一种由煤炭腐植酸抽提后残渣制备腐植酸的方法

摘要

本发明属于环境保护、资源利用的应用化学领域，涉及一种由煤炭腐植酸抽提后残渣制备腐植酸的方法。本发明是在煤炭腐植酸抽提后的残渣的悬浊液中加入催化剂和氧化剂，在室温下使残渣中有机质大分子被催化氧化裂解成较小分子并同时引入含氧基团，即转化成腐植酸分子。催化剂是选用金属元素铁、锰、铜、锌、钼的氧化物或盐的一种或一种以上的任意组合；各金属元素在催化剂中所占的质量百分数为：铁≤77.7％，锰≤63.2％，铜≤88.8％，锌≤80.3％，钼≤66.7％。氧化剂为双氧水。本发明的优点是降低了残渣的排放量，保护了环境，提高了腐植酸产率和资源利用率，可以规模生产。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护、资源利用的应用化学领域。涉及一种由煤炭腐植酸抽提后残渣制备腐植酸的方法。旨在降低残渣排放量和提高腐植酸产率，最终保护环境、提高资源利用率。

技术背景

我国风化煤资源丰富。风化煤等低阶煤炭依产地不同，所含腐植酸量不同。如图1所示，采用常规的碱液抽提方法可以将煤炭腐植酸溶出。目前，在腐植酸制造工厂，采用常规的碱液抽提方法将风化煤中腐植酸溶出后，所剩残渣则一般被作为固体垃圾排放，残渣中除含有无机物质外还含有一定量的有机质。把该残渣作为固体垃圾排放，造成了环境污染和资源浪费等消极影响。为了保护环境、保护自己的家园，为了造福于子孙后代，为了实现对废物的二次利用，本发明针对煤炭腐植酸抽提后残渣进行液相催化氧化，使残渣中有机质有效地转化成腐植酸，同时减少残渣排放、提高腐植酸产率和资源利用率。

发明内容

本发明针对煤炭腐植酸抽提后残渣进行液相催化氧化，目的是降低残渣排放量、保护环境，同时使残渣中有机质有效地转化成腐植酸，提高腐植酸产率和资源利用率。

本发明的主要内容是在煤炭腐植酸抽提后的残渣的悬浊液中加入催化剂和氧化剂，在室温下使残渣中有机质大分子被催化氧化裂解成较小分子并同时引入含氧基团，即使其转化成腐植酸分子。该残渣液相催化氧化工艺的流程示意图如图2所示。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

室温下，称取一定质量的煤炭腐植酸抽提后残渣，放入反应容器中，加入残渣质量1-10倍的水，搅拌形成悬浊液后，根据悬浊液的酸碱性可加入适量氢氧化钾溶液或磷酸溶液，确保残渣悬浊液的pH值在2-13的范围内；然后加入催化剂，其质量为残渣质量的1‰-10％；待催化剂在悬浊液中分布均匀后，再加入浓度为1％-30％的氧化剂，其质量为残渣质量的1％-40％；自加入氧化剂后开始计时，10分钟-48小时后停止搅拌；自然静置一段时间或进行离心分离，分离出腐植酸溶液。工艺流程如图2所示。

所述的氧化剂为双氧水。

本发明的催化剂是选用对土壤和作物有益的金属元素铁、锰、铜、锌、钼的氧化物或盐的一种或一种以上的任意组合，各金属元素在催化剂中所占的质量百分数为：铁≤77.7％，锰≤63.2％，铜≤88.8％，锌≤80.3％，钼≤66.7％。

本发明的有益效果是降低煤炭腐植酸生产中残渣的排放量、保护环境，同时把残渣中有机质转化成腐植酸、提高腐植酸产率和资源利用率。催化剂的作用是使残渣中有机质大分子相对较容易地被催化氧化成腐植酸分子，明显提高腐植酸产率和资源利用率，即更好地实现降低残渣排放量、变废为宝的目的。如图2所示，存在于二次残渣中的催化剂可以循环使用。双氧水是绿色环保氧化剂，自身被还原时不产生对环境有害的气体。若使用硝酸作氧化剂，则会产生对环境有害的一氧化氮及二氧化氮气体。

附图说明

图1-已有技术的煤炭腐植酸抽提工艺流程图；

图2-本发明的煤炭腐植酸抽提后残渣液相催化氧化工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本专利的特点，但不局限于实施例。

实施例1

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入16.5克二氧化锰催化剂和130毫升浓度为10％的双氧水，反应0.5小时。然后，进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的35％。

实施例2

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入16.5克氧化铜催化剂和260毫升浓度为10％的双氧水，反应0.5小时。然后，进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的40％。

实施例3

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入16.5克三氧化二铁催化剂和260毫升浓度为10％的双氧水，反应0.5小时。然后，进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的36％。

实施例4

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入16.5克磷钼酸催化剂和200毫升浓度为10％的双氧水，反应0.5小时。然后，进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的36％。

实施例5

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入16.5克二氧化锰催化剂和200毫升浓度为10％的双氧水，反应1小时。然后，进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的44％。

实施例6

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入8.3克二氧化锰催化剂和8.3克氧化铜催化剂，然后加入200毫升浓度为10％的双氧水，反应1小时。进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的48％。

实施例7

室温下，向反应容器中加入1千克风化煤腐植酸抽提后残渣，加入3升水，搅拌形成悬浊液，加入8.3克二氧化锰催化剂和8.3克三氧化二铁催化剂，然后加入200毫升浓度为10％的双氧水，反应1小时。进行固液分离，得到腐植酸溶液，其中腐植酸量为残渣中有机质质量的47％。