泥炭碱提取液E4/E6值表征泥炭腐殖化度及其古气候意义

采用AMS14C测年技术建立了哈尼泥炭地的年代序列,以泥炭碱提取液的E4/E6值(400nm和600nm处吸光度比值)来表征泥炭腐殖化度,并探讨其指示的古气候意义。研究结果表明:根据泥炭碱提取液E4/E6值与校正年龄的变化曲线,以及将其与哈尼泥炭400nm处吸光度直接表征腐殖化度的曲线进行对比,发现哈尼泥炭碱提取液的E4/E6值对古气候具有很好的指示意义,对全新世以来的气候突变事件以及前人研究的气候时期划分都能得到很好的对应,即哈尼泥炭碱提取液E4/E6值高,泥炭腐殖化度低,指示气候干冷,其E4/E6值低,泥炭腐殖化度高,指示气候暖湿。在今后的研究中,可结合E4/E6值来表征泥炭腐殖化度,并结合磁化率、孢粉等化学物理生物因子以及温度、湿度、水文、地质条件等其他因素来探讨泥炭腐殖化度对古气候的指示意义。

泥炭腐植酸制备水煤浆分散剂的试验研究

采用正交试验设计方法,通过碱法抽提和磺化两步法用于泥炭生产腐植酸系水煤浆添加剂,得到了较好的工艺参数:对于碱法抽提作业,固液质量比为1∶12,反应温度为100℃,氢氧化钠浓度为2%,抽提时间2 h;对于腐植酸钠磺化作业,亚硫酸钠用量为2.4 g,磺化温度为40℃,磺化时间为80 min。在此工艺条件下,50 g泥炭可生产19.074 5 g腐植酸系分散剂,用此分散剂对神木煤制浆,煤浆浓度为60%,分散剂用量为1%,水煤浆表观粘度为602.1 mPa·s。

甲烷发酵与碱液对碱溶酸析法提取泥炭黄腐酸光谱学变化特征的影响

以草本泥炭为原料,将甲烷发酵工艺与制取黄腐酸工艺相结合,考察甲烷发酵、氢氧化钠预处理甲烷发酵与不同碱液溶解对提取的黄腐酸的产率、浓度以及结构特征的影响。采用紫外-可见光谱分析、傅里叶变换红外光谱分析及荧光光谱分析,对泥炭甲烷发酵后残余物提取的黄腐酸进行表征,并与色谱纯黄腐酸相对比。结果表明,甲烷发酵过程中,微生物会消耗利用黄腐酸,导致黄腐酸产率、浓度以及甲基、羟基等官能团含量降低,并且氢氧化钠预处理会促进这一过程,消耗更多的黄腐酸,生成更多的甲烷气体。

萃取剂与预处理对甲烷发酵泥炭腐植酸结构的影响

采用草本泥炭为原料,先进行甲烷发酵,发酵残渣采用碱溶酸析法提取腐植酸,同时分别用碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、亚硫酸钠萃取,对得到的腐植酸样品进行紫外可见、红外、荧光光谱表征。甲烷发酵后腐植酸羟基、亚甲基、甲基等简单结构被消耗利用,而苯环、羰基、三键与累积双键等复杂结构无法被消耗利用,氢氧化钠预处理对甲烷发酵有促进作用,消耗更多的脂肪链烃,导致腐植酸产率降低且苯环含量更高,产气量增长1.12倍。不同萃取剂萃取对腐植酸产率、含量、结构有明显影响,碳酸钠萃取腐植酸含量较高,且羟基、亚甲基、羰基、苯环、醚键等官能团含量处于较高水平,亚硫酸钠萃取腐植酸产率较高,含有较多的三键与累积双键。结果表明,萃取剂与预处理对甲烷发酵泥炭腐植酸结构均有影响,氢氧化钠预处理导致腐植酸苯环含量升高,不同萃取剂对腐植酸结构有明显影响。

液体酸对碱溶酸析法提取泥炭腐植酸光谱学变化特征的影响

研究不同液体酸酸析对碱溶酸析法提取腐植酸的光谱学特性的影响,进而优选酸析液体酸,解析泥炭甲烷发酵、腐植酸提取耦合的泥炭利用新工艺机理。泥炭甲烷发酵,将发酵后泥炭残渣和未发酵的泥炭,采用碱溶酸析法提取腐植酸,提取时采用不同液体酸酸析,对得到的腐植酸进行傅里叶红外光谱分析、荧光光谱分析、E 4/E 6的表征。碱溶酸析法提取泥炭腐植酸,PHA1腐植酸产率最高,PHA2腐植酸产率有所降低。PHA1和PHA2硝酸酸析腐植酸产率为45.30%和35.00%,且硝酸酸析腐植酸纯度较大,PHA1是54.83 mg·L-1,PHA2为61.03 mg·L-1,综合产率与纯度,硝酸是碱溶酸析法提取泥炭腐植酸的最佳液体酸。傅里叶红外光谱分析显示,硝酸酸析得到的腐植酸含O—H基团最多,存在较多的脂肪碳链结构、烷基、醇羟基。PHA1和PHA2腐植酸的红外谱图相似,PHA1腐植酸饱和碳明显高于PHA2,PHA2腐植酸羰基、苯环较多。三键和累积双键、羟基、PHA1和PHA2差别不大。荧光光谱分析表明,泥炭腐植酸均在450 nm附近出现峰值,以PHA1腐植酸峰值最高,PHA2峰值最低。磷酸酸析腐植酸峰值最高,硝酸酸析峰值次之,表明不同液体酸酸析得到的腐植酸官能团数目不同。E 4/E 6分析显示,PHA1腐植酸的E 4/E 6比值均较大,芳香缩合程度低,发酵后PHA2的E 4/E 6均降低,芳香缩合程度高。表明甲烷发酵会消耗低芳香缩合度的腐植酸,而复杂芳香结构无法被降解,提取的腐植酸芳香缩合程度明显增大。碱溶酸析法提取泥炭腐植酸光谱学变化特征研究表明,不同液体酸、甲烷发酵对碱溶酸析法提取泥炭腐植酸产率、纯度、官能团有明显影响,泥炭联产甲烷和腐植酸的工艺可行。

泥炭提取腐植酸研究

采用单因素实验法对泥炭提取腐植酸过程中碱抽提和酸解两段工艺进行了研究,得到碱抽提较好的工艺条件为:泥炭破碎粒度为小于0.25mm占62%,碱液质量浓度3%,水浴温度95℃,反应1.5h;酸解较好工艺条件为:保持混合液pH值为3,水浴温度40℃,反应30min,得到腐植酸产率为42.36%。