风化煤及腐殖酸活化方法研究的开题报告

河北联合大学轻工学院本科毕业论文开题报告题目：风化煤及腐植酸的活化方法研究学部：材料化工部专业：应用化学班级：09应化2姓名：闫婷学号：200915100219指导教师：孙晓然2013年3月19日离子隔离开来，减少了它们之间结合而形成难溶盐的机会，使施用的磷肥效力相对得以提高。

1.2.1.2修复土壤污染1)对重金属污染土壤的修复腐植酸作为土壤有机质的主要成分，是天然的土壤改良剂，在土壤重金属污染治理中起到重要作用。

腐植酸对重金属污染土壤的缓冲和净化机制主要有[7]：第一，将重金属离子还原，形成螯合物，从而钝化重金属离子；第二，通过离子交换及络合反应，形成土壤有机无机复合体，将土壤中重金属离子吸附固定，防止其进入生物循环。

通常认为范德华力、氢键、静电吸附、阳离子键桥等是土壤有机无机复合体键合的主要机理；第三，稳定土壤结构，为土壤微生物活动提供基质和能源，从而间接地影响土壤重金属离子的活动能力。

2)对有机污染土壤的修复目前，土壤有机污染修复技术主要是利用表面活性剂增效修复，即先利用表面活性剂等增效试剂的增溶作用将有机污染物从土壤中洗脱出来，然后把淋洗液抽到地表做进一步处理。

腐植酸具有表面活性剂增溶作用的同时，还可促进微生物对土壤中残留石油的降解。

腐植酸修复有机污染土壤的修复机制主要包括增溶作用及与其他表面活性剂的协同增溶作用。

1.2.2风化煤腐植酸类肥料[8]由于煤质腐植酸和土壤腐植酸的结构和性质及对农作物的影响有类似之处，所以可以将风化煤腐植酸类的物质的系列制品当作肥料施用。

作为土壤腐植酸的补充,目前国内外利用腐植酸制成的各种肥料如腐植酸铵、硝基腐植酸铵、腐植酸磷肥和钾肥等[9]。

例如:泥炭所得腐植酸钠的性质优异，能与无机营养元素复配为有机、无机复合肥，其水溶液不发生絮凝。

现已用制得的腐植酸钠配成有机、无机复合肥料并进行了水稻田间试验，取得了10%左右的增产效果。

1.2.3风化煤腐植酸具有植物生长调节剂的作用腐植酸具有植物生长刺激剂的作用，主要影响植物的呼吸作用和细胞膜的透性，调节多种酶的活性和生理代谢功能，并对植物根系发育、发芽和固氮有促进作用，同时对临界生理干旱有调节作用,能提高植物的抗旱能力[10]。

1.2.4风化煤腐植酸作水煤浆添加剂风化煤腐植酸在水煤浆添加方面的作用：是以风化煤为原料，经改性、聚合、接枝等技术处理后制备的腐植酸类添加剂。

风化煤腐植酸改性后对多数煤种都有较好的成浆性，而且所得的煤浆的结构疏松、稳定性较好。

但是，对于不同煤种，制浆的难易程度有所不同，所用添加剂的剂量也不同，所得煤浆浓度和表观粘度也就有所区别[11-12]。

1.2.5风化煤腐植酸作蓄电池阳极膨胀剂大量实验表明：在蓄电池极板中添加腐植酸，可以改善其低温启动性、提高电容量和过电压、有效防止极板糊收缩和剥落、延长蓄电池寿命，但是蓄电所需腐植酸铁含量要求低于0.1%~0.15%。

传统的碱溶、酸化、水洗、干燥的方法，工艺复杂，原料要求严格，操作费用昂贵，不适用工业化生产。

中科院山西煤化所采用催化碱抽提、2步絮凝沉降分离的方法，突破了脱铁脱灰的难关，制得了适用于铅蓄电池所要求的高纯度腐植酸，其纯度达到了98%以上，并且工艺条件和选择的添加剂有普遍适用性[13]。

李炳焕等对高含铁量的风化煤采用络合脱除方法，通过添加络合剂EDTA，也能够使腐植酸中的铁降到0.1%以下，制得的腐植酸制品能够满足高效蓄电池所需。

1.2.6风化煤腐植酸在石油工业中的应用随着我国西部高温低渗透油田的开发，用于堵水作业的堵水剂的性能要求也在不断提高。

腐植酸钠与交联剂的混合物具有低黏度和泵入性耐高温性良好的特点。

在长期的高温中，强度基本保持不变,其封堵率在97%以上，具有实际应用价值。

钻井液在石油勘探中担任着发现和保护油气层，增加产能以及确保安全钻井、降低成本、提高钻速加快勘探步伐的重任。

腐植酸系列泥浆处理剂的品种主要有降滤失剂、页岩抑制剂和降粘剂。

李善祥等对不同来源煤炭腐植酸对钻井液的影响作了研究，得出了在抗温性能上风化煤腐植酸>褐煤腐植酸>泥炭腐植酸，在抗盐及璜化性能上褐煤、泥炭大于风化煤[14]。

钻井泥浆处理剂对提高钻井速度和改善钻探过程中井壁质量有着重要的作用。

实验表明：与磺化腐植酸进行聚合形成的各类聚合物抗温抗盐性能大大优于单组分抗性，也优于物理复配体系。

1.2.7风化煤腐植酸在医疗上的应用提高机体免疫功能，促进纤维细胞的生长作用，有较明显的去腐生肌、抗炎作用、对小量出血可以止血，对慢支、哮喘、有很好的祛痰、止咳、平喘作用，另外它还有一定的中枢抑制功能，与临床报导的镇静、助眠现象相符，对细胞癌的生长有抑制作用，并且缺氧、耐疲劳，有增加细胞氧化磷酸化的作用，对调节机体代谢功能有意义。

1.3风化煤腐植酸存在问题及前景展望[1]有关风化煤腐植酸在土壤改良上的研究已取得了一定的成果。

但是风化煤作为一种固体废弃物其本身的有害物质研究目前鲜有，而且腐植酸也是许多水体有害化学物质的先驱物[15]，所以其用在土壤改良上的环境安全及潜在风险还需要进一步研究。

目前我国对风化煤的研究还处于理论阶段，在实际生产应用上，如何有效提取风化煤腐植酸，降低工艺成本，还有一段路要走。

但由于我国风化煤资源丰富，在土壤改良方面作用广泛，其腐植酸成分是一种天然有机肥料，既能改善土壤肥力，又能修复土壤污染在解决了固体废弃物污染的同时，又促进了生态环境建设和农业发展，其应用前景相当广阔。

腐植酸必须经过一定的活化处理，使难以被作物直接吸收的结合态腐植酸和部分游离态腐植酸转化为水溶性腐植酸，才能应用于农业领域[5]。

腐植酸的活化处理是指通过化学处理，将风化煤、褐煤、泥炭等原料中腐植酸与无机矿物质、沥青、脂肪、蜡等非腐植酸部分分离后再进一步除去杂质，以提高产品中水溶性腐植酸含量的处理过程。

本课题对风化煤及腐植酸活化处理方法进行研究，并提出了风化煤腐植酸经活化处理的优化方案[6]。

2主要研究内容、应用价值、改进及创新2.1研究内容本课题主要研究最佳风化煤及腐植酸的活化方法。

来增加风化煤腐植酸的活性基团，以使其有更大的利用价值。

同时探讨各活化方法对风化煤腐植酸中活性基团含量的影响因素，同时对活化产物的结构和基团含量进行分析。

研究内容如下：(1)采用浓硫酸酸化、浓硝酸氧化、过氧化氢氧化、微波技术的方法对风化煤及腐植酸进行活化处理，并进行比较。

(2)探讨以上四种方法对风化煤及腐植酸中活性基团-OH、-COOH含量的影响因素(比如：温度、反应时间、酸化剂浓度、氧化剂浓度等)(3)采用XRD、红外光谱、酸碱滴定等方法对活化产物的结构和基团含量进行分析3)采用过氧化氢氧化的方法对风化煤及腐植酸进行活化准确称量一定量的风化煤加入三口瓶中，在用移液管准确量取过氧化氢并加入三口瓶中，安装好反应装置，然后在水浴中进行加热氧化，反应结束后，冷却至室温，用XRD、红外光谱仪进行分析。

讨论的影响因素有加入过氧化氢的量、过氧化氢的浓度、温度、反应时间；采用平行试验的方法先确定其中三个因素，然后讨论另一个因素的最佳范围；评价指标为分析风化煤及腐植酸中-COOH和-OH的含量。

4)采用微波技术的方法对风化煤及腐植酸进行活化在与以上三种方法相同的条件下，将在水浴中加热改成在一定辐射强度的微波炉中加热，加热数分钟后，取出冷却至室温，然后与水浴中加热的结果进行比较。

讨论的影响因素有辐射强度、加热时间；采用平行试验的方法在相同条件下比较水浴加热和微波加热的优缺点，从而确定最佳的优化方法；评价指标分为析风化煤及腐植酸中-COOH和-OH的含量。

5)比较以上四种活化方法，并确定最佳的活化方案。

3.3.33研究手段利用基本化学合成及分析用仪器、微波炉等制备活风化煤及腐植酸，采用XRD、红外光谱等仪器分析手段进行结构分析。

3.3.44实验准备情况实验药品及仪器药品：风化煤，浓硝酸，浓硫酸，过氧化氢，蒸馏水。

仪器：XRD衍射仪、红外光谱仪、酸碱滴定用的仪器、微波炉、三口瓶、烧杯、水浴锅、移液管等。

4进度安排1-5周：查文献，设计实验方案，写开题报告，准备实验试剂；6-7周：开始实验，用浓硫酸酸化的方法对风化煤及腐殖酸进行活化，并对活化后的产物用XRD或红外光谱仪进行分析；8-9周：用浓硝酸氧化的方法对风化煤及腐殖酸进行活化，并对活化后的产物用XRD或红外光谱仪进行分析；撰写中期报告；10-11周：用过氧化氢氧化的方法对风化煤及腐殖酸进行活化，并对活化后的产物用XRD或红外光谱仪进行分析；12-13周：用微波技术的方法对风化煤及腐殖酸进行活化，并与在水浴中加热的活化结果进行比较；14-15周：总结实验结果，完成论文写作，准备答辩；16周：毕业论文答辩；5主要参考文献[1]文雅,李东旭.风化煤腐植酸在土壤改良中的应用[J].科技情报开发与经济,2010, 20(33):148-149.[2]Hideko K,Naoki K,Yoshikazu H.Cont ribution of soil Constituents in adsorption coefficient of aromatic compounds,halogenated alicyclic and aromatic compound to soil[J].Chemosphere,1990,2(17):867-876.[3]Nicola S.Binding mechanisms of pesticides to soil humic substances[J].The science of The Total Environment,1992,123:63-76.[4]茹铁军,王家盛.腐植酸与腐植酸肥料[J].磷肥与复肥,2007,22(4):51-53.[5]李文军.腐植酸的生物活性及其研究[J].腐植酸,2001,(2):6-8.[6]王家盛,茹铁军,李香红.原煤中腐植酸的活化处理研究[J].腐植酸,2011,26(2):10-11.[7]Pellegrino C,Anna A,Riccardo S,et al.Soil remedition humic acids as natural surfactants in the washings of highly contaminated soils[J].Environment Pollution,2005, 135:515-522.[8]曹勇飞,吴国光,孟献梁,等.低阶煤中所含腐植酸的制备及应用[J].煤炭技术,2009,28(12):134-135.[9]李炳焕,曹文华.高铁含量风化煤生产铅蓄电池用腐植酸[J].腐植酸,2000,(2):41-45.[10]石永丽,沈勤长.腐植酸在石油钻井液中的应用[J].腐植酸,1996,(4):1-5.[11]孙孝仁.型煤粘结剂及其发展趋向[J].科技情报开发与经济,1999,(1):11.[12]王燕芳,高晋生,吴春来.型煤粘结剂概述[J],煤炭转化,1997,20(3):35-39.[13]王一鸣.我国抗蒸腾剂作的研究和应用[J].腐植酸,2000,(4):35-40.[14]闫论.腐植酸及其广泛应用[J].腐植酸,2004,41(专刊):130-132.[15]牛育华,李仲谨,郝明德,等.腐植酸的研究进展[J].2008,36(11):38-39.。