浅谈腐植酸的应用及提取工艺

苏晓云

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

腐植酸作为一类有机质，它是地球表面多种微生物在动植物的遗骸上经过多次的生物及化学过程而生成的物质；它的储存总量很大，目前为止可达万亿吨；地球上腐植酸资源非常丰富，如人们常见的土壤中、河海里、煤矿中都蕴藏着各种形式的腐植酸。它涉及矿物质转化积累、含碳物质在自然界的循环等多个方面，同时由于它的广泛存在，所以对环境有很大的影响[1]。

目前，腐植酸的分类没有硬性的规定，其详细分类见表1。

表1 腐植酸常见的分类

1 腐植酸的性质

腐植酸中含有碳、氢、氮、硫等多种元素；对不同来源的腐植酸，其主要元素碳、氧的含量是不尽相同的，但一般不会有特别大的差距，腐植酸的结构比较复杂，其结构式仍存在争论，是研究的热点；但研究发现，腐植酸中存在多种官能团如酚羟基、醇羟基、磺酸基、羟基、羰基、甲氧基等；这些官能团决定着腐植酸的化学性质和物理性质[2]。

2 腐植酸的用途

自然界存在大量的腐植酸，如何利用这部分资源就成为了人们所关注的重点。目前为止，腐植酸及其系列产品在工、农、医药和环保等各个方面都有较广泛的应用。

2.1 腐植酸在农业中的用途

2.1.1 改良土壤

土壤中加入腐植酸及腐植酸肥料，能够改变土壤结构，增强渗透水的作用力、增大储存水的能力、增加透气性，同时使土壤容易耕种，除此之外，还可以改变土壤的酸碱性，主要是通过增加营养元素，达到保存土壤中的农作物所需养料的目的[3]。

2.1.2 增加肥料肥效

研究表明，将少量的腐植酸或腐植酸类物质加入化肥中，可以不同程度地增加化肥的肥效，尤其是在含有磷、氮、钾及微量元素化肥中加入腐植酸或腐植酸类物质，肥效提高明显。

2.1.3 促进农作物生长

研究表明，一定浓度的腐植酸及其盐溶液，通过多种方式作用在不同生育阶段的农作物。例如，浸泡种子、在作物根部施肥、对作物进行喷洒等；对农作物的生长都有很好的促进作用，促使农作物成熟期提早，促进农作物生长发育，提高农作物产量，改善农作物质量，促进农作物早期种子萌芽及营养体的生长。

2.1.4 促进农作物新陈代谢过程

腐植酸的化学结构中含有醇羟基、磺酸基、羟基等多种活性官能团，这些官能团能增加农作物体内多种酶的活性，可提高农作物光合作用的能力，对农作物体内的能量及物质合成、积累、运输都有利。

2.1.5 强化农作物的抗逆性

大量研究表明，腐植酸及腐植酸的衍生物对农作物的生长环境可起到改善的作用。尤其是农作物在较差环境条件下，腐植酸及腐植酸的衍生物能增强农作物的抵抗恶劣环境生长的能力。

2.2 腐植酸可做药物

腐植酸在临床应用方面不论是作为治疗药物的主要药效成分进行直接治疗，还是作为药物有效成分的稳定剂、增效剂和缓释剂，均是一个十分有开发应用价值和发展前途的医药新领域。有研究表明，腐植酸的提取物作为药物有收敛、吸附、抗菌、止血等作用。通过临床试验，腐植酸钠对消除皮炎、湿疹、挫伤、烧烫伤等的作用很明显。

2.3 腐植酸在工业上的作用

（1）腐植酸在钻井中的作用。由于腐植酸酸性比常见酸的酸性强，结构中酸性基团遇到钙不容易钙化，可用来处理泥浆。

（2）腐植酸对蓄电池的电极作用。腐植酸填充在蓄电池的铅电极中，具有避免作用物质硬化和失去多孔性，防止电极板产生裂缝，提高电池低温启动速度，延长电池的放电时间等作用。

（3）腐植酸在环保中的作用。腐植酸作为交换剂，其具有除去杂质离子效率高，且操作工艺简单，产品成本低廉的优点，对有色污染化合物的处理效果明显。

3 腐植酸的提取工艺

腐植酸在工、农业及其他方面的应用，说明腐植酸具有很高的研究及利用价值。那么，从自然界中提取腐植酸就成为了腐植酸应用的关键步骤。在我国，煤是腐植酸的主要来源之一，它主要分布于褐煤、泥炭、风化煤中。因此，我国腐植酸提取工艺的研究主要是煤质腐植酸。

目前，主要有酸抽提剂法、碱抽提剂法、有机溶剂抽提法和微生物溶解法4种腐植酸提取和分离的方法。前3种方法为化学提取方法，在处理过程中要用到一些对环境有污染的化学试剂。微生物溶解法具有可清洁转化腐植酸、腐植酸产品生物化学活性高、反应条件比较温和的优点，但它同时又具有生产周期长，腐植酸产品产率低，且微生物容易发生变异失效的缺点。

从兴顺使用山东龙口洼里褐煤作为腐植酸生产原料，同时研究多种预处理方法如硝酸氧解、空气氧解、超声波酸对酸提取剂法的影响；得到山东龙口洼里褐煤提取腐植酸的最佳工艺条件:1%NaOH为抽提剂，煤样与硝酸的固液比为1∶3，硝酸浓度为1.5 mo/L，提取率达39.3%；同时，发现超声波的预处理方法可减少提取剂硝酸的用量，从而降低提取剂的环境污染[4]。

郝雪松等用黑河褐煤为原料，研究可能影响提取腐植酸钠的因素，得出影响提取率的主要因素；同时优化腐植酸提取工艺条件：反应温度50℃；液固比3∶1；反应时间40 min；硝酸浓度3 mol/L，在这种条件下，总腐植酸提取率达到77.68%[5]。

王亚军等研究内蒙古某地风化煤提取腐植酸的工艺条件；研究了多种因素如提取温度、提取固液比、提取所用时间、配制混合提取液对腐植酸提取率的影响。在优化条件下，腐植酸的提取率可达到60%[6]。

由于存在地域差异性，腐植酸的提取工艺也会有所不同。同时，我国的煤炭资源又比较丰富，所以腐植酸的提取工艺也不尽相同，有待于进一步研究。

4 结束语

我国是世界上的煤炭大国，其中，低阶煤像风化煤、泥炭和褐煤含有丰富的腐植酸资源，但遗憾的是，在我国很多地方大部分低阶煤都严重被浪费掉，如果我们能够重视这部分资源的利用，那么，我国的煤炭资源行业发展就会开启新的篇章，同时腐植酸的发展也将大步向前。

[1]张彩凤.煤基酸与农药相互作用机理的研究.中国科学院山西煤炭化学研究所.2001，24.

[2]Butuzova L krzton A，Bazarova O.Structure and properties of humic acid obtained from.Thermo-oxidized brown coal.Fuel，1998，77（6）.

[3]张学才等.我国的腐植酸资源及其工农业应用.中国煤炭，2000，2（12）.

[4]从兴顺.从洼里褐煤中提取腐植酸的绿色工艺研究.山东化工，2010，39（5）.

[5]郝雪松等.从黑河褐煤中提取腐植酸钠工艺的研究，化工时刊，2011，25（7）.

[6]王亚军等.准格尔旗风化煤中提取腐植酸的工艺研究，2011，11.