摘要：【目的】腐殖酸的生物活性与其羧基含量密切相关,本文以过氧化氢为氧化剂,采用响应面模拟法研究获取提高腐殖酸羧基含量的最佳反应条件。【方法】以风化煤腐殖酸为原料,6%过氧化氢为氧化剂,选取pH、反应时间和液固比为自变量进行单因素试验,以腐殖酸羧基的红外光谱峰面积为响应值,根据响应面模拟(Box-Benhnken)试验设计原理,采用三因子四水平的分析法模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,优化过氧化氢提高腐殖酸羧基含量的反应条件。以650FTIR傅里叶红外变换光谱仪测定并计算了产物中腐殖酸的羧基峰面积。【结果】在pH因素试验中,腐殖酸羧基含量在pH为7时达到最大值,与未处理腐殖酸相比,腐殖酸羧基含量提高了192.2%。随着反应时间的延长,腐殖酸羧基的含量在反应时间为120 min时达到最大值,并随着反应时间的延长呈现下降的趋势,与未处理腐殖酸相比,在反应时间为180和240 min时,腐殖酸羧基含量可分别提高83.0%和48.5%。腐殖酸羧基含量随液固比的增加呈先下降后上升的趋势,在液固比为0.4∶1时达到最大值。在响应面优化试验中,回归模型具有高度显著性,方程对试验拟合度较高,可对腐殖酸羧基含量进行分析和预测,各因子对腐殖酸羧基含量的影响大小依次是pH>液固比>反应时间。响应面分析图表明,pH对腐殖酸羧基含量有显著影响,pH、液固比和反应时间任意两因子之间交互作用不显著。【结论】以过氧化氢为氧化剂,对腐殖酸羧基基团影响最显著的条件是反应过程中的pH,其次是反应时间和液固比。在反应温度为100℃条件下,过氧化氢氧化提高腐殖酸羧基含量的最佳反应条件为pH 7.49、反应时间114.84 min、液固为0.39∶1,在该条件下得到的羧基含量预测值与实际值误差率仅为1.4%。

关键词：腐殖酸 腐殖酸羧基 过氧化氢 响应面 

单位：吉林农业大学资源与环境学院; 吉林长春130118; 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室; 北京100081