CN102603813A - 一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，以烟杆、烟杈、烟梗、烟花、烤烟渣、底脚叶和部分顶叶等烟草生产中的废弃物为原料，先将烟草废弃物切碎，喷水充分湿润，喷洒催化剂和氧化剂；然后经过氧化后对氧化降解后的物料进行萃取和分离，得到含一定量的烟碱，同时还含有氮、磷、钾、钙、镁及其他微量元素和可溶性糖等活性成分的液体抗虫性黄腐酸。既解决了烟草废弃物积压浪费的问题，合理的利用了烟草废弃物，避免了环境污染，又制备了具有抗虫性的高活性黄腐酸，可取得良好的经济效益和生态效益。

Description

一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法

技术领域

本发明属于烟草废弃物利用技术领域，涉及一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法。

背景技术

烟草是我国是重要的经济作物之一，吸烟是亿万烟民文化生活中不可缺少的一部分，更是国家和地方财税的重要经济来源。据统计，全国烟草种植面积达1500多万亩，除去可用于深加工的正常烟叶外，还剩有烟秆、烟梗、烟花、烟杈、底脚叶和部分顶叶等数量可观的烟草废弃物，其中烟秆干物质就高达195万吨，废弃鲜烟叶等180万吨。如何将数量如此巨大的烟草废弃物变废为宝，变肥还田，是国家有关部门面临的难题。

由于烟草废弃物是各种病原物的携带体，直接还田会导致再次浸染，因此，必须先行对烟草废弃物进行无害化处理后，提取高效活性物质再施用于农作物。调查结果显示，以前烟杆在农村被晒干后作为燃料进行使用。但现在随着人们生活水平的提高，烟杆不再当柴火烧，废弃不用，以至于大量堆积和焚烧，产生大量烟雾，烟雾中含有大量尼古丁、焦油、一氧化碳和烟灰尘颗粒等对人体造成危害。烟雾进入环境中，还会造成空气能见度下降，使空气中的氮氧化物和二氧化硫浓度大幅度提高，这不但直接影响植烟区人们的生活环境，而且危害人们的身体健康。

秸秆还田作为有机肥料在农业生产中起到重要作用，但并不能将烟草采收后产生的废弃物留在烟田直接进行还田。因为烟杆等在烟田中不但会吸收土壤养分，而且不断长出的叶、芽，使病菌及病虫继续存活。一方面降低了土壤肥力，造成了土地资源的浪费；另一方面烟株残体腐烂后，病原物直接落入土壤中造成各种害虫和病菌扩散，形成侵染源。烟草废弃物堆积的地方也会引起土地的污染，对人们的生活及环境造成困扰。

然而，烟草废弃物中含有大量的烟碱(尼古丁)和氮、磷、钾等营养元素，其中烟碱是最好的、无残留、传统的植物杀虫剂。前人研究显示，一株烟杆中，氮素含量约占其重量的1.1％，磷素约为0.32％，氧化钾约为1.85％，而且烟杆中还有丰富的纤维素和木质素、磷、钾、钙、镁及其他微量元素。如果农产品农药残留超标，就会影响人身健康，而烟碱的优点是短时间就会分解，即无残留又无危害，并可麻痹害虫神经，烟碱蒸气亦可从虫体任何部分侵入体内而对害虫产生胃毒、触杀和熏蒸作用，并有杀卵效果。有研究结果显示，含量40％的天然烟碱可用于粮食、蔬菜、油料和水果上作为高效杀虫剂农药。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，既解决了烟草废弃物积压污染的问题，合理的利用了烟草废弃物，变废为宝，既避免了环境污染，又通过制备具有抗虫性的黄腐酸，可取得良好的经济效益。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，包括以下步骤：

1)将烟草废弃物切碎后放入反应釜中，喷水使其充分湿润后，加入其质量1～5％的磺化催化剂和其质量50～90％的氧化剂充分混匀，在常温下放置1～2h；

2)然后将步骤1)的混合物移至陈化反应器中，并通入蒸汽加热，待反应温度达到80～100℃后保持2～4h；

3)将陈化反应器中的反应混合物移至萃取器中，边搅拌边加入碱性溶液作为提取剂提取，在PH≤5.5、60～70℃条件下提取1～4h；提取后收集包括挤压固体部分所得的挤压液在内的所有收集液部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

所述的烟草废弃物为烟杆、烟杈、烟梗、烟花、烤烟渣、底脚叶和部分顶叶中的一种或几种。

所述的烟草废弃物被切碎成长度为1～5cm，直径为1～3cm的小段。

所述的步骤1)中的喷水的质量为烟草废弃物质量的40～60％。

所述的磺化催化剂为硫酸或硫酸盐，氧化剂为硝酸、双氧水中的一种或两种。

所述的硝酸的体积浓度为20～40％，双氧水的体积浓度为30～40％；氧化剂按硝酸∶双氧水＝(0.2～0.4)∶(0.3～0.7)的体积比混合。

所述的步骤2)中所通入的蒸汽的流量为80～90m³/h。

所述的碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其质量浓度为1～5％。

所述的氢氧化钠或氢氧化钾溶液的加入量为烟草废弃物质量的50～90％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，是利用堆积造成环境污染的烟草废弃物作为原料，生产具有抗虫性的黄腐酸；这样既解决了烟草废弃物积压污染的问题，消除由烟草废弃物堆积所引发的土壤及植株病虫害，又合理的利用了烟草废弃物中烟碱含量高的特性，通过氧化后分离制备含有烟碱的抗虫性黄腐酸；

鉴于黄腐酸是植物生长调节剂之一，能促进植物生长，能提高植物抗逆能力，增产和改善品质作用；那么含有烟碱的抗虫性黄腐酸，除了具有上述特点外，还具有了天然杀虫剂烟碱的功效，具有很高的经济效益。

进一步，本发明所制备的抗虫性黄腐酸除了含有一定量的烟碱外，同时也含有氮、磷、钾、纤维素、木质素、钙、镁以及其他微量元素。因此，还可为作物提供养分，促进作物生长，对提高作物抗逆能力具有重要作用，并且同时具有一定的抗虫性，是一种抗虫性黄腐酸肥料。而且鉴于黄腐酸类物质是一种具有胶体化学性质的聚合物，所以所制备的抗虫性黄腐酸还能提高土壤的缓冲能力，从而对化肥和微肥起到增效作用。

本发明提供的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，烟草废弃物利用量较高，反应速度快，反应时间短(2～4h)；工艺简洁、生产率高，烟草废弃物有机质转化为水溶性黄腐酸(SFA)，原液收率达24％以上；生产过程无废水、废渣、废气排放；而且成本低廉，仅需要烟草废弃物和催化剂、氧化剂和提取剂(均为常用化合物)。

具体实施方式

本发明公开了一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，以烟杆、烟杈、烟梗、烟花、烤烟渣、底脚叶和部分顶叶等烟草生产中的废弃物中的一种或几种为原料，先将烟草废弃物切碎，喷水充分湿润，喷洒催化剂和氧化剂；然后经过氧化后对氧化降解后的物料进行萃取和分离，得到含烟碱及养分的液体抗虫性黄腐酸。下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，包括以下步骤：

1)将烟杆等烟草废弃物切碎成长2cm，直径2-3cm的小段；然后以质量份数计，将烟草废弃物100份置于混合反应器中，边搅拌边喷水50份，至秸秆被充分湿润后，再喷硫酸0.05份作为催化剂，加40％的硝酸80份作为氧化剂，在常温下放置1～2h；

2)将放置后的混合物移至陈化反应器中，并向内通入蒸汽(蒸汽的流量为80m³/h)，物料温度达到90℃时候开始计时，将温度控制在95～100℃，保持2h；

3)将氧化降解后的混合物料移到萃取器中，边搅拌边加入3％氢氧化钠或氢氧化钾液85份作为提取剂，PH5.5、65℃条件下提取2h；再将物料移到固液分离机中挤压，收集所有液体部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

实施例2

1)将烟杆等烟草废弃物切碎成长4cm，直径1-2cm的小段；然后以质量份数计，将烟草废弃物100份置于混合反应器中，边搅拌边喷水60份，至秸秆被充分湿润后，再喷硫酸2份作为催化剂，加30％的双氧水90份作为氧化剂，在常温下放置1～2h；

2)将放置后的混合物移至陈化反应器中，并向内通入蒸汽(蒸汽的流量为80m³/h)，物料温度达到85℃时候开始计时，将温度控制在90～95℃，保持4h；

3)将氧化降解后的混合物料移到萃取器中，边搅拌边加入2％的氢氧化钠液85份作为提取剂，在PH≤5.5、70℃条件下提取2.5h；再将物料移到固液分离机中挤压，收集所有液体部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

实施例3

1)将烟杆等烟草废弃物切碎成长4cm，直径1-2cm的小段；然后以质量份数计，将烟草废弃物100份置于混合反应器中，边搅拌边喷水60份，至秸秆被充分湿润后，再喷硫酸2份作为催化剂，按硝酸∶双氧水＝0.3∶0.5的体积比，将40％的硝酸和30％的双氧水混合作为氧化剂，在常温下放置1～2h；

2)将放置后的混合物移至陈化反应器中，并向内通入蒸汽(蒸汽的流量为85m³/h)，物料温度达到85℃时候开始计时，将温度控制在90～100℃，保持3h；

3)将氧化降解后的混合物料移到萃取器中，边搅拌边加入2％的氢氧化钾液85份作为提取剂，在PH≤5.5、70℃条件下提取2.5h；再将物料移到固液分离机中挤压，收集所有液体部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

实施例4

1)将烟杆等烟草废弃物切碎成长4cm，直径1-2cm的小段；然后以质量份数计，将烟草废弃物100份置于混合反应器中，边搅拌边喷水60份，至秸秆被充分湿润后，再喷硫酸2份作为催化剂，按硝酸∶双氧水＝0.4∶0.3的体积比，将20％的硝酸和40％的双氧水混合作为氧化剂，在常温下放置1～2h；

2)将放置后的混合物移至陈化反应器中，并向内通入蒸汽(蒸汽的流量为85m³/h)，物料温度达到85℃时候开始计时，将温度控制在90～100℃，保持3h；

3)将氧化降解后的混合物料移到萃取器中，边搅拌边加入2％的氢氧化钾液85份作为提取剂，在PH≤5.5、68℃条件下提取3h；再将物料移到固液分离机中挤压，收集所有液体部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

实施例5

1)将烟杆等烟草废弃物切碎成长4cm，直径1-2cm的小段；然后以质量份数计，将烟草废弃物100份置于混合反应器中，边搅拌边喷水60份，至秸秆被充分湿润后，再喷硫酸2份作为催化剂，按硝酸∶双氧水＝0.2∶0.7的体积比，将30％的硝酸和35％的双氧水混合作为氧化剂，在常温下放置1～2h；

2)将放置后的混合物移至陈化反应器中，并向内通入蒸汽(蒸汽的流量为85m³/h)，物料温度达到85℃时候开始计时，将温度控制在90～100℃，保持3h；

3)将氧化降解后的混合物料移到萃取器中，边搅拌边加入2％的氢氧化钾液85份作为提取剂，在PH＝3.5、65℃条件下提取2h；再将物料移到固液分离机中挤压，收集所有液体部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

烟草废弃物提取的黄腐酸原液(SFA)是含有高活性物质的抗虫性的肥料，为了验证对番茄、辣椒和黄瓜等蔬菜虫害的防治效果和对产量的影响，具体在陕西杨凌菜区，分别进行了SFA对番茄抗根结线虫及产量的影响试验。

具体的选用“金鹏1号”为供试品种，土施试验是对小区番茄植株接种1000条根结线虫二龄幼虫6d后进行处理，用SFA液为母液配成液体(1g/L)灌根，以清水、36％苦参碱水剂(稀释1000倍，山西省侯马市星火化工厂生产)灌根和辛硫磷(上海爱帮农科技有限公司生产)与干沙土以1∶150穴施，作为对照，在番茄上进行试验。叶喷试验是对试验小区植株进行叶面喷施(用SFA原液稀释300倍喷施，用量为100ml原液/667m²)，以清水为对照，以普通黄腐酸(从褐煤中提取，杨凌绿都生物科技有限公司生产)稀释300倍为黄腐酸对照，在番茄上进行试验。

抗虫性黄腐酸对(SFA)番茄抗虫性及产量的影响结果如表1-1、1-2所示：

表1-1土施抗虫性黄腐酸(SFA)对番茄抗根结线虫的影响

表1-2叶喷抗虫性黄腐酸(SFA)对番茄产量的影响

注：同一行不同字母表示差异达5％显著水平。下同。

从表1-1、1-2可看出，在番茄上使用本发明所生产的抗虫性黄腐酸，可提高番茄产量15.2-23.8％，显著降低根结线虫发生率。

进一步，在陕西杨凌菜区，进行了SFA对辣椒和黄瓜抗虫性及产量的影响试验。选用“秦椒二号”为供试辣椒品种，试验在蚜虫发生小区进行叶面喷施处理；选用“津优2号”为供试黄瓜品种，试验分别进行叶面喷施和灌根及穴施处理(试验植株接种1000条根结线虫二龄幼虫6d后进行处理)。处理方法同番茄实验。

抗虫性黄腐酸(SFA)对辣椒和黄瓜抗虫性及产量的影响结果如表2、3-1、3-2所示：

表2抗虫性黄腐酸(SFA)对辣椒抗蚜虫及产量的影响

从表2可看出，施用本发明所生产的抗虫性黄腐酸肥料可显著提高辣椒蚜虫的死亡率，减低虫害；且可以使辣椒产量增加17.9％。

表3-1土施抗虫性黄腐酸(SFA)对黄瓜抗根结线虫的影响

表3-2叶喷抗虫性黄腐酸(SFA)对黄瓜产量的影响

从表3-1、3-2可看出，施用本发明所生产出的抗虫性黄腐酸肥料可显著降低根结线虫发生率；提高黄瓜产量16.8-23.1％。

Claims (9)

1.一种利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将烟草废弃物切碎后放入反应釜中，喷水使其充分湿润后，加入其质量1～5％的磺化催化剂和其质量50～90％的氧化剂充分混匀，在常温下放置1～2h；

2)然后将步骤1)的混合物移至陈化反应器中，并通入蒸汽加热，待反应温度达到80～100℃后保持2～4h；

3)将陈化反应器中的反应混合物移至萃取器中，边搅拌边加入碱性溶液作为提取剂提取，在PH≤5.5、60～70℃条件下提取1～4h；提取后收集包括挤压固体部分所得的挤压液在内的所有收集液部分，并进行过滤，得到抗虫性黄腐酸原液。

2.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的烟草废弃物为烟杆、烟杈、烟梗、烟花、烤烟渣、底脚叶和部分顶叶中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的烟草废弃物被切碎成长度为1～5cm，直径为1～3cm的小段。

4.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的喷水的质量为烟草废弃物质量的40～60％。

5.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的磺化催化剂为硫酸或硫酸盐，氧化剂为硝酸、双氧水中的一种或两种。

6.如权利要求5所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的硝酸的体积浓度为20～40％，双氧水体积的浓度为30～40％；氧化剂按硝酸∶双氧水＝(0.2～0.4)∶(0.3～0.7)的体积比混合。

7.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述步骤2)中所通入的蒸汽的流量为80～90m³/h。

8.如权利要求1所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其质量浓度为1～5％。

9.如权利要求8所述的利用烟草废弃物生产抗虫性黄腐酸的方法，其特征在于，所述的氢氧化钠或氢氧化钾溶液的加入量为烟草废弃物质量的50～90％。