專利名稱：：好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于固體廢物堆肥處理技術(shù)中腐殖酸類物質(zhì)的提取純化并測定其含碳量的方法，具體涉及一種在農(nóng)業(yè)廢物堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法。
背景技術(shù)：
：堆肥化就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。堆肥產(chǎn)品中含有腐殖酸類物質(zhì)及N、P等營養(yǎng)成分，培肥土壤后，對土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)特性具有十分重要的影響，對作物的生長發(fā)育也具有積極的作用。堆肥產(chǎn)品中腐殖酸類物質(zhì)的含量是決定堆肥質(zhì)量的重要因素，而胡敏酸作為腐殖酸類物質(zhì)的核心部分也成為固體廢物堆肥處理技術(shù)研究中的一個熱點(diǎn)。在對堆肥中腐殖酸類物質(zhì)研究之前，首先需將腐殖酸類物質(zhì)從堆肥中提取出來，再經(jīng)過分離和純化。目前對堆肥中腐殖酸類物質(zhì)的提取、分離和純化大多采用從土壤中提取腐殖質(zhì)的傳統(tǒng)方法。而土壤腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)尚無定論，其主要原因之一就是提取問題。提取劑化學(xué)性質(zhì)太強(qiáng)時，會改變腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并破壞某些非腐殖化物質(zhì)，增加鑒定的困難；提取劑化學(xué)性質(zhì)太弱時，不能使腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)完全分開，收率太低。目前應(yīng)用最廣泛的提取劑是氫氧化鈉或氫氧化鈉和焦磷酸鈉的混合液，其提取率高于其它提取劑。但由于這兩種提取劑的堿性過強(qiáng)，被提取物容易發(fā)生堿解，且其中有些腐殖質(zhì)與礦質(zhì)通過分子引力和靜電引力作用形成牢固的有機(jī)-礦質(zhì)復(fù)合膠體，很難完全分離開來。所以目前迫切需要找到一種既能避免被提取物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變，同時又能將腐殖酸類物質(zhì)完全提取出來的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有方法的缺陷，提供一種操作簡便、高效的從農(nóng)業(yè)廢物堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，從而更好的滿足科研需要。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案將堆肥鮮樣與蒸餾水和有機(jī)螯合劑混合進(jìn)行反應(yīng)，加入焦磷酸鈉提取液充分反應(yīng)后高速離心并過濾得到腐殖酸類提取物混合液，測定提取物混合液的含碳量，再用酸沉淀方法分離提取物混合液中的胡敏酸和富里酸并測定富里酸的含碳量，求差額得到胡敏酸的含碳量；提取物混合液經(jīng)過反復(fù)的酸沉4淀和焦磷酸鈉溶液溶解，再通過用含0.lmol/LHC1和0.3mol/LHF的混合液和去離子水反復(fù)洗滌純化，冷凍干燥后得到胡敏酸晶體。本發(fā)明包括以下具體步驟a.將農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物粉碎后用麩皮調(diào)節(jié)C/N為2530，含水率為55%60%，有機(jī)質(zhì)含量為60%70%進(jìn)行堆肥，堆肥腐熟后將堆肥鮮樣與蒸餾水和有機(jī)螯合劑混合進(jìn)行反應(yīng)，709(TC下反應(yīng)3040min后在混合液中加入焦磷酸鈉提取液，使得混合溶液中焦磷酸鈉的最終含量為O.1M，然后通氮?dú)?min并密封，間隔振蕩4h，靜置過夜，高速離心后上清液過濾膜得到腐殖酸類提取物混合液，所述濾膜孔徑小于或等于0.45ym;b.用總有機(jī)碳分析儀測定上述提取物混合液的含碳量，根據(jù)堆肥鮮樣的含水率算出每克堆肥干樣中腐殖質(zhì)的含碳量；吸取提取物混合液，用6.Omol/LHC1調(diào)節(jié)pH值在l2之間，于709(TC保溫3040min，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將此溶液靜置過夜，高速離心分離沉淀和上清液，用總有機(jī)碳分析儀測定上清液的含碳量，算出每克堆肥干樣中富里酸的含碳量，胡敏酸含碳量由腐殖質(zhì)的含碳量與富里酸的含碳量之差得到；c.上一步中分離后的沉淀即為胡敏酸粗品，將胡敏酸粗品用O.1M焦磷酸鈉溶液溶解，調(diào)其固液質(zhì)量比為1:30，間隔振蕩4h，靜置過夜；高速離心后去除殘?jiān)?，上清液?.0mol/LHC1調(diào)其pH值在12之間，將此溶液放于70卯。C保溫3040min，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將此溶液靜置過夜，高速離心后分離沉淀并重復(fù)本步驟34次，使得沉淀物不斷純化；d.向上一步中最終離心所得的沉淀物中加入HC1和HF混合液洗滌以去除硅酸，所述混合液中含有O.lmol/LHCl和0.3mol/LHF，調(diào)其沉淀物與混合液質(zhì)量比為1:30，間隔振蕩4h，高速離心分離沉淀，重復(fù)洗滌沉淀34次，最后用去離子水反復(fù)洗滌沉淀，直至上清液中無cr，冷凍干燥后得到黑色胡敏酸晶體。所述農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物為各類菜葉、秸稈、雜草、落葉、垃圾等富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的物質(zhì)；所述有機(jī)螯合劑是指葡萄糖酸或酒石酸與EDTA按照重量比為23:1的比例形成的混合有機(jī)螯合劑，所述堆肥鮮樣與混合有機(jī)螯合劑按重量比為1:0.20.3的比例混合，所述堆肥鮮樣與水的重量比為i:5。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明采用有機(jī)螯合劑和焦磷酸鈉溶液的混合提取液對堆肥樣品進(jìn)行提取，不使用傳統(tǒng)方法中常用的氫氧化鈉或氫氧化鈉與焦磷酸鈉的混合液，以避免提取液的堿性過強(qiáng)，從而減少被提取物發(fā)生堿解的幾率；加入有機(jī)螯合劑能夠把樣品中難溶于水的與鈣、鎂、鋁、鐵等絡(luò)合的腐殖質(zhì)一次絡(luò)合成易溶于水的腐殖質(zhì)鈉鹽，從而比較完全地將腐殖質(zhì)提取到溶液中來，從而增加了被提取物的提取率；提取物混合液和其中富里酸的含碳量所采用的總有機(jī)碳分析儀測定的方法較傳統(tǒng)的氧化法更方便、更精確；另外，本發(fā)明中純化胡敏酸的方法操作簡單，生產(chǎn)成本低。通過對等質(zhì)量的堆肥鮮樣分別采用不同的提取液提取腐殖酸類物質(zhì)的提取率進(jìn)行比較(見表l)可知，加入有機(jī)螯合劑明顯增加了腐殖酸類物質(zhì)的提取率，盡管有機(jī)螯合劑和焦磷酸鈉的混合提取液的腐殖酸類物質(zhì)的提取率略低于其他兩種混合提取液，但考慮到另外兩種混合提取液的堿性過強(qiáng)，可能引起提取物發(fā)生堿解，從而引起被提取物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變。因此，采用有機(jī)螯合劑和焦磷酸鈉的混合提取液提取腐殖酸類物質(zhì)是一種既能避免被提取物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變，同時又能將腐殖酸類物質(zhì)完全提取出來的方法。表l不同提取液的腐殖酸類物質(zhì)的提取率(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖1為好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的工藝流程圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:1.腐殖酸類物質(zhì)的提取(如圖1所示)選擇具有代表性的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物，包括小白菜葉、芽白葉、萵苣葉、扁豆莖葉、秸稈、庭院雜草，切至1020mm長，用麩皮調(diào)節(jié)C/N為30，含水率為55%，有機(jī)質(zhì)含量為70%進(jìn)行堆肥，堆制42天后取堆肥鮮樣3g(經(jīng)測定含水率為53.75%)加入到15mL蒸餾水中，加入兩種有機(jī)螯合劑葡萄糖酸0.75g和EDTA0.3g，充分混合并在8(TC下進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)30min后在混合液中加入15mL0.2M焦磷酸鈉提取液，混合后通氮?dú)?min并密封，間隔振蕩4h，靜置過夜，高速離心(10000g)后上清液過0.45"m濾膜得到提取物混合液。2.胡敏酸的提取測定將提取物混合液定容至50mL后取lmL用總有機(jī)碳分析儀測定其含碳量為3.28mg/mL，根據(jù)公式(^￡=epX50(其中MC為堆肥鮮樣的含水率，C。為提取物混合液3x(1-MC)的含碳量)得到腐殖質(zhì)含碳量為118.2g/(kg，干樣)；吸取20mL提取物混合液，用6.0mol/LHCl調(diào)節(jié)pH值為2，將此溶液放在電熱板上以8(TC保溫半小時，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將混合液靜置過夜，高速離心(10000g)分離沉淀(HA)和上清液(FA)，上清液定容至50mL后取lOmL用總有機(jī)碳分析儀測定其含碳量為3.39mg/mL，根據(jù)公式CfCix50x5Q(其中MC為堆肥鮮樣的含水率，d為上清液的含碳量)得到富3x(1-MC)x20里酸含碳量為30.5g/(kg干樣)，胡敏酸含碳量為腐殖質(zhì)的含碳量與富里酸的含碳量之差即87.7g/(kg，干樣)。3.胡敏酸的純化上一步中分離后的沉淀即為胡敏酸粗品，將0.5g胡敏酸粗品用15mL0.1M焦磷酸鈉溶液溶解，間隔振蕩4h,靜置過夜，高速離心(10000g)后去除殘?jiān)?，上清液?.0mol/LHCl調(diào)其pH值為2.0，將此溶液放在電熱板上以8(TC保溫半小時，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將混合液靜置過夜，高速離心(10000g)后分離沉淀并重復(fù)前述步驟34次，使得沉淀物不斷純化。向最后一次離心后所得的沉淀物中加入15mL含有0.lmol/LHC1和0.3mol/LHF的混合液，間隔振蕩4h，高速離心(10000g)分離沉淀，重復(fù)洗滌沉淀4次，最后用去離子水反復(fù)洗滌沉淀，直至上清液中無Cl—即無白色的AgCl絮狀沉淀為止(用WAgN03檢査)，冷凍干燥后得到黑色胡敏酸(HA)晶體。實(shí)施例2:在腐殖酸類物質(zhì)的提取步驟中，用有機(jī)螯合劑酒石酸代替實(shí)施例1中的葡萄糖酸，其他步驟同實(shí)施例1;其中提取物混合液和上清液的含碳量分別為3.31mg/mL和3.36mg/mL，同理由實(shí)施例1中的對應(yīng)公式得出腐殖質(zhì)含碳量為119.3g/(kg干樣)，富里酸含碳量為30.3g/(kg干樣)，胡敏酸含碳量為腐殖質(zhì)的含碳量與富里酸的含碳量之差即89.0g/(kg'干樣)。權(quán)利要求1.一種從好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，其特征在于將堆肥鮮樣與蒸餾水和有機(jī)螯合劑混合進(jìn)行反應(yīng)，加入焦磷酸鈉提取液充分反應(yīng)后高速離心并過濾得到腐殖酸類提取物混合液，測定提取物混合液的含碳量，再用酸沉淀方法分離提取物混合液中的胡敏酸和富里酸并測定富里酸的含碳量，求差額得到胡敏酸的含碳量；提取物混合液經(jīng)過反復(fù)的酸沉淀和焦磷酸鈉溶液溶解，再通過用含0.1mol/LHCl和0.3mol/LHF的混合液和去離子水反復(fù)洗滌純化，冷凍干燥后得到胡敏酸晶體。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的從好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，其特征在于包括以下具體步驟a.將農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物粉碎后用麩皮調(diào)節(jié)C/N為2530,含水率為55%60%，有機(jī)質(zhì)含量為60%70%進(jìn)行堆肥，堆肥腐熟后將堆肥鮮樣與蒸餾水和有機(jī)螯合劑混合進(jìn)行反應(yīng)，709(TC下反應(yīng)3040min后在混合液中加入焦磷酸鈉提取液，使得混合溶液中焦磷酸鈉的最終含量為O.1M，然后通氮?dú)?min并密封，間隔振蕩4h，靜置過夜，高速離心后上清液過濾膜得到腐殖酸類提取物混合液，所述濾膜孔徑小于或等于0.45um;b.測定上述提取物混合液的含碳量，根據(jù)堆肥鮮樣的含水率算出每克堆肥干樣中腐殖質(zhì)的含碳量；吸取提取物混合液，用6.Omol/LHC1調(diào)節(jié)pH值在12之間，于7090。C保溫3040min，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將此溶液靜置過夜，高速離心分離沉淀和上清液，測定上清液的含碳量，算出每克堆肥干樣中富里酸的含碳量，胡敏酸含碳量由腐殖質(zhì)的含碳量與富里酸的含碳量之差得到；c.上一步中分離后的沉淀即為胡敏酸粗品，將胡敏酸粗品用O.1M焦磷酸鈉溶液溶解，調(diào)其固液質(zhì)量比為1:30，間隔振蕩4h，靜置過夜；高速離心后去除殘?jiān)?，上清液?.Omol/LHC1調(diào)其pH值在12之間，將此溶液放于7090。C保溫3040min，使胡敏酸與富里酸充分分離，然后將此溶液靜置過夜，高速離心后分離沉淀并重復(fù)本步驟3~4次，使得沉淀物不斷純化；d.向上一步中最終離心所得的沉淀物中加入HC1和HF混合液洗滌以去除硅酸，所述混合液中含有O.lmol/LHCl和0.3mol/LHF，調(diào)其沉淀物與混合液質(zhì)量比為1:30，間隔振蕩4h，高速離心分離沉淀，重復(fù)洗滌沉淀34次，最后用去離子水反復(fù)洗滌沉淀，直至上清液中無cr，冷凍干燥后得到黑色胡敏酸晶體。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的從好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，其特征在于所述農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物為各類菜葉、秸稈、雜草、落葉、垃圾等富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的物質(zhì)。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的從好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，其特征在于所述有機(jī)螯合劑是指葡萄糖酸或酒石酸與EDTA按照重量比為23:1的比例形成的混合有機(jī)螯合劑,所述堆肥鮮樣與混合有機(jī)螯合劑按重量比為1:0.20.3的比例混合，所述堆肥鮮樣與水的重量比為1:5。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的從好氧堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法，其特征在于用總有機(jī)碳分析儀測定含碳量。全文摘要本發(fā)明涉及一種在農(nóng)業(yè)廢物堆肥中提取純化胡敏酸并測定其含碳量的方法。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)提取液的組成成分，減少了被提取物發(fā)生堿解的幾率；同時堆肥鮮樣與有機(jī)螯合劑混合進(jìn)行反應(yīng)，增加了被提取物的提取率；提取物混合液和其中富里酸的含碳量所采用的總有機(jī)碳分析儀測定的方法較傳統(tǒng)的氧化法更方便、更精確；另外，本發(fā)明中純化胡敏酸的方法操作簡單，生產(chǎn)成本低。文檔編號C05F17/00GK101260124SQ20081003116公開日2008年9月10日申請日期2008年4月29日優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日發(fā)明者曼喻,曾光明,蔣榮清,袁興中,黃國和,黃紅麗申請人:湖南大學(xué)