一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，属于褐煤提取黄腐酸方法技术领域；解决了现有技术中黄腐酸提取率低以及污染环境的技术问题。该方法包括以下步骤：S1.制备粉体褐煤煤样；S2.将氧化铁加入到粉体褐煤煤样中，然后加纯水，制得褐煤煤样浆料；S3.将双氧水加入褐煤煤样浆料中，并将双氧水和含氧化铁的褐煤煤样制成第一掺混煤浆液混合物；S4.对第一掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；反应结束通过固液分离获得液体，对液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体。本发明专利技术通过选用“双氧水+甲酸”氧化分解褐煤煤样以及分步加入氧化铁和二氧化铈进行催化氧化褐煤煤样，提高了黄腐酸产率，同时避免了环境污染。

A method of extracting fulvic acid from Lignite by ultrasonic synergistic catalytic oxidation

The invention relates to a method for extracting fulvic acid from Lignite by ultrasonic synergistic catalytic oxidation, belonging to the technical field of the method for extracting fulvic acid from lignite, and solves the technical problems of low extraction rate of fulvic acid and environmental pollution in the prior technology. The method includes the following steps: S1. Preparing powder lignite sample; S2. Adding ferric oxide to powder lignite sample and then adding pure water to prepare lignite sample slurry; S3. Adding hydrogen peroxide to lignite sample slurry, and making first blending coal slurry mixture of hydrogen peroxide water and lignite sample containing ferric oxide; S4. Adding first blending coal slurry. The mixture of coal slurry is mixed and heated by ultrasonic wave. The liquid is obtained by solid-liquid separation at the end of the reaction, and the fulvic acid solid is obtained by rotary evaporation and drying of the liquid. The method improves the yield of fulvic acid and avoids environmental pollution by selecting \hydrogen peroxide + formic acid\ to oxidize and decompose lignite samples and adding ferric oxide and cerium dioxide step by step to catalyze the oxidation of lignite samples.

【技术实现步骤摘要】
一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法
本专利技术涉及褐煤中黄腐酸的提取
，尤其涉及一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法。
技术介绍
黄腐酸是腐植酸中分子量较小活性较大的有机酸，在现代农业、工业、医药、畜牧养殖等领域具有重要作用。农业方面，具有改良土壤、促进植物生长、提高肥料利用率等作用；工业上主要用于处理含重金属污水，净化水资源；在医药行业，黄腐酸具有止血抗炎、抑制癌细胞、提高机体免疫力等重要功能；畜牧养殖方面，黄腐酸添加剂可以增强抗病能力，促进畜禽生长发育等。黄腐酸的制备及应用具有明显的经济效益以及社会效益。目前，“提取法”是典型的黄腐酸制备技术。常用的“提取法”方法包括：碱溶法、强酸提取法、交换树脂法和氧化分解法等方法。碱溶法和强酸抽提法由于酸、碱用量大，对操作环境及设备有一定腐蚀及污染；交换树脂法树脂选择及操作技术需求高，实现起来有一定困难，而且黄腐酸很多成分会对交换树脂造成溶解破坏，维护困难，更换材料代价较大；氧化分解法常用的氧化剂是双氧水和硝酸，硝酸氧化褐煤提取黄腐酸会产生大量的氮氧化物，带来环境污染；双氧水氧化褐煤提取黄腐酸虽然环境友好但单独采用双氧水提取黄腐酸的产率不高。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，用以解决现有黄腐酸的提取产率较低以及污染环境的技术问题。本专利技术公开的一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，包括以下步骤：S1.制备粉体褐煤煤样；S2.将氧化铁加入到粉体褐煤煤样中，然后加入纯水，制得褐煤煤样浆料；S3.将双氧水加入S2步骤制备的褐煤煤样浆料中，制成第一掺混煤浆液混合物，双氧水与含氧化铁的褐煤煤样的质量比为1～10：0.5～5；S4.对第一掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；对反应结束后得到的固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体；S5.向固液分离所得的含有残余褐煤煤样和氧化铁的固体混合物中加入二氧化铈，制备得到残余固体混合物；S6.向残余固体混合物中加入双氧水和甲酸，制成第二掺混煤浆液混合物，向第二掺混煤浆液混合物通入惰性气体；S7.对第二掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；对反应结束后得到的固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥，得到黄腐酸固体；固液分离得到的固体进行其它处理。进一步地，在S5步骤中，氧化铁与二氧化铈的质量比为2：1～6：1。进一步地，在S2步骤中，氧化铁与粉体褐煤煤样的质量比为1：100000～500000。进一步地，在S2步骤和S5步骤中，氧化铁以及二氧化铈的粒径大小均为10～500nm。进一步地，在S6步骤中，双氧水、甲酸和S2步骤制备的含有氧化铁的褐煤煤样按照质量比为1～5：1～5：0.5～5的比例制成第二掺混煤浆液混合物。进一步地，在S3步骤中，双氧水的质量浓度为15％～45％；在S6步骤中，双氧水的质量浓度为15％～45％，甲酸的质量浓度20％～80％。进一步地，在S3步骤中，双氧水的质量浓度为25％～30％；在S6步骤中，双氧水的质量浓度为15％-25％；甲酸的质量浓度20％～50％。进一步地，在S4步骤中和S7步骤中，超声装置的超声频率为20～100KHz，功率为0.1～0.8W/cm2，加热温度为40～100℃。进一步地，在S4步骤中，超声装置的超声频率为20～40KHz；在S7步骤中，超声装置的超声频率为40～100KHz；进一步地，在S4步骤中和S7步骤中，对褐煤煤样进行超声混合搅拌及加热的时间为10～240min。进一步地，在S2步骤中，在含有氧化铁的褐煤煤样中加入纯水，纯水与褐煤煤样的水煤质量比为0.5:1～10:1。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)本专利技术采用超声协同催化氧化分步提取褐煤中黄腐酸；首先，通过在氧化铁的催化作用下以及在超声装置的超声混合搅拌作用下，利用双氧水对褐煤煤样进行催化氧化分解，进而生成大量黄腐酸，再通过固液分离将液体中的该部分黄腐酸提取出来；通过把该部分黄腐酸分离出来能够降低反应得到的固液混合物中黄腐酸的浓度，有利于黄腐酸的继续溶出；另外，将黄腐酸及时分离出来同时能够避免后续氧化分解反应中已生成的黄腐酸被氧化剂继续分解掉，避免黄腐酸的产率降低。(2)本专利技术在S6步骤中加入双氧水和甲酸，双氧水和甲酸反应生成过氧甲酸；S5步骤加入的二氧化铈能够进一步催化氧化铁的催化作用，在氧化铁以及二氧化铈的双重催化作用下，氧化剂选择对褐煤分子侧链和支链氧化断键、分解转化及官能团的催化分解、氧化转化，切割分离生成黄腐酸小分子化合物，进而生成大量酸性基团及相关团簇小分子，从而提高黄腐酸的产率。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例所特别指出的内容中来实现和获得。具体实施方式下面来具体描述本专利技术的优选实施例。本专利技术提供的一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，包括以下步骤：S1.制备粉体褐煤煤样；S2.将催化剂氧化铁加入到S1步骤制备的粉体褐煤煤样中，然后加入纯水，制得褐煤煤样浆料；S3.将双氧水加入S2步骤制备的褐煤煤样浆料中，制成第一掺混煤浆液混合物，双氧水与含氧化铁的褐煤煤样的质量比为1～10：0.5～5；对第一掺混煤浆液混合物通入惰性气体保护；S4.利用超声装置对掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌；反应结束后得到固液混合物，对该固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体；S5.向固液分离所得的含有残余褐煤煤样和氧化铁的固体混合物中加入粒径为10～500nm的二氧化铈，制备得到残余固体混合物；S6.向残余固体混合物中加入双氧水和甲酸，双氧水、甲酸和S2步骤中制备的含氧化铁的褐煤煤样按照质量比为1～5：1～5：0.5～5的比例制成第二掺混煤浆液混合物，向该第二掺混煤浆液混合物通入惰性气体；S7.利用超声装置对上述第二掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌以及加热；反应结束后固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体。具体地，S1步骤中，煤种选取褐煤，并将褐煤破碎成500目以下的超细粉体颗粒，进而制备得到粉体褐煤煤样；S2步骤中，将一定量的氧化铁加入到该粉体褐煤煤样中，利用机械搅拌均匀后，向该含有催化剂的粉体褐煤煤样中按一定质量比加入纯水，搅拌均匀获得褐煤煤样浆料；S3步骤中，将双氧水加入该褐煤煤样浆料中搅拌均匀，获得掺混煤浆液混合物，其中，双氧水和和含氧化铁的褐煤煤样的质量比为1～10：0.5～5；为了保护该掺混煤浆液混合物，向该掺混煤浆混合物中通入惰性气体进行保护，例如通入氮气进行保护；S4步骤中，利用超声装置对掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌，并控制在一定反应温度内；褐煤煤样在氧化剂的氧化分解作用下，产生黄腐酸，反应过程中，催化剂能够加速氧化剂氧化分解褐煤煤样，进而加速生成黄腐酸；待反应结束后进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体；S5步骤中，固液分离得到的固体中含有残余褐煤煤样以及氧化铁，向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备粉体褐煤煤样；S2.将氧化铁加入到粉体褐煤煤样中，然后加入纯水，制得褐煤煤样浆料；S3.将双氧水加入S2步骤制备的褐煤煤样浆料中，制成第一掺混煤浆液混合物，所述双氧水与含氧化铁的褐煤煤样的质量比为1～10：0.5～5；S4.对第一掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；对反应结束后得到的固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体。

【技术特征摘要】
1.一种利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备粉体褐煤煤样；S2.将氧化铁加入到粉体褐煤煤样中，然后加入纯水，制得褐煤煤样浆料；S3.将双氧水加入S2步骤制备的褐煤煤样浆料中，制成第一掺混煤浆液混合物，所述双氧水与含氧化铁的褐煤煤样的质量比为1～10：0.5～5；S4.对第一掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；对反应结束后得到的固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥得到黄腐酸固体。2.根据权利要求1所述的利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，其特征在于，还包括：S5.向固液分离所得的含有残余褐煤煤样和氧化铁的固体混合物中加入二氧化铈，制备得到残余固体混合物；S6.向所述残余固体混合物中加入双氧水和甲酸，制成第二掺混煤浆液混合物，向所述第二掺混煤浆液混合物通入惰性气体；S7.对所述第二掺混煤浆液混合物进行超声混合搅拌及加热；对反应结束后得到的固液混合物进行固液分离，对固液分离所得的液体进行旋蒸干燥，得到黄腐酸固体；固液分离得到的固体进行回收处理。3.根据权利要求1或2所述的利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，其特征在于，在所述S5步骤中，所述氧化铁与二氧化铈的质量比为2：1～6：1。4.根据权利要求3所述的利用超声协同催化氧化提取褐煤中黄腐酸的方法，其特征在于，在所述S2步骤中，所述氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩冠群，张英杰，徐良伟，刘伟新，王明，赵玉峰，袁鑫，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32