1、腐植酸的概述腐植酸(HLniic acid,HA)是一种大分子有机弱酸，它不是单一的化合物，而是一组羟基芳香族羧酸的混合物。

其分子量在1000--20000之间，含阴离子多的一种电解质，由多糖类、蛋白质、比较简单的酚和金属元素结合而成，并存在酚羟基与醌基的相互转化，使其分子具有较高酌分子孔隙。

腐植酸具有良好的离子交换和催化作用、螯合能力和缓冲能力，又因其呈微细球形颗粒，故也有较强的吸附力。

腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。

与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用。

腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性。

腐植酸的组分根据其在溶剂中的溶解度或颜色可分为3个组分：黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸。

它们的分子量依次递增，且三者之间的物理化学性质存在较大差异。

腐植酸中可溶于水或稀酸的组分为黄腐酸；可溶于丙酮或乙醇的组分为棕腐酸；不溶于水或稀酸、丙酮或乙醇的组分为黑腐酸。

腐植酸广泛存在于土壤有机质、泥炭、褐煤、风化煤以及湖泊和海洋沉积物中。

煤经人工氧化(如用空气、臭氧或硝酸处理)可形成再生腐植酸，如煤用硝酸轻度氧化所得的产物称为硝基腐植酸。

提取的方法是先用酸处理,脱去部分矿物质,再用稀碱溶液萃取,萃取液加酸酸化,即可得到腐植酸沉淀。

腐植酸及其制品有多种用途。

在农业方面，与氮、磷、钾等元素结合制成的腐植酸类肥料（例如：用氨中和腐植酸可制成腐植酸铵肥料），具有肥料增效、改良土壤、刺激作物生长、改善农产品质量等功能；硝基腐植酸可用作水稻育秧调酸剂；腐植酸镁、腐植酸锌、腐植酸尿素铁分别在补充土壤缺镁、玉米缺锌、果树缺铁上有良好的效果；腐植酸和除草醚、莠去津等农药混用，可以提高药效、抑制残毒；腐植酸钠对治疗苹果树腐烂病有效。

在畜牧业方面，腐植酸钠用于鹿茸止血，硝基腐植酸尿素络合物作牛饲料添加剂也有良好的效果。

在工业方面，腐植酸钠用于陶瓷泥料调整；低压锅炉、机车锅炉防垢；腐植酸离子交换剂用于处理含重金属废水；磺化腐植酸钠用于水泥减水剂；腐植酸制品还用作石油钻井泥浆处理剂（见油田化学品）；提纯腐植酸用作铅蓄电池阴极膨胀剂。

中国有上述多种产品，应用比较广泛。

2、腐植酸的组成腐殖酸的元素组成非常复杂。

大量的研究表明，腐殖酸的主要元素有碳、氢、氧、氮、硫及磷。

其中，碳含量随着腐殖化程度的加深而增大，一般泥炭、褐煤和风化煤的碳含量分别约为50％、55％和60％，土壤胡敏酸碳含量为50％～60％，富里酸碳含量一般为40％～50％；氢等元素的含量则随腐殖化程度的加深而减少，土壤胡敏酸氧含量为30％．35％，富里酸氧含量为44．50％。

氢、氮和硫在土壤胡敏酸和富里酸中的含量大致相似，分别为4％～6％、2％。

6％和0％-2％。

腐殖酸属于高分子聚合物，分子结构非常复杂，单体中有芳核结构，芳核上有多种取代基(如含氧功能团和氨基酸功能团等)，并连接着多肽或脂肪族侧链；此外，也可能存在杂环态氮的结构，这部分氮较难分解，只有当芳核破坏后才能释放出来。

腐殖酸是一类不溶于水的以芳香核为主体、含有多种官能团结构的高分子有机酸性物质聚合体，它包括胡敏酸(黑腐酸+棕腐酸)和富里酸(黄腐酸)，广泛的存在于自然界中，是土壤中有机质的重要组成部分。

它与铵、钠、钾等一价碱金属物质化合后产生可溶于水的腐殖酸盐。

胡敏酸含碳52％、氢3％-4．5％、氧30％-39％、氮3．5％-5％。

一般认为其分子上含有四个羟基和三个酚羟基，使之具有较大的阳离子代换量，一般在300-500cmol／kg，因而具有了很好的保肥性，但其与二价的阳离子结合后的产物不溶于水，所以它是水稳性团粒结构形成时的不可缺少的物质。

富里酸(黄腐酸)的分子量较小，易于被生物吸收利用，其功能团含量较多，生理活性大，可直接溶于水。

这些特性就决定了它在农业上有较多的应用。

其作用主要为：①能缩小作物气孔的开张度，减少水分的蒸腾，使植物和土壤保持较多的水分，是一种优良的抗旱剂。

②提高多种酶活性和叶绿素含量，增加新陈代谢和光合作用，使糖分和干物质增多，从而提高作物抗冻和抗病等抗逆能力，提高作物产量，改善作物品质，是一种新型的植物生长调节剂。

③通过物理化学作用与农药形成农药、黄腐酸复合物。

这种复合物既降低了农药的毒性，又减少污染，提高药效，降低用量，是一种较好的农药缓释增效剂；④可络合微量元素，提高作物对微量元素的吸收能力；⑤能腐蚀钾长石等矿物使之释放出各种养分。

但它与一二价阳离子形成的盐能溶于水，不利于水稳性团粒结构的形成。

3、腐殖酸的分类（1）矿物腐殖酸：通过一定工艺从矿物中（如泥炭、煤炭）直接提取的腐殖酸，从藓类泥炭到草本泥炭再到木本泥炭，腐殖酸含量逐渐提高。

（2）生化腐殖酸（BFA）：是由作物秸秆、木屑、蔗渣等农业废弃物通过特殊微生物发酵工艺制取。

含有丰富的黄腐酸，还有氨基酸和多种微生物群，是一种混合物，堪称现代农业的绿色精灵。

3、腐殖酸的理化性质腐植酸有多种理化性质，简单的介绍下它的化学性质：1、弱酸交换作用：由于腐植酸分子结构中酸性基团上存在活泼氢，因而使腐植酸具有弱酸性。

腐植酸在酸性基团上的氢可以被Na+K+NH4+等一价金属离子置换而生成可溶性的腐植酸，也可与Ca2+Mg2+Cu2+Zn2+等二价金属离子交换，还可与放射性物质等吸附，絮凝，用于“三废”处理。

腐植酸阳离子交换量CEC：5-12mol/Kg、黄腐酸阳离子交换量CECV：500-600毫克/克。

2、络合与螯合作用：腐植酸络合螯合能力，黄腐酸＞棕腐酸＞黑腐酸；每克黄腐酸可结合Fe2O3750-890毫克，每克黑腐植酸可结合Fe2O3119-152毫克。

由于腐植酸具有缝合及螯合能力，因此，对改良土壤，活化土壤中的微量元素以及矿石的精选、稀有金属治练、重金属和放射性元素的废水处理、工业循环冷却水和离子交换软水处理等。

都具有重要意义。

3、氧化还原反应：腐植酸在不同条件下，具有氯化和还原两种性能，它的标准电位E0j+0.70V.腐植酸处在可逆的氧化－－还原体系范围，当Eo＞0.7V时，腐植酸起了电子给予体的作用，表现为还原性质，当Eo＜0.7V时，腐植酸起了电子体的作用，表现为氧化性质。

4、各种化学反应：腐植酸可与多种无机试剂反应，生成各种衍生物，这对腐植酸的改性处理和综合利用，有很大的指导意义。

可以水解、磺化、氯化、氧化降解、还原降解、综合反应。

腐植酸因为它的分子量和分子结构的复杂，有很多有性能尚待研究。

腐植酸对土壤的间接作用1、物理作用1)改善土壤结构2)防止土壤裂化和土壤被侵蚀。

3)增加土壤持水量，提高抗旱能力4)使土壤颜色变暗，有利于太阳能量的吸收2、化学作用1)调节土壤的PH值。

2)改善和优化植物对营养和水分的吸收3)在碱性条件下作为一种天然螯合剂与金属离子促进其根部吸收。

4)富含植物生长所必须的有机物和矿物质。

5)在根区保持溶解性的无机肥料，产减少其流失。

6)提高土壤阳离子交换容量。

7)使营养元素转化成易被植物吸收的状态8)加强植物对氮的吸收。

9)减少磷与Ca、Fe、Mg、Al反应的机会，使磷以有利于植物生长的状态存在。

10)有助于CO2从土壤碳酸钙中释放出来，能被光合作用利用11)有助于减少微量元素引起的植物萎黄病。

12)减少毒性物质在土壤中的有效性。

3、生物作用1)刺激土壤中有益微生物的成长和繁殖。

2)提高植物自然抵抗性，虫害的能力。

二、腐植酸的性能及其应用腐殖酸的吸附性能腐殖酸的吸附性能由于腐殖酸含有多种功能基，如羧基、醇羟基、酚羟基、羰基和甲氧基等，因而具有很高的反应活性(如吸附作用、络合作用、氧化还原作用)，能与环境中的金属离子、氧化物、氢氧化物、矿物质、有机质、有毒活性污染物等发生相互作用。

2.提取方法2．1酸抽提剂法。

童同家等采用酸抽提剂法从风化煤中提取了能满足汽车用蓄电池技术条件要求的腐殖酸。

其制备工艺：风化煤一加入稀硫酸一蒸汽煮沸—搅拌沉淀一取出上部液体一水洗oH5→沉淀物烘干→粉碎过筛→包装。

酸抽提剂法提取腐殖酸工艺简单，易于操作，生产周期短，而且省去碱法的碳酸物，因此酸法腐殖酸价格与碱法腐殖酸价格相比，约降低30％。

但酸抽提剂法提取的腐殖酸因含杂质太多，应用受到了限制。

2．2微生物溶解法。

微生物溶解法提取腐殖酸反应周期长，产率低但反应温和，可清洁转化，产物生物活性高，现主要处于试验研究阶段，离工业生产还有一定差距。

2．3碱溶酸析法。

目前主要采用碱溶酸析法即碱抽提剂法生产腐殖酸，方法十分简单而被广泛利用。

徐东耀等用硫酸溶液和氢氧化钠溶液从褐煤中提取了腐殖酸。

抽提部分的试验原理如下：R．(COOH)4+4NaOH→R-(COONa)4H20R-(COOH)4+2Na2C03→R-(COONa)4+2C02+2H20酸化部分的试验原理如下：R-(COONa)4+2H2S4→R-(COOH)4+2Na2S04由于某些原料中游离的腐殖酸含量不是很高，直接抽提腐殖酸的提取率很不理想。

为了提高腐殖酸的提取率，通常对原料先做预处理再进行碱溶酸析。

常用的预处理方法有空气氧化预处理、硝酸氧化预处理、超声波预处理3种。

针对特殊的原料，在提取腐殖酸的过程中可采用一些较为特殊的方法。

例如，对于水体沉积物而言，灰分较多，文启孝等用稀HCl、HF混合液对其进行了预处理，达到了降低灰分的目的。

土壤中腐殖质由难溶于水的钙、镁、铁、铝旧等离子络合，易溶于水的钾、钠等离子结合的腐殖质以及极少量游离态存在的腐殖质等组成。

杨敏等采用0．1mol／L焦磷酸钠和0．1mol／L氢氧化钠混合液提取腐殖质，可以将土壤中难溶于水和易溶于水的结合态腐殖质一次络合成易溶于水的腐殖质钠盐，从而比较完全地将腐殖质提取出来，再用盐酸溶液将腐殖酸沉降出来，采用碱溶酸析法提取的腐殖酸有机质含量较高；样品分子中芳香环和脂肪链上的羧基以及羟基中存在可离解的氢离子，使得腐殖质有酸度和交换容量，从而使其与许多有机物、无机物有发生作用的潜在能力。

产率的计算腐殖酸在强酸性溶液中可用重铬酸钾将其中的碳氧化成二氧化碳。

根据重铬酸钾的消耗量和腐殖酸的含碳比，可计算出腐殖酸的产率。

主要反应过程如下：R-(C00)4Ca2+Na~P20T-'-*R一(COONa)~+Ca2P207R-(C00)4Fe4(或A14)+3Na4P207→3R-(COONa)4+Fe4(或A14)(P207)。

2K2Cr：OT+SH2S04+3C→2K2S04+2Cr2(S04)3+3C02↑+8H20K2Cr207+7H2S04+6FeS04→K2S04+2Cr(S04)3+3Fe(S04)3+7H20该方法的优点是腐殖酸提取量较大，不足之处是重铬酸钾有毒，操作时有危险，而且步骤繁琐、复杂。