水解-氧化法制备甘蔗叶生物质腐植酸

本研究以甘蔗叶为原料,通过设计模拟矿源腐植酸形成过程中的化学反应,研究将甘蔗叶转化为腐植酸的技术,并将实验室制得的腐植酸与矿源腐植酸和木质素进行比较研究。制备过程:首先进行酸水解反应,将其中的纤维素和半纤维素水解为可溶解的水解糖,将木质素转化为不溶的腐植酸前体,固液分离;然后用氧化剂对腐植酸前体进行氧化反应,重新生成亲水性的羧基基团,完成腐植酸的制备。实验结果表明,水解反应步骤时,在固定20∶50(g∶mL)固液比的条件下,最佳的反应条件为:10%的硫酸和1%的硝酸组成的水解液,在150℃的温度下,水解3 h;氧化步骤中,腐植酸前体以1∶13(g∶mL)的固液比与3.5%的硝酸在80℃的温度下反应2 h。经元素分析、酸性基团分析、紫外和红外光谱以及核磁共振波谱等一系列分析手段,证实制备的蔗叶生物质腐植酸有较高的腐殖化和芳香化程度,其各项指标均接近于矿源腐植酸。该方法能成功制备腐植酸,同时利用产生的水解糖还具备与多种现有生物质产业相结合的潜在可能,以解决其水解残渣的问题。