[发明专利]高活化度腐殖酸及其生产方法

说明书

本发明涉及生产高活化度腐殖酸的方法，将市政污泥和腐殖酸底物经过预处理后，依次经过低温活化、高温活化和化学活化以及固液分离后得到活化腐殖酸产品。本发明创新的设计了一种专用的、高效的、操作简单的腐殖酸活化工艺。使用该工艺缩短了腐殖酸活化时间，降低了腐殖酸活化能耗和药耗，同时提高了腐殖酸活化效率。

[技术领域]

本发明涉及高活化度腐殖酸及其生产方法。

[背景技术]

人造腐殖酸(一说生化腐殖酸)是以工农业有机废物为原料，通过特殊的生化工艺生产富含黄腐酸的产品，可利用的工农业废物主要有活性污泥、作物秸秆、禽畜粪便、食品加工废液、造纸黑液、糖蜜、园林废弃物等。人造腐植酸是腐植酸的新来源，其原料是工农业废物而不是自然资源。在人造腐殖酸产品中，除最具活性的黄腐酸外，还含有一定数量的氨基酸以及多种其他生理活性组分。

与天然腐殖酸相比，人造腐殖酸具有以下优势：

1.含有的有机物种类多，成分更加多样化；

2.脂肪类物质和氮氧化物含量高，活性基团含量更丰富，生理活性和化学活性更强；

3.分子量小，氧化程度低，具有更好的溶解性，渗透性，作用效果更为优良。

人造腐殖酸有这些优点，但是其生产利用率并不高，对这类腐殖酸的认识和了解还不是很多。主要原因有人造腐殖酸底物来源不集中，生产工艺复杂，腐殖酸的率低，使用效果不明显等。导致很多情况下，对人造腐殖酸的生产采取粗放式的生产。

腐殖酸的活化

腐殖酸按照溶解度、分子量的大小可以分为黑腐酸、棕腐酸和黄腐酸，其中棕腐酸、黄腐酸分子量较小，溶于水和碱性溶液。黄腐酸是分子量在1000Da左右的可溶性腐殖酸。天然腐殖酸和人工腐殖酸均存在腐殖酸分子量大的问题。以污泥中腐殖酸为例，污泥中腐殖酸的分子量主要集中在10-100kDa，特别的，分子量在30-50kDa的腐殖酸占比达到45％。褐煤腐殖酸分子量更大，80％的腐殖酸分子量在100kDa以上，且存在大量难溶于水的钙、镁、铁、铝等络合结构。

腐殖酸活化即通过物理、化学、生物等方法将大分子不溶性腐殖酸分解为分子量较小的腐殖酸，提高腐殖酸整体水溶性；释放其中的活性基团，提高功能性成分的过程。腐殖酸活化主要包括两个作用：

1.裂解大分子腐殖酸。腐殖酸结构中含有大量苯环、稠苯环及多种杂环，通过桥键相连。裂解大分子腐殖酸就是通过各种手段破坏其中的桥键及环状结构，裂解为小分子的，可溶性高的腐殖酸。

2.释放其中的活性基团。腐殖酸含有多种活性基团，例如羟基、羧基、酮基、甲氧基、磺酸基等各种官能团。活化之前腐殖酸的官能团和钙、镁、铁、铝等金属元素存在络合结构，一方面降低了腐殖酸的溶解度，另一方面腐殖酸的活性基团能直接发挥其作用。通过钠离子和钾离子的离子交换解除其络合结构，可以提高腐殖酸的作用效果。

人造腐殖酸利用物理化学法活化的技术，是在物理化学法活化天然腐殖酸技术的基础上建立的。人造腐殖酸比天然腐殖酸的分子量更小，络合结构更少，物料硬度更低。人造腐殖酸主要来源于工农业生产废弃物，多数含有动植物组织、细胞。先通过超声等物理方法对组织和细胞进行破坏和裂解，然后用化学方法进行活化和提取是该技术共同的特点。该方法的缺点在于物理方法破坏动植物组织、细胞效率低，能耗高，这样后续化学活化需要较严格的活化条件和较长的活化时间。有的还需要高温、高压等剧烈条件及严格的工艺和特殊设备，消耗大量的能量，有的工艺过程还产生废水、废气，对环境造成污染。