本發(fā)明屬于廢棄生物質(zhì)資源化，尤其涉及一種畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖業(yè)逐漸由散養(yǎng)化向規(guī)模化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，存欄量呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益加重。畜禽糞便若不及時(shí)處置，不僅會(huì)造成土壤鹽漬化，傳播微生物，而且還會(huì)產(chǎn)生空氣污染、水污染等給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。在現(xiàn)有的畜禽糞便處理技術(shù)中，主要以厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣為主。然而厭氧發(fā)酵后殘留的沼渣數(shù)量巨大(年產(chǎn)生量超過(guò)1.3億t)，無(wú)法得到良好處理。沼渣含水量高，并含有豐富的有機(jī)質(zhì)，通常情況下，處理沼渣的技術(shù)是進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)化堆肥，但堆肥占地面積大、耗時(shí)長(zhǎng)，且容易產(chǎn)生惡臭氣體。因此，尋找一種沼渣高值化利用技術(shù)至關(guān)重要。

2、水熱技術(shù)是在密閉的高壓反應(yīng)釜中，以水為反應(yīng)介質(zhì)，在一定溫度和壓強(qiáng)下生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一種熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)。水熱技術(shù)不受原料含水率的制約，特別適合沼渣這類含水率高的廢棄物，其操作簡(jiǎn)單，耗能低，可大大降低運(yùn)行成本。利用水熱技術(shù)處理沼渣，不僅可獲得純度高、分散性好、粒度易控制的生物炭材料，水熱液中還含有豐富的黃腐酸等小分子有機(jī)物。

3、其中黃腐酸是一種溶于水的紅棕色或黑色粉末狀物質(zhì)，分子量在680～1750道爾頓，可以刺激植物根系生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞分裂，土壤中的絡(luò)合劑，還具有螯合、緩沖、吸附和催化能力；強(qiáng)大的抗氧化劑和自由基清除劑；天然的小分子螯合排毒劑。目前，黃腐酸主要是從泥炭、褐煤、風(fēng)化煤等化石能源中提取，而通過(guò)水熱技術(shù)處理沼渣生產(chǎn)黃腐酸，可以間接節(jié)約不可再生資源的利用。相比之下，黃腐酸鉀具有更高的溶解性和更好的應(yīng)用效果。黃腐酸鉀不僅能被更快地吸收到土壤中，不易酸化土壤，還具有更優(yōu)越的生物活性。因此，通過(guò)水熱技術(shù)處理沼渣生產(chǎn)黃腐酸鉀，比生成黃腐酸具有更顯著的優(yōu)勢(shì)。因此，通過(guò)水熱技術(shù)處理畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀，不僅能夠高效利用沼渣資源，解決環(huán)境污染問(wèn)題，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)、高效的肥料，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的實(shí)踐意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，以克服傳統(tǒng)方法中的低效率、高消耗和環(huán)境污染問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件和工藝流程，實(shí)現(xiàn)黃腐酸鉀的快速、高產(chǎn)量提取，環(huán)境友好且經(jīng)濟(jì)高效。

2、本發(fā)明提供了一種畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，包括：

3、(1)將畜禽糞便發(fā)酵沼渣進(jìn)行烘干、研磨，得到干燥碎料；

4、(2)將所述干燥碎料與溶解有1％過(guò)硫酸鉀的去離子水混合，按照固液比為(2.050～2.060)g/40ml，進(jìn)行第一次水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180～220℃，反應(yīng)時(shí)間為2～12h，水熱產(chǎn)物固液分離后得到水熱液；

5、(3)在步驟(2)所得水熱液中重新加入干燥碎料，并進(jìn)行同步驟(2)的第二次水熱反應(yīng)，得到水熱產(chǎn)物；

6、(4)重復(fù)步驟(3)進(jìn)行第三次及第四次水熱循環(huán)，以確保反應(yīng)體系中黃腐酸鉀的逐步積累和純度的提高；

7、(5)在第四次水熱反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)水熱產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，得到含有高純度黃腐酸鉀的液相產(chǎn)物和固體殘余物；

8、(6)將所述液相產(chǎn)物噴霧干燥，得到黃腐酸鉀純品物質(zhì)。

9、進(jìn)一步地，步驟(1)中烘干溫度為105℃。

10、進(jìn)一步地，步驟(2)中固液比為1:20，反應(yīng)溫度為為200℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。

11、進(jìn)一步地，步驟(2)中通過(guò)1％過(guò)硫酸鉀將反應(yīng)體系中的ph值調(diào)節(jié)至12。

12、借由上述方案，通過(guò)畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，具有如下技術(shù)效果：

13、1)該方法通過(guò)改進(jìn)水熱循環(huán)技術(shù)、引入新型催化劑-過(guò)硫酸鉀、采用多次水熱循環(huán)，顯著提高了黃腐酸鉀的產(chǎn)率和純度，同時(shí)確保了工藝的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。

14、2)通過(guò)精確控制水熱反應(yīng)的參數(shù)，顯著提升了黃腐酸鉀的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)大幅減少了水的消耗。

15、3)該方法還關(guān)注于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境影響，確保工藝的清潔性和可持續(xù)性。

16、4)通過(guò)該方法不僅黃腐酸鉀得到有效利用，固體殘余物也能轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品，如生物炭或土壤改良劑，從而實(shí)現(xiàn)了廢棄生物質(zhì)的全組分資源化。

17、上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

技術(shù)特征：

1.一種畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，其特征在于，步驟(1)中烘干溫度為105℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，其特征在于，步驟(2)中固液比為1:20，反應(yīng)溫度為為200℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，其特征在于，步驟(2)中通過(guò)1％過(guò)硫酸鉀將反應(yīng)體系中的ph值調(diào)節(jié)至12。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種畜禽糞便發(fā)酵沼渣制備高純度黃腐酸鉀的方法，包括：(1)將畜禽糞便發(fā)酵沼渣進(jìn)行烘干、研磨，得到干燥碎料；(2)將干燥碎料與溶解有1％過(guò)硫酸鉀的去離子水混合，進(jìn)行第一次水熱反應(yīng)，固液分離后得到水熱液；(3)在步驟(2)所得水熱液中重新加入干燥碎料，并進(jìn)行同步驟(2)的第二次水熱反應(yīng)，得到水熱產(chǎn)物；(4)重復(fù)步驟(3)進(jìn)行第三、四次水熱循環(huán)；(5)在第四次水熱反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，得到含有高純度黃腐酸鉀的液相產(chǎn)物；(6)將液相產(chǎn)物噴霧干燥，得到黃腐酸鉀純品物質(zhì)。本發(fā)明通過(guò)引入新型催化劑?過(guò)硫酸鉀、采用多次水熱循環(huán)，顯著提高了黃腐酸鉀的產(chǎn)率和純度，同時(shí)確保了工藝的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉振剛,顏艾楚,羅磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6