褐煤中腐殖酸的提取工藝研究*

呂　豐，陳　麗，羅桂林，高　雪

(寧夏理工學院-文理學院，寧夏　石嘴山　753000)

?

褐煤中腐殖酸的提取工藝研究*

呂豐，陳麗，羅桂林，高雪

(寧夏理工學院-文理學院，寧夏石嘴山753000)

以寧夏石嘴山市褐煤為原料，通過堿溶法提取和紫外分光光度法測定相結合的方式研究褐煤中腐殖酸的提取工藝。對氫氧化鈉濃度、浸提時間、固液比和提取溫度等進行了單因素實驗及正交實驗，確定了最佳提取工藝為浸提溫度80 ℃、固液比1:20、浸提時間1.5 h、氫氧化鈉濃度10%，在此條件下，腐殖酸提取量為0.4723 mg/g。

褐煤；腐殖酸；提取；紫外分光光度計法

腐殖酸是一種天然有機大分子芳香羧酸混合物，形成于植物遺體腐敗過程，在土壤、泥炭、褐煤中含量居多，由于其具有酸性、離子交換能力、生物活性等性質而廣泛應用于農業及化工生產領域[1]。

目前腐殖酸的提取方法主要有堿溶法、酸溶法和微生物溶解法[3-10]，但腐殖酸均須以固體形式進行定量，實驗過程冗長，試劑消耗量大，而且定量過程需要進行大量數據計算。在貫徹綠色發展理念和供給側改革的新形勢下，降低實驗成本、提升科研效率的要求越發凸顯。為此，我們在傳統堿熔法的基礎上結合紫外分光光度計法[2]對褐煤中的腐殖酸提取工藝進行了全面研究，并確定了褐煤中腐殖酸的最佳提取條件。

1　實　驗

1.1主要原料、試劑及儀器設備

褐煤由寧夏石嘴山市大武口區提供。

氫氧化鈉、蒸餾水等，均為分析純。

101-3型電鼓風干燥箱；SHB-Ⅲ型循環水式真空泵；紫外分光光度計；DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；電子天平。

1.2腐殖酸儲備液的制備

準確稱取1.0000 g腐殖酸標樣，用20%氫氧化鈉溶液完全溶解，定容到100 mL,即配得質量濃度為1×104mg/L的腐殖酸儲備液。

1.3實驗方法

1.3.1檢測波長的選擇

用紫外分光光度計初步對1×104mg/L的腐殖酸儲備液進行250～700 nm的全波段掃描，經篩選數據，確定最終掃描波段為330 nm。

1.3.2標準曲線的制作

圖1　標準曲線

取1 mL 1×104mg/L的腐殖酸儲備液用20%氫氧化鈉溶液定容于100 mL，即得質量濃度為100 mg/L的腐殖酸工作溶液，同理依次配制質量濃度為10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L的腐殖酸工作溶液，分別測定吸光度，建立標準曲線，得線性回歸方程為：A=-0.03049+0.01049C，R2=0.99967(圖1)。

根據所得標準曲線，在單因素實驗和正交實驗中，只需測試每個樣品的吸光度，再結合樣品體積即可計算出腐殖酸的提取量。

1.3.3單因素實驗

(1) 固液比對腐殖酸提取量的影響

準確稱取5.00 g的褐煤5份，分別用固液比為1:5、1:10、1:20、1:30、1:40的20%的氫氧化鈉溶液侵泡24 h，然后在100 ℃的條件下加熱攪拌1 h，冷卻靜置24 h減壓過濾收集濾液后取1 mL溶液定容于50 mL容量瓶，分別測量吸光度，分析固液比對腐殖酸提取量的影響。

表1　固液比對腐殖酸提取量的影響

(2)氫氧化鈉濃度對腐殖酸提取量的影響

準確稱取5.00 g的褐煤3份，分別50 mL濃度為10%、20%、30%的氫氧化鈉溶液侵泡24 h后，100 ℃的條件下加熱攪拌1 h提取總腐殖酸，冷卻靜置24 h減壓過濾收集濾液后取1 mL溶液定容于50 mL容量瓶，分別測量吸光度，分析氫氧化鈉濃度對腐殖酸提取量的影響。

表2　氫氧化鈉濃度對腐殖酸提取量的影響

(3) 浸提溫度對腐殖酸提取量的影響

表3　浸提溫度對腐殖酸提取量的影響

準確稱取5.00 g的褐煤5份，分別用50 mL濃度為20%氫氧化鈉溶液侵泡24 h后，分別以溫度為常溫、40 ℃、60 ℃、80 ℃、和100 ℃的條件下加熱攪拌1 h提取總腐殖酸，冷卻靜置24 h減壓過濾收集濾液后取1 mL溶液定容于50 mL容量瓶，分別測量吸光度，分析浸提溫度對腐殖酸提取量的影響。

(4) 浸提時間對腐殖酸提取量的影響

準確稱取5.00 g的褐煤5份，分別裝入已標好的5個燒杯中，用50 mL濃度為20%氫氧化鈉溶液侵泡24 h后，分別以時間為0.5 h、1 h、2 h、4 h、6 h的條件下加熱攪拌1 h提取總腐殖酸，冷卻靜置24 h減壓過濾收集濾液后取1 mL溶液定容于50 mL容量瓶，分別測量吸光度，分析浸提時間對腐殖酸提取量的影響。

表4　浸提時間對腐殖酸提取量的影響

經單因素實驗可得：固液比為1:20時，腐殖酸提取量最高，因此將固液比定為1:20，分別進行氫氧化鈉濃度、浸提溫度、浸提時間等條件的篩選，最終得到氫氧化鈉濃度為10%、浸提溫度為80 ℃、浸提時間為2 h時，腐殖酸提取量最大。

1.3.4正交實驗

表5　正交實驗設計表

表6　正交實驗結果及數據處理

由于反應時間、固液比、氫氧化鈉濃度和溫度4因素均對褐煤總腐殖酸的提取量有影響，為了全面研究4個因素對腐殖酸提取的影響，根據單因素實驗結果，以腐殖酸的提取量為考察指標，設計L9(34)正交試驗，正交實驗設計見表5，正交實驗結果見表6。

2　結　論

綜合以上數據，確定了褐煤總腐殖酸提取工藝的最佳條件：浸提溫度為80 ℃、固液比為1:20、浸提時間1.5 h、氫氧化鈉濃度為10%。

[1]李威,鄒立壯,朱書全.近十年腐殖酸應用研究綜述[J].腐殖酸,2006,30(3):3-8.

[2]袁斌,呂松,張衛紅.紫外分光光度法測定水中微量腐殖酸的研究[J].工業水處理,2010,30(4):75-76.

[3]王亞軍,王威,陳國華,等.準格爾旗風化煤中提取腐殖酸的工藝研究[J].內蒙古石油化工,2010(11):3-5.

[4]萬收紅.容量法測定腐殖酸含量[J].有色金屬分析通訊,2001(4):9-10.

[5]焦立為.重量法測定黃腐酸含量[J].理化檢驗-化學分冊,2004,42(5):297.

[6]柳麗勤,陽衛軍.腐殖酸微生物溶解研究[J].煤炭轉化,1997,20(1):71-76.

[7]牛育華,李仲謹,余麗麗,等.從泥炭中提取腐殖酸的工藝及其結構研究[J].安徽農業科學,2009,37(35): 17823-17825.

[8]徐東耀,徐小方,王巖,等.提取褐煤中腐殖酸的新方法[J].煤炭加工與綜合利用,2007(2):29-32.

[9]朱海軍,廖家莉,張東,等.土壤腐殖酸的提取及其對U(VI)的吸收[J].原子能科學技術,2007,41(6):683-688.

[10]趙維民.新疆地區風化煤中各種腐殖酸含量的分析[J].新疆化工,2000(3):40-41.

Study on Extraction of Humic Acid from Lignite*

LVFeng,CHENLi,LUOGui-lin,GAOXue

(School of Humanities & Sciences, Ningxia Institute of Science & Technology, Ningxia Shizuishan 753000, China)

The extraction technology combined UV spectrophotometry and alkaline lysis of humic acid from lignite of Ningxia Shizuishan was investigated. The influence factors on extraction rate of humic acid were studied by single factor test and orthogonal test, the concentration of sodium hydroxide, extraction time, solid-liquid ratio and extraction temperature. The optimum extraction conditions was determined as follows: temperature was 80 ℃, solid-liquid ratio was 1:20, extraction time was 1.5 h and the concentration of sodium hydroxide was 10%. With this extraction conditions, the extraction amount of humic acid was 0.4723 mg/g.

lignite; humic acid; extraction; UV spectrophotometry

國家級大學生創新實驗項目(No.201512544002)。

呂豐(1992-),男，主要從事煤基化學品研究。

陳麗(1988-)，女，碩士，主要研究精細化學品功能化研究。

TQ53

A

1001-9677(2016)012-0065-03