CN101605739A - 褐煤裂解中功能活性有机分子的生产 - Google Patents

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Abstract

通过用过氧化氢或者碱性过氧化氢裂解褐煤生成一种分子量明显低于1000的不同分子量的新型功能活性有机分子，上述功能活性有机分子的分子量根据反应条件而发生变化，如过氧化氢的浓度、反应时间、反应温度、过氧化氢与褐煤的比例、褐煤的质量等。由于这些有机分子是褐煤裂解的产物，经过氧化氢或碱性过氧化氢的处理而获得了增强的反应性质，因此这些有机分子比存在于褐煤或风化褐煤中的普通有机分子(腐殖酸、黄腐酸等)更具功能活性。这些功能活性有机分子在各个领域中比如医学和农业中都有应用。

Description

褐煤裂解中功能活性有机分子的生产
技术领域
本发明总体上涉及材料科学领域。更具体地说，本发明涉及褐煤裂解中功能活性有机分子的生成。本发明还涉及从褐煤中生产功能活性有机分子的方法，该有机分子在各个领域中比如医学和农业中都有应用。
背景技术
褐煤(Lignite或brown coal)是最低品级的煤，几乎不被用作蒸汽发电的燃料。尽管有人试图去生产有附加值的产品用于其它用途，然而，褐煤主要的消耗在于主要用于发电。褐煤富含碳，是数百万年前植物经挤压和加热被分解的结果。由于其源于植物，这种物质富含多种功能活性有机分子，并且使用这些褐煤中的功能活性有机分子会更加有益。
这些功能活性有机分子是褐煤裂解的产物，由于经过过氧化氢或碱性过氧化氢的处理而获得了增强的反应性质，因此比存在褐煤或风化褐煤中的普通有机分子(腐殖酸、黄腐酸等)更具功能活性。
因此，本发明的目的是发明一种通过用过氧化氢或用碱性过氧化氢裂解褐煤从中生成功能活性有机分子的方法。
发明目的
因此，本发明的主要目的是发明从褐煤中生产功能活性有机分子，其有利于医学和农业中的多种应用。本发明的另一个目的是开发从褐煤中生产功能活性有机分子的方法。
本发明的又一个目的是发明各种分子量的功能活性有机分子，其对医学上各种疾病包括病毒性疾病的治疗将是有益的。
本发明的再一个目的是提供一种用于生产所需的各种分子量的裂解产物的必需方法，其在农业用途中提取养分上是有用的。
这些分子具有可用于植物保护和营养双重作用的能力。
本发明的另一个目的是生产功能活性有机分子从而合成各种用于各个领域比如污染控制的有机混合物。
发明内容
为了满足上述以及其它的目的，本发明提供了新的褐煤中的功能活性有机分子，其为具有在比如治疗目的、营养目的、固定目的的多个领域的用途及具有设计专一性和选择性的产物以获得卓越性能的余地的活性成份。
本发明的详细描述
现在将详细说明本发明从而阐明并解释本发明的各种特征。本发明的一个实施例是通过用过氧化氢或者碱性过氧化氢裂解褐煤提供功能活性有机分子产物。本发明的另一个实施例涉及通过与过氧化氢或者碱性过氧化氢适当反应生产所需分子量的功能活性有机分子。
本方法还包含可溶的、具有治疗疾病、设计有效营养素、制备有机无机混合物等单个和/或多种用途组合的功能活性有机分子的生产。
在优选实施例中，本发明提供了从褐煤中生产有机分子的方法，所述方法包含下列步骤：
(a)将褐煤微粉化为20微米尺寸以下
(b)干燥微粉化的褐煤从而除去过量湿气
(c)用过氧化氢或者碱性过氧化氢处理所述微粉化的褐煤粉
(d)在用过氧化氢或者碱性过氧化氢对褐煤裂解的反应完成后，通过离心并去除上清液提取功能活性有机分子。
(e)用干燥器干燥最后的溶液(如果需要粉末态)。
在另一实施例中，通过研磨机获得褐煤材料的粉末并且通过使用微粉磨机实现褐煤粉的微粉化，从而获得所需微米级的粒子大小。
在又一实施例中，褐煤与过氧化氢或者碱性过氧化氢的反应通过可变组分在可变温度下进行优化，以从褐煤裂解中获得所需分子量的功能活性有机分子。
在另一实施例中，通过离心对用过氧化氢或碱性过氧化氢对褐煤裂解获得的最终溶液进行纯化。
在另一实施例中，对最终溶液进行超滤从而获得所需分子量的分子。
过氧化氢或者碱性过氧化氢对褐煤的处理导致本质上可溶的有机小分子生成。
附图说明
图(1)涉及褐煤中功能活性有机分子的制造方法所涉及的各个步骤。
图(2)涉及通过过氧化氢对褐煤裂解生成的功能活性有机分子的傅立叶变换-红外(FTIR)分析。
下文将对本发明进行说明。本发明的特点以及实施本发明的方式将进行详细说明：
图(1)涉及褐煤中功能活性有机分子的制造方法所涉及的各个步骤。
图(2)涉及从褐煤中生成的功能活性有机分子的傅立叶变换-红外(FTIR)分析。在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR对液体样品进行分析。在1600+/-200波数(cm-1)处观察到特征吸收峰。
下面申请人通过举例和图示提供具体的说明，而这不应该以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。
将5-25％的过氧化氢以1∶2至1∶5(体积/重量，基于褐煤质量)的比例添加到微粉化的褐煤中。在添加之前，将过氧化氢于零下20℃冷却几个小时。在10至15℃下进行反应一小时，随后在20℃下反应三小时。反应后，根据褐煤的类型，重复两次或三次或更多次相同的步骤。之后，在室温即25至30℃下以1∶1(体积/重量)的比例将50％的过氧化氢直接添加到所得的物质中。所得的物质用水进行提取，在连续离心机上以5000至10000转/分钟离心，获得褐煤经过氧化氢裂解后的可溶性功能活性有机分子。用过氧化氢以更大的浓度、更多的时间和更高的温度剧烈处理的结果是得到更小分子量的功能活性有机分子，其中，功能活性有机分子衍生物的大小取决于褐煤与过氧化氢的反应条件。
将碱性过氧化氢(含碱，NaOH或KOH(1-10％)与过氧化氢(0.2至20％))，根据褐煤的质量，以1∶2至1∶5的比例添加到褐煤中。反应在室温(25至30℃)下进行。反应2至6小时后，通过沉淀或离心提取功能活性有机分子。
将5ml的有机分子提取物加到500ml含20PPM硝酸双氧铀的水中。适当混合后，将溶液以5000转/分钟离心，并使用4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)试剂在540nm通过比色法估算铀含量。功能活性有机分子显著地将铀从PPM级别净化到PPB水平。
将3ml功能活性有机分子提取物加到100ml蒸馏水中，使稻谷种子在培养皿中发芽。在将沃特曼(whatman)滤纸放置在含100ml蒸馏水的培养皿底部后，将大约100粒稻谷种子置16cm直径/培养皿中。10天后，在处理过的植物中观察到15-20％生物量增加的增强的生长，表明功能活性有机分子具有增强生长的性质，其可以有助于产量的增高。
通过使植物营养素与功能活性有机分子发生反应来制备螯合的植物营养素，以增强叶和土壤施用中的吸收和利用率。例如，将含或不含乙醇的硝酸铜、硝酸锌、硝酸镁溶液加到功能活性有机分子提取物中进行螯合。
通过向褐煤中提取的功能活性有机分子中加入磷酸肥(1-10％体积/重量)，比如过磷酸、磷酸二铵(DAP)来制备有机磷肥。将这些功能活性有机分子加到磷酸(1-10％体积/体积)中，使用合适的填料与该有机磷酸制备磷肥。可以将这些有机磷肥用在如棉花、落花生、稻谷的农作物上，与常规磷肥比较，基础剂量能增产达10-20％。将功能活性有机分子加入磷肥确实提高了磷酸盐对植物的效用。
当通过使用艾美康恩(Amicon)搅拌式超过滤器(密理博Millipore)超滤来检测这些功能活性有机分子的大小时，大部分的功能活性有机分子低于1000分子量。
当将可溶的功能活性有机分子连同很小比例的过氧化氢以及乙醇或者没有乙醇喷洒在多种作物病虫害上，害虫的种群受到控制并且产量提高。
这些功能活性有机分子具有治疗植物和动物病毒性病害的潜能。
这些可溶的有机分子可以用作施肥灌溉产品。
固定在不同物质上的可溶性功能活性有机分子螯合金属、肽等分子。
可溶的功能活性有机分子具有在溶液中沉淀金属、蛋白质、病毒等的特性。
功能活性有机分子与有机或无机高分子、金属结合，产生各种在不同领域都有用途的材料。
移除可溶的功能活性有机分子后的残留材料与提高作物产量的不同肥料混合时具有作为植物养料/肥料的用途。
本发明解释了通过用过氧化氢或用碱性过氧化氢裂解褐煤生成具有多种用途的新型功能活性有机分子。
由本发明所得到的产物给出了使用褐煤中功能活性有机分子用于医学、农业和其它应用的范围。
本发明已经通过举例的方式进行了解释，并且本发明并不限于上述说明，而且对不同的应用同样具有有效的范围和界限。
应当理解的是：本发明参照具体实施例进行描述。还应当理解的是在本发明的范围和界限内，不同的组合是允许的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
按照19条第1款修改的声明
按照审查员的建议，已经对权利要求1和权利要求2进行修改，以反映功能活性有机分子的制备方法。恭敬地递交：没有任何对比文件教导或者启示包含在权利要求1或权利要求2中所述的步骤。更具体地说，没有任何对比文件教导或启示将褐煤与预冷却的过氧化氢接触并且随后在特定条件下进行反应。同样地，没有任何对比文件教导或启示将褐煤与含碱1-10％与过氧化氢0.2至20％的混合物接触。恭敬地递交：上述限定的具体步骤能够实现以下优点：
(a)开发一种可大范围扩展用于工业的方法(因为H2O2和褐煤之间的反应是褐煤燃烧的可能性很强的放热反应)；
(b)开发一种能够提供需要的产品的性质的方法，其与每一个对比文件中引用的完全不同。
由于本发明所采用的方法与对比文件中教导的完全不同，因此所得到的产品绝不会相同。
Figure A20078004914400111
修改的权利要求
(国际局于2008年10月8日接受)
1、一种从褐煤中提取包含腐殖酸和黄腐酸的功能活性有机分子的方法，其特征在于，上述提取方法包含以下步骤：
(a)将5至25％的过氧化氢以1∶2至1∶5(体积/重量)的比例加到微粉化的褐煤中，在添加之前，将所用过氧化氢于约零下20℃冷却几个小时；
(b)在10至15℃下使过氧化氢和微粉化的褐煤进行反应一小时，随后在20℃下反应三小时；
(c)重复步骤(b)两次或三次或更多次；
(d)在室温下即25至30℃下以1∶1(体积/重量)的比例将50％的过氧化氢直接加到所得的物质中；以及
(e)提取所得的含水物质，并在连续离心机上以5000至10000转/分钟离心所得的物质，获得功能活性有机分子，其中，这样提取的该功能活性有机分子明显地包含分子量低于1000分子量的腐殖酸和黄腐酸，并且当在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR分析包含这样提取的功能活性有机分子的液体样品时，在1600±200波数(cm-1)处显示出特征吸收峰。
2、一种从褐煤中提取包含腐殖酸和黄腐酸的功能活性有机分子的方法，其特征在于，上述提取方法包含以下步骤：
(a)将含碱1-10％与过氧化氢0.2至20％的碱性过氧化氢以1∶2至1∶5(体积/重量)的比例加到褐煤中，在室温下进行反应；以及
(b)反应2至6小时后，通过沉淀或离心提取功能活性有机分子，
其中这样提取的该功能活性有机分子明显地包含分子量低于1000分子量的腐殖酸和黄腐酸，并且当在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR分析包含这样提取的功能活性有机分子的液体样品时，在1600±200波数(cm-1)处显示出特征吸收峰。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这样提取的该功能活性有机分子是褐煤裂解的产物，由于经过过氧化氢的处理而获得了增强的反应性质，因此这样提取的该功能活性有机分子比存在于褐煤或风化褐煤中的普通有机分子(腐殖酸、黄腐酸等)更具功能活性。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这样提取的该功能活性有机分子是褐煤裂解的产物，由于经过碱性过氧化氢的处理而获得了增强的反应性质，因此这样提取的该功能活性有机分子比存在于褐煤或风化褐煤中的普通有机分子(腐殖酸、黄腐酸等)更具功能活性。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这样提取的该功能活性有机分子明显地低于1000分子量。
6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这样提取的该功能活性有机分子明显地低于1000分子量。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR分析时，包含这样提取的功能活性有机分子的液体样品在1600±200波数(cm-1)处显示出特征吸收峰。
8、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR分析时，包含这样提取的功能活性有机分子的液体样品在1600±200波数(cm-1)处显示出特征吸收峰。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有对包括锕系元素的有毒重金属，如铀的净化能力。
10、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有对包括锕系元素的有毒重金属，如铀的净化能力。
11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有对植物生长和产量的提高能力。
12、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有对植物生长和产量的提高能力。
13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有与磷肥混合时提高植物对磷酸盐的利用率、从而增加作物产量的能力。
14、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这样提取的功能活性有机分子具有与磷肥混合时提高植物对磷酸盐的利用率、从而增加作物产量的能力。

Claims (9)

1、通过褐煤与过氧化氢或者碱性过氧化氢反应从褐煤中提取的功能活性有机分子，该功能活性有机分子的生产方法包含以下步骤：
(a)将褐煤加到过氧化氢或者碱性过氧化氢中；并且
(b)在反应后通过离心或者沉淀从不可溶的褐煤中除去可溶的功能活性有机分子。
2、根据权利要求1所述的功能活性有机分子，其特征在于，所述功能活性有机分子是褐煤裂解的产物，由于经过过氧化氢或碱性过氧化氢的处理而获得了增强的反应性质，因此所述功能活性有机分子比存在于褐煤或风化褐煤中的普通有机分子(腐殖酸、黄腐酸等)更具功能活性。
3、根据权利要求1所述的功能活性有机分子，其特征在于，将5-25％的过氧化氢以1∶2至1∶5(体积/重量)的比例添加到微粉化的褐煤中，其中，在添加之前，将过氧化氢于零下20℃冷却几个小时，在10至15℃下进行反应一小时，随后在20℃下反应三小时，反应后，根据褐煤的类型，重复两次或三次或更多次相同的步骤，之后，在室温即25至30℃下以1∶1(体积/重量)的比例将50％的过氧化氢直接添加到所得的物质中，所得的物质用水进行提取，并在连续离心机上以5000至10000转/分钟离心，获得褐煤经过氧化氢裂解后的可溶性功能活性有机分子，其中用过氧化氢以更大的浓度、更多的时间和更高的温度剧烈处理的结果是得到更小分子量的功能活性有机分子，其中，功能活性有机分子衍生物的大小取决于褐煤与过氧化氢的反应条件以及褐煤的质量。
4、根据权利要求1所述的功能活性有机分子，其特征在于，将碱性过氧化氢(含碱：NaOH或KOH(1-10％)与过氧化氢(0.2至20％))根据褐煤的质量，以1∶2至1∶5的比例，加到褐煤中，反应在室温下进行，反应2至6小时后，通过沉淀或离心提取功能活性有机分子。
5、根据权利要求1所述的从褐煤中提取的功能活性有机分子，其特征在于，所述功能活性有机分子明显地低于1000分子量。
6、根据权利要求1所述的从褐煤中提取的功能活性有机分子，其特征在于，当在FTIR氟化钙电解槽附件中通过FTIR对液体样品进行分析时，在1600+/-200波数(cm-1)处观察到特征吸收峰。
7、根据权利要求1所述的从褐煤中提取的功能活性有机分子，其特征在于，所述功能活性有机分子具有对包括锕系元素的有毒重金属，如铀的净化能力。
8、根据权利要求1所述的从褐煤中提取的功能活性有机分子，其特征在于，所述功能活性有机分子具有对植物生长和产量的提高能力。
9、根据权利要求1所述的从褐煤中提取的功能活性有机分子，其特征在于，所述功能活性有机分子具有与磷肥混合时提高植物对磷酸盐的利用率、从而增加作物产量的能力。
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