一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法技術

本發明專利技術屬于有機物分離提取技術領域，公開了一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法。該方法包括以下步驟：a、污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離提取過程：提取污泥與秸稈混合堆肥樣品中的富里酸，并進行除硅、除鹽、干燥后得富里酸樣品；b、污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分級提取過程：利用XAD?4樹脂和XAD?8樹脂混合吸附富集柱的吸附性能，用pH值呈梯度變化的KNO3或NaNO3淋洗液分別淋洗吸附富集柱，得不同pH值下對應的富里酸亞組分；c、富里酸亞組分溶液樣品的純化過程。本發明專利技術為污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離、分級提取得富里酸亞組分提供了一種新方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于有機物分離提取
，涉及一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法。
技術介紹
污泥與秸稈的堆肥化在將固體廢棄物實現無害化與資源化的同時，能夠有效地實現廢物再利用和資源化利用。污泥與秸稈的堆肥過程中的高溫好氧堆肥技術是利用好氧菌和氧氣使污泥與秸稈高溫發酵，將不穩定的有機物逐步降解為性質穩定、對作物無害的堆肥成品。富里酸（FA）存在于生態系統的各個環節，是生態系統中能量循環載體和物質循環的重要參與者。污泥與秸稈的堆肥成品里面富含的富里酸成分，在土壤耕作的營養劑和改良劑的應用中起到十分重要的作用，從而為堆肥成品的廣泛推廣起到促進作用。但是堆肥成品體系既包括污泥中的礦物質，又包括動植物殘體，其成分相當復雜且堆肥成品中的富里酸含量極少，需要通過一定的技術方法，將富里酸從堆肥成品中提取出來，對富里酸進一步富集和分級。研究富里酸的結構和組成，需要減少富里酸的多異性，將富里酸進行分級分離，從而對富里酸的亞組分進行相應的研究，更好地從亞組分的角度分析富里酸的結構與化學性質。XAD-8樹脂和XAD-4樹脂都有較快的平衡能力、較高的吸附效率和高效的洗脫率，均起到促進純化富里酸的作用。本專利技術提供了一種利用XAD-4樹脂和XAD-8樹脂混合吸附富集柱的吸附性能來進行污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離、分級提取的新方法。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服現有技術存在的缺點，提供一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法。本專利技術公開的技術方案為：一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法，所述提取方法包括如下步驟：步驟a：污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離提取過程：分離提取污泥與秸稈混合堆肥中富里酸FA，獲得FA樣品；a1.稱取污泥與秸稈混合堆肥樣品，剔除體積較大的雜物，風干樣品后再次稱重，充分碾磨后過篩，得到堆肥成品樣品；a2.將堆肥成品樣品加入到去離子水中，調整固液混合物中的固液比為（1-3）：10，不斷攪拌，用酸將堆肥成品樣品pH值調節到至1.0-2.0，并調整固液混合物中固液比為（1-2）：10，得到堆肥成品樣品的固液混合物；a3.對堆肥成品樣品的固液混合物持續攪拌4-5h，后靜置24-36h，得靜置上清液1和靜置底物1，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物1得抽濾液1和堆肥樣品固體物，合并并保存靜置上清液1和抽濾液1，得FA提取液1；a4.將步驟a3中抽濾所得堆肥樣品固體物加入到蒸餾水中，得固液混合物，并調整其溶液pH=7.0，在通入N2保護下，用0.2mol/LKOH溶液調整固液混合物中固液比為1:（8-10），不斷攪拌，使其混合均勻得到混合液A；a5.將混合液A持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液2和靜置底物2，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物2得抽濾液2，合并并保存靜置上清液2和抽濾液2，得FA提取液2；a6.合并FA提取液1和FA提取液2，得FA提取液3，并向FA提取液3中加入1mol/LHCl溶液，并調整其pH值為1.0-2.0，并持續攪拌，得混合液B；a7.將混合液B持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液4和靜置底物4，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物4得抽濾液4，合并并保存靜置上清液4和抽濾液4，得FA提取液4；a8.向FA提取液4中加入1mol/LHCl溶液，并調整其pH值為1.0-2.0，并持續攪拌，得混合液C；a9.將混合液C持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液5和靜置底物5，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物5得抽濾液5，合并并保存靜置上清液5和抽濾液5，得FA提取液5；a10.將FA提取液5通過吸附富集柱，填料為XAD-4樹脂和XAD-8樹脂混合物，收集流出液，再將流出液通過該吸附富集柱，重復3次，丟棄最后一次所得流出液；a11.用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗所述吸附富集柱，收集洗脫液X1，立即將洗脫液X1酸化至pH=1.0-2.0；a12.向洗脫液X1中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2-0.5mol/L，攪拌，靜置12-36h，得混合液1；a13.將混合液1通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液X2，立即將洗脫液X2酸化至pH=1.0；a14.向洗脫液X2中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2-0.5mol/L，攪拌，靜置12-36h后通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液得混合液2；a15.將混合液2重復3次步驟a13和a14，標記為混合液3；a16.將混合液3除鹽、干燥后，得富里酸樣品M；步驟b：污泥與秸稈混合堆肥中FA分級萃取：b1.將富里酸樣品M加入到去離子水中，使其濃度為0.5-2g/L，并用鹽酸和氫氧化鈉溶液調節pH=1.0-2.0，連續攪拌2-5h，靜置20-28h后，得混合液4；b2.將所述混合液4通過吸附富集柱，得流出液1，將流出液1通過所述吸附富集柱，得流出液2，將流出液2通過所述吸附富集柱，得流出液3；b3.用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗步驟b2中的吸附富集柱，每隔3-8分鐘收集流出液，對于流出液用特定波長紫外/可見光進行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5%時，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0-3.0，攪拌，靜置，離心，得離心上清液，標記為粗提富里酸亞組分溶液FA4，其中，特定吸收波長為250nm或550nm；b4.在氮氣保護條件下，將pH=4的KNO3或NaNO3溶液分別換成pH值為6、8、10、12、14的KNO3或NaNO3溶液，重復步驟b3，分別離心得上清液，分別標記為粗提富里酸亞組分溶液FA6、FA8、FA10、FA12和FA14；步驟c：富里酸亞組分溶液樣品的純化過程c1.將粗提富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14分別用鹽酸和氫氟酸的混合酸液配制成氫氟酸的濃度為0.3-0.5mol/L、pH=1.0-2.0的混合液，靜置后離心，得除硅富里酸亞組分溶液，標記為除硅富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14；c2.將除硅富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14分別通過吸附富集柱進行吸附；c3.分別用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗步驟c2所述的吸附富集柱，收集流出液，流出液標記為L4、L6、L8、L10、L12和L14；c4.將流出液L4、L6、L8、L10、L12和L14分別除鹽、干燥后得到固體富里酸亞組分分級樣品FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14。優選地，所述污泥與秸稈混合堆肥的制備過程為：1）選取污水處理廠處理后達標的污泥，監測污泥的含水量、N、P、重金屬和有機物的含量；將植物秸稈進行切割，使其秸稈長度為3cm-5cm；2）按照1:（1-2）的重量比將污泥與秸稈放置于市售的堆肥反應器中，進行攪拌翻勻，保證初始含水量為50%-70%，若本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法，其特征在于，所述提取方法包括如下步驟：步驟a：污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離提取過程：分離提取污泥與秸稈混合堆肥中富里酸FA，獲得FA樣品；a1.稱取污泥與秸稈混合堆肥樣品，剔除體積較大的雜物，風干樣品后再次稱重，充分碾磨后過篩，得到堆肥成品樣品；a2.將堆肥成品樣品加入到去離子水中，調整固液混合物中的固液比為（1?3）：10，不斷攪拌，用酸將堆肥成品樣品pH值調節到至1.0?2.0，并調整固液混合物中固液比為（1?2）：10，得到堆肥成品樣品的固液混合物；a3.對堆肥成品樣品的固液混合物持續攪拌4?5h，后靜置24?36?h，得靜置上清液1和靜置底物1，用0.22μm?0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物1得抽濾液1和堆肥樣品固體物，合并并保存靜置上清液1和抽濾液1，得FA提取液1；a4.將步驟a3中抽濾所得堆肥樣品固體物加入到蒸餾水中，得固液混合物，并調整其溶液pH=7.0，在通入N2保護下，用0.2mol/L?KOH溶液調整固液混合物中固液比為1:（8?10），不斷攪拌，使其混合均勻得到混合液A；a5.將混合液A持續震蕩12?24?h，后靜置24?36?h，得靜置上清液2和靜置底物2，用0.22μm?0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物2得抽濾液2，合并并保存靜置上清液2和抽濾液2，得FA提取液2；a6.合并FA提取液1和FA提取液2，得FA提取液3，并向FA提取液3中加入1mol/L?HCl溶液，并調整其pH值為1.0?2.0，并持續攪拌，得混合液B；a7.將混合液B持續震蕩12?24?h，后靜置24?36?h，得靜置上清液4和靜置底物4，用0.22μm?0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物4得抽濾液4，合并并保存靜置上清液4和抽濾液4，得FA提取液4；a8.向FA提取液4中加入1mol/L?HCl溶液，并調整其pH值為1.0?2.0，并持續攪拌，得混合液C；a9.將混合液C持續震蕩12?24?h，后靜置24?36?h，得靜置上清液5和靜置底物5，用0.22μm?0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物5得抽濾液5，合并并保存靜置上清液5和抽濾液5，得FA提取液5；a10.將FA提取液5通過吸附富集柱，填料為XAD?4樹脂和XAD?8樹脂混合物，收集流出液，再將流出液通過該吸附富集柱，重復3次，丟棄最后一次所得流出液；a11.用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗所述吸附富集柱，收集洗脫液X1，立即將洗脫液X1酸化至pH=1.0?2.0；a12.向洗脫液X1中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2?0.5mol/L，攪拌，靜置12?36h，得混合液1；a13.將混合液1通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液X2，立即將洗脫液X2酸化至pH=1.0；a14.向洗脫液X2中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2?0.5mol/L，攪拌，靜置12?36h后通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液得混合液2；a15.將混合液2重復3次步驟a13和a14，標記為混合液3；a16.將混合液3除鹽、干燥后，得富里酸樣品M；步驟b：污泥與秸稈混合堆肥中FA分級萃取：b1.將富里酸樣品M加入到去離子水中，使其濃度為0.5?2g/L，并用鹽酸和氫氧化鈉溶液調節pH=1.0?2.0，連續攪拌2?5?h，靜置20?28?h后，得混合液4；b2.將所述混合液4通過吸附富集柱，得流出液1，將流出液1通過所述吸附富集柱，得流出液2，將流出液2通過所述吸附富集柱，得流出液3；b3.?用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗步驟b2中的吸附富集柱，每隔3?8分鐘收集流出液，對于流出液用特定波長紫外/可見光進行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5%時，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0?3.0，攪拌，靜置，離心，得離心上清液，標記為粗提富里酸亞組分溶液FA4，其中，特定吸收波長為250nm或550nm；b4.?在氮氣保護條件下，將pH=4的KNO3或NaNO3溶液分別換成pH值為6、8、10、12、14的KNO3或NaNO3溶液，重復步驟b3，分別離心得上清液，分別標記為粗提富里酸亞組分溶液FA6、FA8、FA10、FA12和FA14；步驟c：富里酸亞組分溶液樣品的純化過程c1.將粗提富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14分別用鹽酸和氫氟酸的混合酸液配制成氫氟酸的濃度為0.3?0.5mol/L、pH=1.0?2.0的混合液，靜置后離心，得除硅富里酸亞組分溶液，標記為除硅富里酸亞組分溶液FA...

【技術特征摘要】
1.一種污泥與秸稈混合堆肥中富里酸XAD樹脂分級提取方法，其特征在于，所述提取方法包括如下步驟：步驟a：污泥與秸稈混合堆肥中富里酸的分離提取過程：分離提取污泥與秸稈混合堆肥中富里酸FA，獲得FA樣品；a1.稱取污泥與秸稈混合堆肥樣品，剔除體積較大的雜物，風干樣品后再次稱重，充分碾磨后過篩，得到堆肥成品樣品；a2.將堆肥成品樣品加入到去離子水中，調整固液混合物中的固液比為（1-3）：10，不斷攪拌，用酸將堆肥成品樣品pH值調節到至1.0-2.0，并調整固液混合物中固液比為（1-2）：10，得到堆肥成品樣品的固液混合物；a3.對堆肥成品樣品的固液混合物持續攪拌4-5h，后靜置24-36h，得靜置上清液1和靜置底物1，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物1得抽濾液1和堆肥樣品固體物，合并并保存靜置上清液1和抽濾液1，得FA提取液1；a4.將步驟a3中抽濾所得堆肥樣品固體物加入到蒸餾水中，得固液混合物，并調整其溶液pH=7.0，在通入N2保護下，用0.2mol/LKOH溶液調整固液混合物中固液比為1:（8-10），不斷攪拌，使其混合均勻得到混合液A；a5.將混合液A持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液2和靜置底物2，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物2得抽濾液2，合并并保存靜置上清液2和抽濾液2，得FA提取液2；a6.合并FA提取液1和FA提取液2，得FA提取液3，并向FA提取液3中加入1mol/LHCl溶液，并調整其pH值為1.0-2.0，并持續攪拌，得混合液B；a7.將混合液B持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液4和靜置底物4，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物4得抽濾液4，合并并保存靜置上清液4和抽濾液4，得FA提取液4；a8.向FA提取液4中加入1mol/LHCl溶液，并調整其pH值為1.0-2.0，并持續攪拌，得混合液C；a9.將混合液C持續震蕩12-24h，后靜置24-36h，得靜置上清液5和靜置底物5，用0.22μm-0.45μm孔徑的濾膜抽濾靜置底物5得抽濾液5，合并并保存靜置上清液5和抽濾液5，得FA提取液5；a10.將FA提取液5通過吸附富集柱，填料為XAD-4樹脂和XAD-8樹脂混合物，收集流出液，再將流出液通過該吸附富集柱，重復3次，丟棄最后一次所得流出液；a11.用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗所述吸附富集柱，收集洗脫液X1，立即將洗脫液X1酸化至pH=1.0-2.0；a12.向洗脫液X1中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2-0.5mol/L，攪拌，靜置12-36h，得混合液1；a13.將混合液1通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液X2，立即將洗脫液X2酸化至pH=1.0；a14.向洗脫液X2中加入氫氟酸，使氫氟酸濃度為0.2-0.5mol/L，攪拌，靜置12-36h后通過所述吸附富集柱，用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗吸附富集柱，收集洗脫液得混合液2；a15.將混合液2重復3次步驟a13和a14，標記為混合液3；a16.將混合液3除鹽、干燥后，得富里酸樣品M；步驟b：污泥與秸稈混合堆肥中FA分級萃取：b1.將富里酸樣品M加入到去離子水中，使其濃度為0.5-2g/L，并用鹽酸和氫氧化鈉溶液調節pH=1.0-2.0，連續攪拌2-5h，靜置20-28h后，得混合液4；b2.將所述混合液4通過吸附富集柱，得流出液1，將流出液1通過所述吸附富集柱，得流出液2，將流出液2通過所述吸附富集柱，得流出液3；b3.用pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗步驟b2中的吸附富集柱，每隔3-8分鐘收集流出液，對于流出液用特定波長紫外/可見光進行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5%時，停止pH=4的KNO3或NaNO3溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH=1.0-3.0，攪拌，靜置，離心，得離心上清液，標記為粗提富里酸亞組分溶液FA4，其中，特定吸收波長為250nm或550nm；b4.在氮氣保護條件下，將pH=4的KNO3或NaNO3溶液分別換成pH值為6、8、10、12、14的KNO3或NaNO3溶液，重復步驟b3，分別離心得上清液，分別標記為粗提富里酸亞組分溶液FA6、FA8、FA10、FA12和FA14；步驟c：富里酸亞組分溶液樣品的純化過程c1.將粗提富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14分別用鹽酸和氫氟酸的混合酸液配制成氫氟酸的濃度為0.3-0.5mol/L、pH=1.0-2.0的混合液，靜置后離心，得除硅富里酸亞組分溶液，標記為除硅富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14；c2.將除硅富里酸亞組分溶液FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14分別通過吸附富集柱進行吸附；c3.分別用蒸餾水沖洗，氫氧化鈉溶液反向洗提、蒸餾水沖洗步驟c2所述的吸附富集柱，收集流出液，流出液標記為L4、L6、L8、L10、L12和L14；c4.將流出液L4、L6、L8、L10、L12和L14分別除鹽、干燥后得到固體富里酸亞組分分級樣品FA4、FA6、FA8、FA10、FA12和FA14。2.根據權利要求1所述的分級提取方法，其特征在于，所述污泥與秸稈混合堆肥的制備過程為：1）選取污水處理廠處理后達標的污泥，監測污泥的含水量、N、P、重金屬和有機物的含量；將植物秸稈進行切割，使其秸稈長度為3cm-5cm；2）按照1:（1-2）的重量比將污泥與秸稈放置于市售的堆肥反應器中，進行攪拌翻勻，保證初始含水量為50%-70%，若含水量低于50%，進行加水處理；若含水量高于70%，進行烘干處理；3）進行堆肥階段得到堆肥后的混合樣，時間周期為100-130d，堆肥期間每天每隔7小時測量堆體溫度，每隔5-8天，對污泥與秸稈進行攪拌并取樣，分別測其含水量和pH值并記錄數據，維持堆肥的正常含水量和正常pH值，根據實際含水量進行加水或烘干處理，pH值通過HCl溶液或NaOH溶液進行調節，對堆肥后的混合樣進行含水量和pH測試，使其含水量為50%-70%，pH值控制在6.5-10.0之間，得污泥與秸稈混合堆肥樣品。3.根據權利要求2所述的分級提取方法，其特征在于，所述步驟3）中，堆肥期間每天每隔7小時測量堆體溫度，控制溫度為40℃-60℃；所述步驟3）中，堆肥期間堆體的正常含水量控制在50%-70%之間，正常pH值控制在6.5-10.0之間。4.根據權利要求1所述的分級提取方法，其特征在于，所述步驟a3中，對堆肥成品樣品的固液混合物持續攪拌過程中，每隔0.5h取樣測其pH，保持其pH值為1.0-2.0。5.根據權利要求1-4任一項所述的分級提取方法，其特征在于，所述吸附富集柱，填料為XAD-4樹脂和XAD-8樹脂混合物，其質量比為1：（1-3）。6.根據權利要求1所述的分級提取方法，其特征在于，所述淋洗液KNO3或NaNO3溶液的濃度為1-3mol/L。7.根據權利要求1所述的分級...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋凡浩，白英臣，吳豐昌，陳曲，馮偉瑩，劉沙沙，
申請(專利權)人：中國環境科學研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11