腐植酸的应用化学研究

腐植酸的应用化学研究

范振宇

大连理工大学

摘要：现当今，随着我国经济的快速发展，科学的不断进步,新能源的开发也有了很大的突破。腐植酸应用化学的研究也得到了发展。腐植酸是一类复杂的有机物,它主要由植物的遗骸,还有少邵分动物的遗骸,经过微生物的转换,在一段时间内形成的有机物。它的形成过程比较简单,它的作用还很广泛,因此,腐植酸应用化学是值得研究探讨的。

关键词：腐植酸;应用;化学研究

引言

腐殖酸是在自然环境中具有一类高分子的物质，是动植物残体透过繁琐的生物、化学作用所构成。因为腐殖酸具备的不同活性官能团以及庞大的表面积，其则是环保型吸附剂。在腐殖酸分析工作的深入当中，仪器设施不断获得改进，腐殖酸类产品的应用范畴会不断扩大。身为一类能够研发运用的潜在有机资源，腐殖酸愈发被国内外的科研人员所注重，也会为煤炭行业、工农业发展提供有利的因素。

1腐殖酸的构成以及分子构造

从构成的角度讲，腐殖酸的结构是比较复杂的。学者们通过研究发现，腐殖酸中含有多种元素，主要有碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、磷元素和硫元素。一般来讲，随着时间的不断流逝，腐殖化的程度也就随之不断变大，最终导致碳元素的含量不断提高。有研究表明，土壤中胡梅酸碳的含量大概介于50%到60%之间。就氢元素来讲，随着时间的增多以及腐殖化程度的逐渐增大，氢元素的含量会不断减少。有研究表明，土壤中胡梅酸氧的含量大概介于30%到35%之间。从化学的角度讲，腐殖酸一种高分子的聚合物，其分子结构是非常复杂的。分子结构中存在芳核，而芳核中还有好多取代基。此外，分子结构中还涉及杂环态氮。

22腐殖酸的来源及提取方法

2.1来源

腐殖酸的来源有很多，主要包括：褐煤、草炭、风化煤等，上述三种物资是现阶段人们提取腐殖酸的主要来源。目前，在提取腐殖酸时，提取率相对较高的是草炭，而风化煤的提取率则是相对较低的，褐煤的提取率介于上述两者之间。如果从胡敏酸芳香度来讲，位居第一的是褐煤，然后是风化煤，排在末尾的是草炭。

2.2提取的方法

在科研人员的努力之下，现在已经存在多种提取腐殖酸的方法，比较常见的有酸抽提剂法、微生物溶解法以及碱溶酸析法。下面分别介绍一下：第一，酸抽提剂法。这种提取方式的主要优势是：步骤不是很复杂，提取所需要的时间相对较少。但是，这种提取方式也存在一定的劣势，主要体现在提取到的腐殖酸中存在一定的杂质，这为后续的使用操作带来了一定的影响。第二，微生物溶解法。这种方式的主要劣势就是产率相对较低，而且提取所需要的时间也相对较长。第三，碱溶酸析法。这是目前使用的最多的一种腐殖酸提取方法，在使用该种方法之前，首先需要对原材料进行一定的处理，这样可以有效的提高产率。

3腐植酸的应用化学研究

3.1激素作用

腐植酸被很多科学家研究和论证后，开始应用于生命科学领域。腐植酸进入土壤，提升了土壤的质量，实际上就是间接地促进了植物的生长。因此，可以在土壤中按照科学比例加入腐植酸，使其充当“激素”的角色，无论是对于农作物出芽还是对于其根部的发育都有不同程度的影响，来促进农作物的生长和产量。其原理在于两个方面，除了腐植酸对于土壤的作用外，腐植酸能够促使土壤疏松，大大提高土壤的透气性，并增加土壤自身的蓄水能力；另一方面，腐植酸还能够帮助化肥被农作物吸收，且减少化肥中钾元素对于农作物的不良影响。但是需要注意的是，腐植酸并不适用于所有环境下，且在土壤本身比较肥沃的情况下，腐植酸并没有非常明显的作用与影响。

3.2腐植酸应用在能源化学领域

针对于石油能源，腐植酸主要应用在钻井液的调节剂上。其中包括降滤剂、降粘剂、防塌剂等，钻井液调节液的主要作用就是调节页岩的分散抑制性、降滤失性以及流变性。腐植酸成本较低，来源也比较广泛，并且能够和粘土矿物进行相互的作用，这也让腐植酸成为了石油开采中钻井工程里常用的调节剂。腐植酸在钻井液调节剂当中不光起到了粘土吸附的作用，还能够提高空间稳定化和体系静电的作用，一些没有被吸附的腐植酸大分子能够有效的对粘土粒子聚合起到阻止的作用，使粘土粒子能够保证均匀的分布，从而达到整体的稳定性要求。本文以钻井液降粘剂为例阐述相关的化学应用。在钻井的过程中，泥浆会受到岩石当中可溶性盐的影响，对于一些钙质的地层会产生污染，而受到污染后，会使泥浆的粘度加大，所以为了能够正常的进行钻井需要降低泥浆的粘度。降粘剂主要是通过腐植酸吸附在粘土颗粒之上，阻止颗粒相互进行粘合的过程。腐植酸钾当中的K+能够将钙质地层中泥浆中的Ca2+进行交换，使钙污染减少，降低泥浆的粘度，从而起到稀释的作用。而腐植酸钠还能够作为石油开采中稠油井筒乳化剂来使用，据相关实验表明，使用浓度在1%～2%，油水比在0.5～1.5且矿化度为5000g/L的乳化液进行破乳处理，其效果最为明显，而且非常适合在钻井工作中应用。

3.3碱溶酸提取方式

该种提取方式是目前化学实验室中比较常用的一种方式，由于碱和酸都是化学实验室中比较常见的物质，因此在腐殖酸提取的过程中只需要对对应的化学材料，在质量和重量上进行严格的控制，基本就不会出现太大的偏差，并且该提取方式的简便，导致了腐殖酸物质提取效率的上升。

3.4水煤浆

水煤浆作为一种不可再生能源，是非常宝贵的能源之一，因此对于水煤浆的利用的充分性一直都被广泛关注。而通过对于腐植酸的研究分析发现，当在水煤浆中加入腐植酸，能够大大提升水煤浆自身的亲水性，进而确保其不易分散，增加其稳定性，而水煤浆的出现，本身就是对于原油紧张的一种缓解状态的研究成果。因此在水煤浆中加入腐植酸，实际上也间接性的帮助了这类不可再生能源的使用变得完全充分而不被浪费。

3.5增效化肥的作用

腐殖酸可以提升化肥的有效运用，在化肥增效的同时，降低化肥对土壤理化性状引发不良作用。增效作用展现在加大肥效、加快氮的吸收，提升氮肥的利用率，降低土壤对速效磷的稳固，加快农作物对磷的吸收，激发作物根系的生长，降低土壤对钾的固定，加快难溶性钾的排放，缓和钾肥对土壤以及作物引发的不良作用。

结语

综上所述，腐植酸还可以应用在更多的领域当中，推动其他领域的发展，但是与之相对的是腐植酸的提纯问题，要进行化学研究与分析，且应用于更多的领域，就需要不断加大提纯的纯度与提纯量，这就促使在对于腐植酸在应用化学研究这一命题上，衍生出了关于腐植酸提纯方法及提高腐植酸提纯量问题的分析。本文仅做了简要阐述，望广大相关工作者能够继续深入分析，提出更多具有建设性的意见和建议，推动腐植酸在各个领域中的应用与发展。

参考文献

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