[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

说明书

技术领域

本发明属于有机物的分离提取技术领域，具体涉及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。

背景技术

污泥与秸秆的堆肥化是一种将固体废弃物实现无害化与资源化的一种重要的方式，不仅能够有效地实现废物再利用，而且能够减少污泥废物带来的环境污染问题。污泥与秸秆的堆肥成品可以用来作为土壤耕作的营养物和改良剂，从而保持和提高土壤的肥力和生产力，达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。

腐殖质是污泥与秸秆堆肥成品中的重要成分，堆肥中腐殖物质的形成与转化程度是评价堆肥成品的重要指标。其中的腐殖酸（HA）组分中含有大量活性官能团如羧基、酚羟基、羰基、氨基和巯基，使其具有很高的反应活性，同时也含有多种功能团的弱酸，有很高的阳离子交换量，因此腐殖酸影响着堆肥成品的物理性质和结构形态，在污泥与秸秆堆肥成品的资源化利用过程中具有很重要的作用，腐殖酸可以改善堆肥成品的团粒结构的形成，改善堆肥成品的物理性质，提高堆肥成品对植物生长发育的效能，增强作物的防病、抗旱和抗寒能力等；腐殖酸还能对堆肥成品起到保水、保肥和缓冲作用，增加堆肥成品对酸碱变化的缓冲能力，促进堆肥成品对养料离子的吸附，增加养分含量，提高其保肥能力。同时，腐殖酸具有较强的络合、吸附-氧化还原能力，能与环境中的痕量有毒金属离子、N、P等营养物质以及有机污染物等发生相互作用，从而影响其在堆肥成品中，更甚至是在环境中的迁移、转化、毒性的生物有效性及归宿。

为减小腐殖酸在环境中的异质性，腐殖酸分离、分级与纯化过程是研究HA的组成、结构和性质的重要环节。堆肥成品体系既包括污泥中的矿物质，又包括动植物残体，体系复杂，HA提取技术难度较大。活性炭和XAD-8树脂在提取腐殖酸的过程中均起到促进吸附和纯化腐殖酸的作用。利用XAD-8树脂和活性炭混合物组成的吸附富集柱可以提高腐殖酸的的吸附效能，更有利于堆肥成品中腐殖酸的分级提取工作。本发明提供了一种利用XAD-8树脂和活性炭混合吸附富集柱的吸附性能来进行污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸的分离、分级提取的新方法。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，提供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。

为了实现上述发明目的，本发明提供了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，该方法包括以下步骤：

a. 污泥与秸秆混合堆肥的制备过程

b. 污泥与秸秆混合堆肥中腐殖酸HA的提取过程

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550 nm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12-24 h并静置24-36 h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；