弃去上清液，用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜抽滤得堆肥样品固体物；

b4.将堆肥样品固体物加入到蒸馏水中，得固液混合物，并调整其溶液pH＝7.0，在通入N₂保护下，用0.2mol/L的KOH溶液调整固液混合物中固液比为1:(8-10)，不断搅拌，使其混合均匀得到混合液A；

b5.将混合液A持续震荡12-24h，在震荡过程中，向混合液A中添加KCl溶液，使其K⁺的浓度为0.3-0.4mol/L，得到混合液B，将混合液B静置24-36h备用；

b6.对混合液B采用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜进行抽滤，得抽滤所得固体，并向过滤液中加入酸，并调整其pH值为1.0-2.0，持续搅拌，得混合液C；

b7.在N₂保护下，将步骤b6中的抽滤所得固体加入到1mol/L的NaOH溶液中，并调整固液混合物中的固液比为1:(8-10)，不断搅拌混合均匀，得到混合液D；

b8.对混合液D采用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜进行抽滤得抽滤所得固体，并向过滤液中加入1mol/L的HCl溶液持续搅拌至pH值为1.0-2.0后，与混合液C混合；

b9.将步骤b8得到的抽滤所得固体重复步骤b7-b8，并将每步得到的过滤液与混合液C混合，得混合液E；

b10.用酸调节混合液E的pH＝1.0-2.0，持续搅拌均匀后静置24-36h，再采用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜进行抽滤弃掉抽滤液，得到腐殖酸粗品固体物HA-1；

b11.在塑料容器中将腐殖酸粗品固体物HA-1用0.1mol/L HCl和0.3mol/L HF的混合液制备成固液比为(1-3):10的固液混合物，持续搅拌24h后，用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜抽滤得到腐殖酸粗品固体物HA-2，向腐殖酸粗品固体物HA-2中加入盐酸溶液，调整混合液pH＝1.0，使其固液比为(1-3):10，持续搅拌8-10h，并静置20-36h后，用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜抽滤得到上层清液及除杂酸后的腐殖酸粗品固体物HA-2；

b12.在氮气条件下，将除杂酸后的腐殖酸粗品固体物HA-2溶于去离子水中得泥浆状的混合物，并用酸和碱调整pH＝5-10，并将泥浆状的混合物转移到透析袋中用蒸馏水透析，直到用AgNO₃法监测不到透析水中的Cl^-为止；

b13.重复步骤b11-b12，直到腐殖酸粗品在80℃-90℃条件下烘干后的灰分含量<0.1％，得到纯化的污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸HA，将污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸HA冷冻干燥后放在干燥器中备用；

c.污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸亚组分的分级提取过程

c1.在氮气条件保护下，用碱将提取的污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸HA溶解，调整其浓度为0.5-1.5g/L，并用酸或碱调节溶液pH＝1.0-2.0，得HA溶液A；

c2.将HA溶液A以8-15倍树脂柱体积/h的速度依次通过吸附富集柱，得流出液B，其中所述吸附富集柱，填料为XAD-8树脂和活性炭混合物；

c3.将流出液B重复步骤c2，以实现充足的吸附效果；

c4.用pH值为3.0的NaNO₃水溶液作为淋洗液淋洗所述吸附富集柱，每隔5min收集流过吸附富集柱的流出液，并对流出液进行分装，用紫外分光光度计分别测量流出液的紫外光谱在250nm或550nm处测定吸收值，当各流出液紫外吸收值小于最大值的0.5％时，合并分装流出液并用1mol/L HCl溶液将其酸化至其pH值为1.0-2.0，持续搅拌4-5h后，离心得到HA固体标记为HA3；

c5.将pH＝3.0的NaNO₃淋洗液分别换成pH值为5、7的NaNO₃淋洗液，并重复步骤c4，分别离心得HA固体，并分别标记为HA5、HA7；

c6.在氮气保护下，将pH＝3.0的NaNO₃淋洗液分别换成pH值为9、13的NaNO₃淋洗液，并重复步骤c4，分别离心得HA固体，并分别标记为HA 9、HA13；

c7.分别向HA3、HA5、HA7、HA9、HA13固体中加入pH值为1.0-2.0的HCl溶液，加入HCl溶液的体积均为固体体积的5-10倍，然后搅拌均匀得到固液混合物，将固液混合物连续搅拌12-24h并静置24-36h后测定上清液中总有机碳TOC含量，并用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜抽滤得五种HA固体样品；

c8.对抽滤得到的五种HA固体样品重复步骤c7，直至TOC值<5mg/L，用0.22μm-0.45μm孔径的滤膜抽滤，将抽滤所得五种HA固体样品分别转移到透析袋中用蒸馏水透析，直到用AgNO₃法监测不到透析水中的Cl^-为止，并分别冷冻干燥得到五种堆肥腐殖酸亚组分，将其分别放在干燥器中备用，实现对污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸的分级提取；

其中，所述步骤b3中，对堆肥成品样品的固液混合物的搅拌过程中，每隔0.5h取样测其pH，保持其pH值为1.0-2.0；

所述吸附富集柱，填料为活性炭和XAD-8树脂混合物，其质量比为1：(1-2)。