利用造紙黑液改性制備水稻耐鹽專用小分子有機(jī)物的方法

一、基本信息

1.申請?zhí)枺篊N201910830900.1。

2.發(fā)明人：楊越超、姚媛媛、王曉琪、申天琳。

3.專利權(quán)人：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)。

4.授權(quán)時間：審中。

5.技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用造紙黑液改性制備水稻耐鹽專用小分子有機(jī)物的方法。

二、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用造紙黑液改性制備有機(jī)物的方法，主要包含以下5 項核心技術(shù)。

1.本發(fā)明通過超過濾分級技術(shù)，將造紙黑液中的有機(jī)物質(zhì)按照分子量劃分為小分子量部分（分子量＜10 kDa）和大分子量部分（分子量＞10 kDa）。其中，小分子量部分具有較高的生理活性，對作物具有促生作用并可直接使用，而大分子部分是對作物生長具有抑制作用的惰性物質(zhì)。

2.為提高黃腐酸類物質(zhì)的生理活性，以谷氨酸和阿魏酸作為官能團(tuán)來源，利用漆酶氧化過程中產(chǎn)生的自由基，將谷氨酸以及阿魏酸嫁接到小分子有機(jī)物中，從而增加羧基以及酚羥基含量。

3.由于黃腐酸類物質(zhì)的自組裝特性，小分子黃腐酸類物質(zhì)極易自組裝為大分子物質(zhì)。針對黑液中的小分子量部分，本發(fā)明利用少量淀粉酶和半纖維素分解酶對其降解以避免分子量的增加。

4.為充分利用黑液有機(jī)質(zhì)資源，提高大分子量有機(jī)物的生理活性，本發(fā)明在堿性條件下，以甲酸為供氫體，氧化鋁、活性炭和沸石為催化劑，在高溫高壓下通過加氫還原反應(yīng)來降低其分子量并增加酚羥基和羧基的含量，同時通過加入阻聚劑抑制反應(yīng)產(chǎn)物的聚合，從而避免再次自組裝形成大分子物質(zhì)。

5.為促進(jìn)黃腐酸類物質(zhì)的高效利用，本發(fā)明提供了多種黃腐酸類物質(zhì)的施用方式，如單獨施用或大分子黃腐酸類物質(zhì)和小分子黃腐酸類物質(zhì)按不同比例配合后施用。在實施案例中，也介紹了黃腐酸類物質(zhì)既可以在水稻直播前浸種以提高種子發(fā)芽率和生根能力，也可以在水稻插秧前灌秧以促進(jìn)水稻根系生長和幼苗耐鹽性，還可以與肥料摻混后一同施入土壤從而達(dá)到增產(chǎn)效果。

三、背景技術(shù)

造紙黑液是造紙過程中產(chǎn)生的富含大量有機(jī)質(zhì)的環(huán)境污染物。傳統(tǒng)造紙黑液處理方法如物理、化學(xué)、電化學(xué)和微生物發(fā)酵等方法不僅會造成資源浪費，還極易引發(fā)二次污染。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，造紙黑液中50%～60%的有機(jī)物質(zhì)與天然黃腐酸具有相似的光譜性質(zhì)，并被證明具有促進(jìn)植株生長、提高作物產(chǎn)量以及增強(qiáng)作物耐鹽脅迫的能力。如果將造紙黑液中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行回收利用，不僅有利于減少資源浪費，還能夠減輕排放過程中對環(huán)境造成的污染，對于維護(hù)工業(yè)-農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

專利申請?zhí)枮镃N201710765056.X，專利名稱為一種利用堿法制漿工藝產(chǎn)生的造紙黑液制備得到的有機(jī)肥及其制備方法的專利申請僅公開了將造紙黑液通過菌種發(fā)酵后與腐植酸混合制備成有機(jī)肥，并未有效提高黑液中活性官能團(tuán)含量，也未能降低其分子量。專利申請?zhí)枮镃N201610847821.8，專利名稱為一種從造紙黑液中高效提取黃腐酸類物質(zhì)的方法，雖公開了利用氧化劑氧化降低造紙黑液中有機(jī)物的分子量并增加羧基官能團(tuán)含量，但該方法并未提高耐脅迫相關(guān)的酚羥基以及其他促生含氮官能團(tuán)的含量，同時也缺乏在水稻耐鹽上的應(yīng)用。