一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法及应用技术

本发明专利技术公开一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法及应用，将尾菜叶与水打碎榨汁，加入KOH溶液进行水热反应，抽滤分离得到固体残渣和分离液，分离液调节pH值后，静置分离得到沉淀物和滤液，收集沉淀物干燥至恒重即为腐殖酸钾，滤液收集保存；将固体残渣、赤泥、碳酸钾、滤液混合后超声分散、搅拌、干燥后焙烧，得到铁碳复合材料；本发明专利技术利用尾菜叶生产出腐殖酸钾和铁碳复合材料，实现了尾菜叶的全量化利用，并提供了赤泥的资源化新途径，与现有技术相比，本发明专利技术成本较低，实现了减污降碳协同增效的废物资源化目标，具有重要的社会价值、环境价值，为固废资源化提供了新方法。为固废资源化提供了新方法。

A method of extracting potassium humate from tail vegetable leaves and preparing iron carbon composites and its application

【技术实现步骤摘要】
一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法及应用


[0001]本专利技术属于尾菜叶、大宗工业固体废物赤泥资源化利用
，具体涉及一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法及应用。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平日益提高，目前超市买菜已经成为大部分城镇居民的生活习惯，这就对蔬菜的品相、品质及其加工提出了更高的要求，导致许多品相不佳的蔬菜被废弃，造成了资源浪费及环境污染。而废弃尾菜中营养物质含量较高，随意堆存、废弃不仅会对地表水、地下水产生严重危害，同时传统的焚烧方法也会产生飞灰扩散至大气环境中对呼吸道产生影响。不恰当的处理方法会使尾菜叶资源得到浪费。因此，尾菜叶的无害化处理和资源化利用对蔬菜产业的健康发展和环境保护意义重大。
[0003]赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的大宗碱性工业固体废物，因其富含Fe2O3呈红褐色，而被称之为赤泥。随着我国氧化铝、电解铝工业的飞速发展，赤泥产量不断增长，因其生产方法和铝土矿品位不同，每生产1t氧化铝，大约产出1～2t赤泥。目前赤泥并未得到有效利用，多以堆存为主。赤泥湿法堆存因其浆液具有强碱性易污染地表水、地下水，而且湿法堆存一旦溃坝将会对环境产生二次污染。干法堆存的赤泥易造成扬尘的污染，且露天堆置的赤泥库，也会因雨水淋溶作用，污染库区地下土壤和水体。

技术实现思路

[0004]本专利技术利用水热法对尾菜叶进行合理利用制备成具有高附加值的有机肥料腐殖酸钾，同时利用水热过程中产生的固体残渣与大宗工业固体废物赤泥制备出铁碳复合材料，在将尾菜叶资源化的同时也将赤泥进行无害化处理。
[0005]本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法及应用，步骤如下：
[0007](1)将尾菜叶与水用榨汁机打碎榨汁，取菜叶汁加入水热釜中，加入浓度为1mol/L的KOH溶液均匀搅拌，混合液在水热釜内进行水热反应，待水热反应物冷却后抽滤分离得到固体残渣和分离液，分离液即为腐殖酸钾溶液，调节pH值至1
‑
2左右，静置2h，分离得到沉淀物和滤液，收集沉淀物干燥至恒重即为腐殖酸钾并称量，滤液收集保存；
[0008](2)将固体残渣、赤泥、尿素、碳酸钾及步骤(1)的滤液加入三颈圆底烧瓶中，超声使其分散，转移至磁力搅拌器中搅拌，自然干燥后放入管式炉中，在氮气氛围下焙烧，得到铁碳复合材料。
[0009]步骤(1)中，尾菜叶与水的固液比即质量体积比g:mL为1:5
‑
20进行榨汁。
[0010]步骤(1)中，菜叶汁与KOH溶液的体积比为4
‑
6:1。
[0011]步骤(1)中，水热釜内反应温度为180
‑
200℃，反应时间为3h。
[0012]步骤(1)中，水热反应物冷却后直接抽滤分离，分离时采用0.45μm的有机滤膜进行
抽滤。
[0013]步骤(1)中，分离后的滤液加盐酸调节pH至1
‑
2左右，采用pH计进行酸碱度的测定。
[0014]步骤(2)中，固体残渣、赤泥、碳酸钾、步骤(1)的滤液的质量比为0.5
‑
1:0.5
‑
2:0.5
‑
1:30。
[0015]步骤(2)混合物中还加入尿素，尿素与步骤(1)的滤液的质量比为0.5
‑
1:30。
[0016]步骤(2)中，在常温下进行超声30min，使颗粒均匀分散。
[0017]步骤(2)中，磁力搅拌器的转速为400
‑
500rpm，搅拌时间2h，在常温下进行。
[0018]步骤(2)中，自然干燥后放入管式炉中，在氮气氛围下焙烧，先在500
‑
550℃焙烧2h，再在750
‑
800℃焙烧2h合成铁碳复合材料。
[0019]本专利技术还提供所述铁碳复合材料作为重金属离子吸附剂的应用，用于吸附重金属镉离子。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术可以减少尾菜叶、大宗工业固废赤泥对环境的污染。
[0022](2)本专利技术可以使尾菜叶、大宗工业固废赤泥达到资源化、无害化、减量化的目的。
[0023](3)本专利技术反应过程中产生的固体残渣也能得到很好的利用，为固废达到碳减排、碳中和目的提供一个新思路。
[0024](4)本专利技术制备得到的高附加值的腐殖酸钾有机肥，腐殖酸是一类有机高分子物质，其具有较高的分子活性，能有效促进植物根系吸收养分，且提高肥料的利用率；钾元素是植物生长过程中不可或缺的营养元素，将钾元素和腐殖酸有机结合成的新型肥料腐殖酸钾目前已广泛运用于农业、环境、医疗等领域其不但可以提高农作物产率，还能增强取抗病性，对农业的发展具有重要的意义。
[0025](5)本专利技术不仅为尾菜叶、赤泥固废处理提供了一条新的思路，使其在达到固废“三化”目的的同时也能完成降碳、减污的目标。
附图说明
[0026]图1赤泥原样SEM图；
[0027]图2实施例7制备得到的铁碳复合材料SEM图；
[0028]图3赤泥XRD图；
[0029]图4实施例7制备得到的铁碳复合材料XRD图。
具体实施方式
[0030]以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0031]本专利技术中使用的赤泥来自于云南文山铝业有限公司。
[0032]实施例1
[0033]将尾菜叶(大白菜叶)烘干破碎后过200目筛子筛选备用，取5g干燥尾菜叶(大白菜叶)粉末样品放入水平马弗炉中，在氮气氛围下以5℃/min1的升温速率升温至800℃焙烧2h；冷却至室温后，称量焙烧后样品的质量，计算尾菜叶(大白菜叶)中有机质的含量为
61.79％，高含量说明尾菜叶(大白菜叶)具有提取腐殖酸钾的价值。
[0034]取尾菜叶(大白菜叶)在烘干前进行称量后放置于烘箱中，干燥至恒重后称其质量，进行含水量测定，计算出尾菜叶(大白菜叶)的含水量约为85.47％，高含水量说明其烘干处理应用在工业中将会产生较高的成本。
[0035]取5g干燥尾菜叶(大白菜叶)粉末进行元素含量(XRF)测定，初步确定其中元素，判断是否是提取腐殖酸钾的良好前驱体，XRF结果如表1所示，结果显示干燥尾菜叶(大白菜叶)中钾含量较高，可以为制备腐殖酸钾提供良好的基础。
[0036]表1干燥尾菜叶(大白菜叶)粉末元素含量测定
[0037][0038]取5g烘干后赤泥粉末进行元素含量(XRF)测定，初步确定其中元素，判断是否是制备铁碳复合材料的良好前驱体，XRF结果如表2所示，结果显示赤泥中铁含量较高，可以为制备铁碳复合材料提供良好的基础。
[0039]表2赤泥元素含量测定
[0040][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将尾菜叶与水打碎榨汁，菜叶汁加入浓度为1mol/L的KOH溶液搅匀，混合液进行水热反应，冷却后抽滤分离得到固体残渣和分离液，分离液调节pH值至1
‑
2，静置2h，分离得到沉淀物和滤液，收集沉淀物干燥至恒重即为腐殖酸钾，滤液收集保存；(2)将固体残渣、赤泥、碳酸钾及步骤(1)的滤液混合后，混合物超声分散，磁力搅拌，自然干燥后在氮气氛围下焙烧，得到铁碳复合材料。2.根据权利要求1所述利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中尾菜叶与水质量体积比g:mL为1:5
‑
20。3.根据权利要求1所述利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中菜叶汁与KOH溶液的体积比为4
‑
6:1。4.根据权利要求1所述利用尾菜叶提取腐殖酸钾并制备铁碳复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中水热反应温度为180
‑
200℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐佳敏，李彬，周鹏翔，宁平，宿新泰，陈玉保，王紫嫙，徐昊，樊欣悦，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：