一種腐植酸生物刺激素制備方法及制備的生物刺激素的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及生物刺激素，具體涉及一種腐植酸生物刺激素以及其制備方法，是由褐煤經(jīng)過(guò)氧化降解制備的腐植酸生長(zhǎng)刺激素；所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用低階煤直接制備腐植酸生物刺激素的方法以及利用該方法得到的腐植酸生物刺激素；采用的技術(shù)方案為：一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟：將褐煤粉碎后，在Ag-Pt催化劑存在下，與濃硫酸和雙氧水混合進(jìn)行反應(yīng)，然后加水和亞硫酸鈉進(jìn)行進(jìn)行回流，將回流后的水相濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素；所述褐煤的有機(jī)質(zhì)含量不低于70%，所述褐煤粉的粒度不小于120目；所述褐煤粉與濃硫酸、雙氧水的質(zhì)量比為，褐煤粉：濃硫酸：雙氧水=100：2-3：180-240。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種腐植酸生物刺激素制備方法及制備的生物刺激素
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物刺激素，具體涉及一種腐植酸生物刺激素以及其制備方法，是由褐煤經(jīng)過(guò)氧化降解制備的腐植酸生長(zhǎng)刺激素。
【背景技術(shù)】
[0002]腐植酸是一類(lèi)無(wú)定形的高分子有機(jī)物，是由死亡生物物質(zhì)經(jīng)微生物降解產(chǎn)生，廣泛存在于自然界的褐煤、風(fēng)化煤、泥炭等低階煤以及土壤中。腐植酸的用途廣泛，可以用作水處理劑、水煤漿穩(wěn)定劑、石油助劑等，近年來(lái)腐植酸用作植物生長(zhǎng)刺激素更是得到的廣泛的研究和應(yīng)用。
[0003]煤基腐植酸的生產(chǎn)主要是風(fēng)化煤硝酸氧化降解，以及用過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、硫酸等強(qiáng)氧化劑氧化。腐植酸不溶于水溶于堿，因此通常在堿性條件下制備。但這種方法不能解決應(yīng)用時(shí)的溶解問(wèn)題，特別是在許多領(lǐng)域不適合采用堿性條件。腐植酸銨是一種水溶性腐植酸，可用作水溶性肥料，作為氮肥為植物提供氮源，通常以復(fù)混肥方式使用。目前腐植酸銨的制備是采用游離腐植酸與氨水反應(yīng)制備而成。趙瑞，張保林，于淼在“風(fēng)化煤過(guò)氧化氫氧化一加氨制腐植酸銨的研究”(《信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版》，2010年10月第4期)中，在三頸燒瓶中加入風(fēng)化煤、氨水(或碳銨)和過(guò)氧化氫和適量蒸餾水，反應(yīng)溫度為500C，反應(yīng)時(shí)間為30min，測(cè)定腐植酸銨含量，并確定最佳配料比為風(fēng)化煤:氨水(25%氨水):過(guò)氧化氫(30%過(guò)氧化氫):水=1:1.04:1.5:6.46為最佳配比，最佳反應(yīng)工藝條件為反應(yīng)溫度60°C，時(shí)間60min。其獲得的腐植酸銨濃度在40g/L左右。
[0004]然而現(xiàn)有研究?jī)H關(guān)注于不同制備方法制備的腐植酸中腐植酸的轉(zhuǎn)化率以及不同低階煤中腐植酸轉(zhuǎn)化率和收率問(wèn)題，不同制備方法`制備得到的腐植酸對(duì)植物生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)作用未有研究，而為獲得某種特定效果目前均是采用將腐植酸與其他物質(zhì)混配來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一方面是由于對(duì)腐植酸對(duì)植物生長(zhǎng)刺激作用的機(jī)理研究不夠深入，以及對(duì)不同條件下制備的腐植酸的分子結(jié)構(gòu)和組成研究不多有關(guān)，這些均使人們認(rèn)為只要腐植酸的效果只與其含量有關(guān)，而限制了人們?cè)偃パ芯坎煌苽浞椒ㄖ苽涞母菜釋?duì)植物刺激作用的差別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用低階煤直接制備腐植酸生物刺激素的方法以及利用該方法得到的腐植酸生物刺激素。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:將褐煤粉碎后，在Ag-Pt催化劑存在下，與濃硫酸和雙氧水混合進(jìn)行反應(yīng)，然后加水和亞硫酸鈉進(jìn)行進(jìn)行回流，將回流后的水相濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0007]所述褐煤的有機(jī)質(zhì)含量不低于70%，所述褐煤粉的粒度不小于120目。
[0008]所述褐煤粉與濃硫酸、雙氧水的質(zhì)量比為，褐煤粉:濃硫酸:雙氧水=100:2-3:180-240，所述雙氧水為8%-15%雙氧水。[0009]所述褐煤粉與濃硫酸和雙氧水的反應(yīng)條件為:超聲波氛圍，70_90°C，反應(yīng)10_20min。
[0010]所述褐煤粉與濃硫酸和雙氧水的反應(yīng)產(chǎn)物回流時(shí)，水和亞硫酸鈉的用量為，質(zhì)量比，水:雙氧水=2:1，亞硫酸鈉:褐煤粉=5-8:100o
[0011]所述回流條件為溫度90-100°C，回流時(shí)間為1-1.5h。
[0012]所述水相濃縮干燥的方法為冷凍干燥。
[0013]本發(fā)明還提供了基于上述方法得到的腐植酸生物刺激素。
[0014]所得到的高品質(zhì)腐植酸生物刺激素的pH=5.5-6.5，水不溶物含量低于5%。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果。
[0016]1、本發(fā)明采用濃硫酸作為酸化活化劑的作用是其他無(wú)機(jī)酸，包括稀硫酸無(wú)法替代的，無(wú)法使低階煤中的腐植酸的轉(zhuǎn)化率最大化。
[0017]2、用本發(fā)明的方法酸解、催化氧化、空化效應(yīng)反應(yīng)制備的水溶性腐植酸含量為50 - 70%，且為能夠保留全部活性離子成分的全水溶性產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，其對(duì)植物生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯優(yōu)于現(xiàn)有的腐植酸銨產(chǎn)品，可以提高植物抗自由基能力，增強(qiáng)植物活力，改善品質(zhì)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為不同濃度腐植酸對(duì)芥菜塊根中總蛋白含量的影響圖。
`[0019]圖2為不同濃度腐植酸對(duì)芥菜塊根POD活力的影響圖。
[0020]圖3為6號(hào)腐植酸不同濃度對(duì)芥菜果實(shí)POD同工酶SDS凝膠電泳圖(由左至右依次為對(duì)照組和100、200、300、500mg/L腐植酸處理組)。
[0021]圖4為7號(hào)腐植酸不同濃度對(duì)芥菜果實(shí)POD同工酶SDS凝膠電泳圖(由左至右依次為對(duì)照組和100、200、300、500mg/L腐植酸處理組)。
[0022]圖5為不同濃度腐植酸對(duì)芥菜塊根總糖含量的影響圖。
[0023]圖6為不同濃度腐植酸對(duì)芥菜塊根SOD活力的影響圖。
[0024]圖7為不同濃度腐植酸對(duì)芥菜塊根VC含量的影響圖。
[0025]圖8為不同濃度的腐植酸對(duì)茄子果肉總蛋白含量的影響圖。
[0026]圖9為不同濃度的腐植酸對(duì)茄子果肉POD活力的影響圖。
[0027]圖10為不同濃度的腐植酸對(duì)茄子果肉多酚氧化酶含量的影響圖。
[0028]圖11為不同濃度6號(hào)腐植酸對(duì)茄子果實(shí)周長(zhǎng)的影響圖。
[0029]圖12為不同濃度7號(hào)腐植酸對(duì)茄子果實(shí)周長(zhǎng)的影響圖。
[0030]圖13為不同濃度的腐植酸對(duì)茄子葉片CAT活力的影響圖。
[0031]圖14為不同濃度的腐植酸對(duì)茄子葉片葉綠素b的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例1
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:選擇有機(jī)質(zhì)平均含量75%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:10%雙氧水=100:2:200，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、80°C下，反應(yīng)lOmin，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量5%的亞硫酸鈉，在100°C下回流lh，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0034]實(shí)施例2
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:有機(jī)質(zhì)平均含量70%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:8%雙氧水=100:3:220，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、70°C下，反應(yīng)18min，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量5%的亞硫酸鈉，在95°C下回流1.2h，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0035]實(shí)施例3
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:選擇有機(jī)質(zhì)平均含量70%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:10%雙氧水=100:2:180，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、80°C下，反應(yīng)15min，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量7%的亞硫酸鈉，在90°C下回流1.5h，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0036]實(shí)施例4
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:選擇有機(jī)質(zhì)平均含量70%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:12%雙氧水=100:3:230，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、85°C下，反應(yīng)15min，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量5%的亞 硫酸鈉，在100°C下回流1.2h，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0037]實(shí)施例5
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:選擇有機(jī)質(zhì)平均含量70%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:14%雙氧水=100:2:190，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、80下。C，反應(yīng)20min，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量6%的亞硫酸鈉，在95°C下回流lh，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0038]實(shí)施例6
一種腐植酸生物刺激素制備方法，包括以下步驟:選擇有機(jī)質(zhì)平均含量70%的褐煤，粉碎至粒度不小于120目后，在Ag-Pt催化劑存在下，按質(zhì)量比為褐煤粉:濃硫酸:15%雙氧水=100:2:240，將三者混合后，在超聲波空化效應(yīng)、90°C下，反應(yīng)lOmin，然后加入雙氧水兩倍重量的水和褐煤粉重量8%的亞硫酸鈉，在90°C下回流1.2h，回流水相進(jìn)行濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
[0039]實(shí)驗(yàn)例
為了評(píng)價(jià)本發(fā)明的腐植酸生物生長(zhǎng)激素與現(xiàn)有腐植酸產(chǎn)品在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)效果上的差別，本發(fā)明進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。
[0040]試驗(yàn)樣品(6號(hào)腐植酸):選擇實(shí)施例1的樣品；
對(duì)照樣品(7號(hào)腐植酸):按下述方法制備:以山西原平產(chǎn)風(fēng)化煤為原料，以及硫酸、10%過(guò)氧化氫和蒸懼水重量比為1:1.04:1.5:6.46為最佳配比,最佳反應(yīng)工藝條件為反應(yīng)溫度60°C，時(shí)間 60min。
[0041]1、對(duì)芥菜塊根內(nèi)各種營(yíng)養(yǎng)與生理指標(biāo)的影響
于2012年8月26日開(kāi)始，以試驗(yàn)樣品腐植酸100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L水溶液對(duì)芥菜山東光頭芥菜品種幼苗期(四葉期)進(jìn)行整株噴霧處理；對(duì)照樣品腐植酸以同樣的濃度對(duì)另一片相同品種的芥菜試驗(yàn)田做同樣的處理，每天傍晚17:30~18:00進(jìn)行，每隔2d處理I次，共處理5次。以噴蒸餾水作為對(duì)照，噴灑的藥量以植株完全濕潤(rùn)為度。每個(gè)處理組最終選擇生長(zhǎng)一致的植株作為試驗(yàn)材料。
[0042]對(duì)芥菜塊根進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定是在塊根采收期(11月5號(hào))。上午7:30去試驗(yàn)田將芥菜塊根從土壤中取出，洗干凈，削皮放在冰盤(pán)上待用。每一處理取塊根的相同部位進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)處理樣品重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。見(jiàn)圖1 一圖6。
[0043]從圖1可以看出，腐植酸濃度為100mg/L、200mg/L、500mg/L時(shí),本發(fā)明的樣品處理后的芥菜中總蛋白含量均比對(duì)照樣品高約一倍左右，且在低濃度100mg/L、200mg/L時(shí)效果最佳。
[0044]由圖2可以看出，在四組腐植酸濃度為100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L時(shí)，本發(fā)明樣品處理的芥菜塊根中POD活力均明顯高于對(duì)照樣品，且在濃度為200 mg/L時(shí)效果最好。
[0045]由圖3和圖4對(duì)比可知，本發(fā)明的6號(hào)腐植酸在低濃度100mg/L、200mg/L、300mg/L時(shí)明顯檢測(cè)出POD同工酶。說(shuō)明采用6號(hào)腐植酸處理的芥菜果實(shí)中POD同工酶含量高于7號(hào)腐植酸處理。
[0046]由圖5 —圖7可以`看出，本發(fā)明的6號(hào)腐植酸在低濃度100mg/L、200mg/L時(shí)對(duì)芥菜塊根中總糖含量、VC和SOD活力的促進(jìn)作用明顯增加并強(qiáng)于7號(hào)腐植酸。
[0047]結(jié)論:通過(guò)對(duì)芥菜塊根中各營(yíng)養(yǎng)與生理指標(biāo)的測(cè)定和對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的腐植酸對(duì)芥菜營(yíng)養(yǎng)成份含量的提高和生理指標(biāo)的改善作用效果明顯，且在低濃度時(shí)更佳，同時(shí)優(yōu)于對(duì)照腐植酸。
[0048]2、腐植酸不同濃度對(duì)茄子果實(shí)幾種營(yíng)養(yǎng)與生理指標(biāo)的影響
從 2012 年 7 月 12 日開(kāi)始，以 6 號(hào)腐植酸 100mg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L水溶液對(duì)茄子大黑圓茄品種初花期進(jìn)行整株噴霧處理，7號(hào)腐植酸以同樣的濃度對(duì)另一片茄子試驗(yàn)田做同樣的處理，每天傍晚17:30~18:00進(jìn)行，每隔Id處理I次，共處理5次。以噴蒸餾水作為對(duì)照，噴灑的藥量以植株完全濕潤(rùn)為度。每個(gè)處理組最終選擇生長(zhǎng)一致的植株作為試驗(yàn)材料。
[0049]對(duì)茄子果肉進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)與生理指標(biāo)的測(cè)定是在采收期(8月13號(hào))。上午7:30摘取茄子，用清水將茄子表面洗凈，吸水紙吸干表面的水分，用解剖刀將茄子切開(kāi)，取茄子果肉，剔除籽粒，每個(gè)樣品重復(fù)3次，不同樣品取自同一處理濃度不同茄子的同一部位，營(yíng)養(yǎng)與生理指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果取其平均值。
[0050]測(cè)量茄子周長(zhǎng)(最粗處)時(shí)選取同一處理濃度不同植株的茄子30個(gè)，掛牌標(biāo)記，從7月25號(hào)開(kāi)始，每5天測(cè)量一次果實(shí)周長(zhǎng)，共4次，記錄并取其平均值。
[0051]結(jié)果見(jiàn)圖8 — 12所示。
[0052]由圖8可以看出，采用本發(fā)明的6號(hào)腐植酸在所試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，茄子果肉中總蛋白含量的增加幅度均明顯高于7號(hào)對(duì)照腐植酸。[0053]由圖9可以看出，本發(fā)明的6號(hào)腐植酸和7號(hào)腐植酸對(duì)茄子果肉中POD活力的影響，均在低濃度時(shí)有促進(jìn)作用，在高濃度時(shí)反而有抑制作用，而在200mg/L時(shí)兩者的促進(jìn)作用最為顯著，且本發(fā)明明顯優(yōu)于對(duì)照樣品。
[0054]由圖10可以看出，低濃度腐植酸對(duì)茄子果肉中多酚氧化酶活力有促進(jìn)作用且本發(fā)明優(yōu)于對(duì)照品，而在高濃度時(shí)產(chǎn)生抑制作用。
[0055]由圖11 一圖12可以看出，6號(hào)和7號(hào)腐植酸均對(duì)茄子果實(shí)的增大有明顯促進(jìn)作用，且均是在濃度為200mg/L時(shí)效果最顯著，而本發(fā)明的6號(hào)腐植酸對(duì)果實(shí)增大的促進(jìn)作用由明顯優(yōu)于7號(hào)對(duì)照腐植酸。
[0056]3、不同濃度腐植酸對(duì)黃口茄子葉片生理生化指標(biāo)的影響
從 2012 年 7 月 12 日開(kāi)始，以 6 號(hào)腐植酸 100mg/L，200mg/L, 400mg/L, 600mg/L, 800mg/L水溶液對(duì)茄子大黑圓茄品種初花期進(jìn)行整株噴霧處理，7號(hào)腐植酸以同樣的濃度對(duì)另一片茄子試驗(yàn)田做同樣的處理，每天傍晚17:30~18:00進(jìn)行，每隔Id處理I次，共處理5次。以噴蒸餾水作為對(duì)照，噴灑的藥量以植株完全濕潤(rùn)為度。每個(gè)處理組最終選擇生長(zhǎng)一致的植株作為試驗(yàn)材料。
[0057]對(duì)葉片進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定是在植株生長(zhǎng)的旺盛期(8月12號(hào))。上午7:30采取葉片，用潔凈的濕紗布試擦干凈，葉子避開(kāi)主葉脈取材，進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)3次，不同樣品取自不同植株的不同葉片，生理生化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果取其平均值。
[0058]其結(jié)果見(jiàn)圖13 — 14。由圖13和圖14所示，本發(fā)明的6號(hào)腐植酸和對(duì)照品7號(hào)腐植酸對(duì)茄子葉片中CAT活力和葉綠素a含量均具有促進(jìn)作用，在低濃度200mg/L時(shí)效果最優(yōu)，且本發(fā)明優(yōu)于對(duì)照品。
[0059]本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來(lái)概述。因此，無(wú)論從那一點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不能限制發(fā)明，權(quán)利要求書(shū)指出了本發(fā)明的范圍，而上述的說(shuō)明并未指出本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)`的任何變化，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將褐煤粉碎后，在Ag-Pt催化劑存在下，與濃硫酸和雙氧水混合進(jìn)行反應(yīng)，然后加水和亞硫酸鈉進(jìn)行進(jìn)行回流，將回流后的水相濃縮干燥，得到腐植酸生物刺激素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于:所述褐煤的有機(jī)質(zhì)含量不低于70%，所述褐煤粉的粒度不小于120目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于:所述褐煤粉與濃硫酸、雙氧水的質(zhì)量比為，褐煤粉:濃硫酸:雙氧水=100:2-3:180-240，所述雙氧水為8%-15%雙氧水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于，所述褐煤粉與濃硫酸和雙氧水的反應(yīng)條件為:超聲波氛圍，溫度70-90°C，反應(yīng)10-20min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于:所述褐煤粉與濃硫酸和雙氧水的反應(yīng)產(chǎn)物回流時(shí)，水和亞硫酸鈉的用量為，質(zhì)量比，水:雙氧水=2:1，亞硫酸鈉:褐煤粉=5-8 =IOO0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于:所述回流條件為溫度90-100°C，回流時(shí)間為1-1.5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法，其特征在于:所述水相濃縮干燥的方法為冷凍干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的一種腐植酸生物刺激素制備方法得到的腐植酸生物刺激素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的腐植酸生物刺激素，其特征在于:pH=5.5-6.5，水不溶物含量低于5%。
【文檔編號(hào)】C08H99/00GK103554191SQ201310546417
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】張彩鳳, 高宇 申請(qǐng)人:太原師范學(xué)院