鹤岗褐煤黄腐酸的提取及其动力学研究

发布时间：2020-11-14 17:26

　　 以低变质褐煤为原料提取黄腐酸,不仅可以获得高活性的黄腐酸产品,也可提高其利用效率以减少直接使用对环境产生的危害,对建设环境友好型社会有重要意义。本文针对煤基黄腐酸工艺生产复杂以及其生物功能活性机理不清等问题,以黑龙江鹤岗煤样为原料,首先采用柠檬酸乙醇法和冰乙酸乙醇法通过水浴加热提取煤基黄腐酸,并对提取过程进行宏观动力学分析;然后通过硫酸丙酮法纯化,经元素分析、UV-Vis和FTIR等仪器表征分析了解其分子结构特征信息;最后探究了黄腐酸特征结构官能团对黄瓜种子萌发和幼苗品质的生理活性影响。采用柠檬酸乙醇法和冰乙酸乙醇法提取褐煤黄腐酸,结合单因素与正交试验数据分析得到了最佳工艺条件。得出反应温度、酸煤比和乙醇浓度在柠檬酸乙醇法中对黄腐酸收率有极显著影响,其结果表明:当反应温度为70℃、酸煤比为0.03、液固比为10、乙醇浓度为15%时,其收率最佳为7.93%;在冰乙酸乙醇法中反应温度和酸煤比对收率有显著影响,其结果表明:当反应温度为70℃、酸煤比为0.09、液固比为10、乙醇浓度为20%时黄腐酸收率最优为5.99%。采用硫酸丙酮法对提取的黄腐酸进行纯化处理,结合响应曲面试验数据对各因素的交互影响进行分析,得出温度和酸煤比的交互作用以及温度和液固比的交互作用对纯化的收率有显著的影响,且当酸煤比为0.025,液固比为11.35,温度为56℃时为纯化的最佳工艺条件。通过元素分析、紫外可见光谱和红外光谱等表征与数据分析,计算了纯化前后黄腐酸分子结构参数包括:芳氢率、芳碳率、碳氢原子比和脂肪链长度等。根据菲克定律溶解扩散模型,分析常规水浴条件下柠檬酸乙醇法提取黄腐酸的反应动力学。依据微分法结合MATLAB编程数据处理,求取出反应级数和速率常数;然后计算出反应活化能、指前因子以及反应的速率方程。求得反应级数n=1.4749,阿伦尼乌斯活化能_((6)=57.453 kJ/mol,指前因子A=8.13×10~5,最后得到柠檬酸乙醇法提取褐煤黄腐酸的反应速率的表达式。黄腐酸具有分子量小和活性高的特点,被广泛用作植物生长调节剂。本实验将纯化后黄腐酸应用到对黄瓜种子萌发和幼苗品质的生物活性研究,采用响应曲面设计试验,结合数据的方差分析,剔除不显著影响因素,拟合出9个响应指标模型方程,经优化分析,获得最佳浸种浓度和浸种时间的组合范围是258.5~340.17 mg/L和6.39~10 h。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O636.9;TD849.2
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 黄腐酸提取方法研究现状
    1.3 黄腐酸结构研究进展
    1.4 宏观动力学研究进展
    1.5 黄腐酸生物功能活性研究进展
    1.6 研究意义和内容
2 实验部分
    2.1 样品
    2.2 实验药品与仪器
    2.3 实验方法与步骤
    2.4 黄腐酸结构表征
    2.5 黄腐酸生物功能活性研究
3 黄腐酸的提取与纯化
    3.1 引言
    3.2 柠檬酸乙醇法提取黄腐酸
    3.3 冰乙酸乙醇法提取黄腐酸正交试验
    3.4 柠檬酸乙醇法与冰乙酸乙醇法的比较
    3.5 黄腐酸的纯化
    3.6 小结
4 煤基黄腐酸结构分析
    4.1 黄腐酸的元素分析
    4.2 紫外可见光谱分析
    4.3 红外光谱分析
    4.4 小结
5 柠檬酸乙醇法提取褐煤黄腐酸宏观动力学分析
    5.1 柠檬酸乙醇法提取黄腐酸理论概述
    5.2 煤基黄腐酸提取的动力学模型建立
    5.3 小结
6 煤基黄腐酸的生理活性研究
    6.1 引言
    6.2 不同浓度黄腐酸浸种影响分析
    6.3 黄腐酸浸种的响应面分析
    6.4 小结
7 结论与创新点
    7.1 结论
    7.2 创新点
参考文献
附录
作者简历
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本文编号：2883747