CN110079577A - 一种风化煤中腐殖酸的活化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风化煤中腐殖酸的活化方法，涉及腐殖酸活化领域，解决了传统的腐殖酸活化方法污染环境，产物影响作物对养分的吸收的问题。该方法包括以下步骤：物理活化；利用粉碎装置对风化煤进行高强度震动、细化粉碎，使风化煤细度达到300‑400目；微生物降解风化煤；将微生物嗜盐碱菌、酵母菌、茅孢杆菌和乳酸菌配置成生物液，将所述生物液与风化煤进行混合反应发酵；固态好氧转化时，所述生物液粉碎后与风化煤的比例为1∶1.5，液态生物转化时所述生物液与风化煤的比例为50∶1；反应中向加入氮源材料。本发明通过物理活化和微生物发酵过程实现腐殖酸活化，增产明显，在改良土壤、治理盐碱化土地取得了良好的效果。

Description

一种风化煤中腐殖酸的活化方法
技术领域
本发明涉及腐殖酸活化技术领域，尤其是涉及一种风化煤中腐殖酸的活化方法。
背景技术
风化煤成煤阶段属于高于褐煤的一种煤。是地表或浅层的褐煤、烟煤和无烟煤长期经受大气、阳光、雨雪、地下水以及矿物质侵蚀等综合作用(通称“风化作用”)的产物。风化了的煤，元素组成发生了重大变化，氧增加，碳和氢含量减少，出现了再生腐植酸。
腐植酸必须经过一定的活化处理，使难以被作物直接吸收的结合态腐殖酸和部分游离态腐殖酸转化为水溶性腐殖酸，才能应用于农业领域。腐殖酸的活化处理是指通过化学处理，将风化煤、褐煤、泥炭等原料中腐殖酸与无机矿物质、沥青、脂肪等非腐殖酸部分分离后再进一步去除杂质，以提高产品中水溶性腐殖酸含量的处理过程。风化煤中的腐植酸总含量一般在30～70％之间，最高可达80％以上。因此，风化煤是最有希望加以开发利用的腐植酸资源之一。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的腐殖酸活化技术是利用强碱(氢氧化钠)提取煤中腐殖酸：技术成熟工艺简单，但固废物多，对环境污染严重，而且产品属于碱性，PH值在9-10。改良土壤的同时也使土壤更快的盐碱化，使土壤偏碱性，从而影响作物对养分的吸收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风化煤中腐殖酸的活化方法，以解决现有技术中存在的现有腐殖酸活化方法对环境污染严重，产物使土壤偏碱性影响作物对养分的吸收的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种风化煤中腐殖酸的活化方法，包括以下步骤：
S1：物理活化；利用粉碎装置对风化煤进行高强度震动、细化粉碎，使风化煤细度达到300-400目，从而引起腐殖酸分子内部结构发生变化；
S2：微生物降解风化煤；将微生物嗜盐碱菌、酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌配置成生物液，将所述生物液与风化煤进行混合反应发酵；
其中，固态好氧转化时，所述生物液粉碎后与风化煤的比例为1∶1.5，液态生物转化时所述生物液与风化煤的比例为50∶1；
S3：反应过程中向其中加入调节碳氮比的氮源材料。
优选的，在步骤S2中，所述生物液的浓度为5*10^9cfu/g。
优选的，还包括：在步骤S2中，所述反应温度和反应时间分别为：反应温度从常温开始，25-35℃反应10小时，35-45℃反应6小时，45-60℃反应4小时，结束反应。
优选的，在步骤S1中，所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌。
优选的，在发酵后期，所述生物液中微生物的配比为：嗜盐碱菌∶酵母菌∶枯草芽孢杆菌∶乳酸菌＝1∶3∶2∶1。
优选的，在步骤S1中，所述粉碎装置为粉碎机或磨粉机，其主轴转速为96rad/min。
优选的，在步骤S1中，所述风化煤的细度为300目。
优选的，在步骤S3中，在反应过程中加入利于微生物生长的营养液。
优选的，在步骤S3中，所述氮源材料为磷酸氢二胺。
优选的所述微生物还包括毛霉、链霉菌、青霉菌。
本发明提供的一种风化煤中腐殖酸的活化方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：物理活化利用强烈粉碎使风化煤中腐殖酸的分子量更小，水溶性更好，分子与土壤接触面更大，并轻度氧化降解，含氧官能团数量增加、活性增强；风化煤经过特定微生物作用后，分子间缔结度降低，不仅可以使腐殖酸被溶解出来，并同时被分解，使分子中羟基(-OH)增加，分子间缔结成都降低，从而更多基团暴露。微生物通过菌体、胞外酶，自身所分泌的螯合剂、代谢物来完成风化煤的活化，以及风化煤所含多种金属离子的螯合和非金属元素的浸提溶解。并且，上述过程中各种刺激作物生长的物质大量产生，经各地田间试验，均取得了良好的效果，增产明显，减少了化肥的使用量，在改良土壤、治理盐碱化土地取得了良好的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是物理活化前腐殖酸分子的结构图；
图2是物理活化后腐殖酸分子的结构图；
图3是本发明风化煤中腐殖酸的活化方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供了一种风化煤中腐殖酸的活化方法，包括以下步骤：
S1：物理活化；利用粉碎装置对风化煤进行高强度震动、细化粉碎，使风化煤细度达到300-400目，从而引起腐殖酸分子内部结构发生变化；
S2：微生物降解风化煤；将微生物嗜盐碱菌、酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌配置成生物液，将所述生物液与风化煤进行混合反应发酵；
其中，固态好氧转化时，所述生物液粉碎后与风化煤的比例为1∶1.5，液态生物转化时所述生物液与风化煤的比例为50∶1；
S3：反应过程中向其中加入调节碳氮比的氮源材料。
上述物理活化利用强烈粉碎使风化煤中腐殖酸的分子量更小，水溶性更好，分子与土壤接触面更大，并轻度氧化降解，含氧官能团数量增加、活性增强。
风化煤经过特定微生物作用后，分子间缔结度降低，不仅可以使腐殖酸被溶解出来，并同时被分解，使分子中羟基(-OH)增加，分子间缔结成都降低，从而更多基团暴露。微生物通过菌体、胞外酶，自身所分泌的螯合剂、代谢物来完成风化煤的活化，以及风化煤所含多种金属离子的螯合和非金属元素的浸提溶解。并且，上述过程中各种刺激作物生长的物质大量产生，经各地田间试验，均取得了良好的效果，增产明显，减少了化肥的使用量，在改良土壤、治理盐碱化土地取得了良好的效果。
本发明在具体实施时，可采用以下可选的方案，
实施例1：
本发明在物理活化阶段的粉碎装置为粉碎机或磨粉机，其主轴转速为96rad/min，风化煤的细度为300目；参照图1和图2，图1是物理活化前腐殖酸分子的结构图，图2是物理活化后腐殖酸分子的结构图；上述物理活化过程能够引起腐殖酸分子内部结构发生变化，本过程是纯物理过程没有化学变化，强烈粉碎使其分子量更小，水溶性更好，分子与土壤接触面更大。弱化学键及烷基支链的断裂会使其分子量变小，提高溶解性，参照图1和图2，腐殖酸在强烈粉碎后，轻度氧化降解，含氧官能团数量增加、活性增强。
在微生物降解风化煤阶段，本发明具体实施例中将微生物嗜盐碱菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌配置成生物液，将生物液与风化煤进行混合反应，发酵的生物液的浓度为5*10^9cfu/g，反应温度从常温开始，25℃反应10小时，35℃反应6小时，45℃反应4小时，结束反应；其中在发酵后期，所述生物液中微生物的配比为：嗜盐碱菌∶酵母菌∶枯草芽孢杆菌∶乳酸菌＝1∶3∶2∶1。
具体的，每吨风化煤中添加15-20％的生物液；或者每吨生物液中添加500-600公斤的风化煤。
其中，在反应过程中加入利于微生物生长的营养液和氮源材料，如磷酸氢二胺。
上述微生物转化过程中，腐殖酸中的醇羟基明显减少。水溶性的黄腐酸含量明显增加，可以通过仪器得以检测。并且，在上述活化过程中，各种刺激作物生长的物质大量产生，可以通过田间试验得以证明。
实施例2：
本实施例2与实施例1的不同点在于：反应温度选择反应温度从常温开始，35℃反应10小时，45℃反应6小时，60℃反应4小时，结束反应。
实施例3：
本实施例3与实施例1的不同点在于：反应温度选择反应温度从常温开始，30℃反应10小时，40℃反应6小时，50℃反应4小时，结束反应。
作为可选的实施方式，微生物还包括毛霉、链霉菌、青霉菌。
上述微生物降解风化煤阶段中，微生物通过菌体、胞外酶，自身所分泌的螯合剂、代谢物来完成风化煤的活化，以及风化煤所含多种金属离子的螯合和非金属元素的浸提溶解。具体通过微生物自身所分泌的排泄物来完成。
本发明具体实施例中的方法流程如下所示：风化煤(煤矿开采)→粉碎300目(物理活化)→与生物液按比例混合→完成活化(堆积发酵完成活化)。
最后所得产品中前后三次化验结果分别为，风化煤中有机质含量为81.52％，游离腐殖酸含量为43.29％；有机质含量为84.13％，游离腐殖酸含量为41.50％；有机质含量为87.83％，游离腐殖酸含量为48.75％，其中有机质执行NY525-2012国家标准，本发明的方法能够有效活化风化煤中的腐殖酸，使其成为游离态。本技术所得产品经各地田间试验，均取得了良好的效果，增产明显，减少了化肥的使用量，在改良土壤、治理盐碱化土地取得了良好的效果。
在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：物理活化；利用粉碎装置对风化煤进行高强度震动、细化粉碎，使风化煤细度达到300-400目，从而引起腐殖酸分子内部结构发生变化；
S2：微生物降解风化煤；将微生物嗜盐碱菌、酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌配置成生物液，将所述生物液与风化煤进行混合反应发酵；
其中，固态好氧转化时，所述生物液粉碎后与风化煤的比例为1∶1.5，液态生物转化时所述生物液与风化煤的比例为50∶1；
S3：反应过程中向其中加入调节碳氮比的氮源材料。
2.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S2中，所述生物液的浓度为5*10^9cfu/g。
3.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，还包括：在步骤S2中，反应温度和反应时间分别为：反应温度从常温开始，25-35℃反应10小时，35-45℃反应6小时，45-60℃反应4小时，结束反应。
4.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌。
5.根据权利要求4所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在发酵后期，所述生物液中微生物的配比为：嗜盐碱菌∶酵母菌∶枯草芽孢杆菌∶乳酸菌＝1∶3∶2∶1。
6.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述粉碎装置为粉碎机或磨粉机，其主轴转速为96rad/min。
7.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述风化煤的细度为300目。
8.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S3中，在反应过程中加入利于微生物生长的营养液。
9.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，在步骤S3中，所述氮源材料为磷酸氢二胺。
10.根据权利要求1所述的风化煤中腐殖酸的活化方法，其特征在于，所述微生物还包括毛霉、链霉菌、青霉菌。
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