【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法及装置，属于土壤分析与检测。
技术介绍
1、近年来，为了深入理解土壤有机碳的组成及其循环机制，科研人员的大量工作专注于将土壤有机质细分成具有特定意义的组分；其中，根据形态和功能上的差异，将土壤有机质划分为颗粒有机质（particulate organic matter, pom）和矿物结合态有机质（mineral-associated organic matter, maom）被认为是理解和预测土壤有机碳动态的最佳途径之一；因而，高效准确地划分土壤pom和maom是开展土壤有机质及土壤碳循环研究的前提和必要条件。
2、在常规实验操作中，土壤pom和maom的分离通常采用粒径分级和密度分级两种方法；粒径分级利用简单的湿筛法将土壤中粒径大于53μm的部分收集为pom，小于53μm的收集为maom；密度分级则通过离心将土壤中密度小于1.65g/cm3的部分收集为pom，大于1.65g/cm3的收集为maom；lavallee等人指出依赖单一的物理分级方法会导致实验结果存在一定的偏差，如使用粒径分级所分离出的maom含有部分细颗粒态有机质（fine particulateorganic matter, fpom）；同样地，用密度分级所分离出的maom会含有部分重质颗粒态有机质（heavy particulate organic matter, hpom）；因此，综合运用粒径分级和密度分级的方法，并探究其最佳结合方式以分离土壤pom与maom，对于确保土壤组分的准确分
3、在进行土壤中pom与maom分离的实验时，研究人员可综合运用粒径分级和密度分级的方法；具体而言，实验中可采用两种不同的操作流程：先密度分级后粒径分级以及先粒径分级后密度分级；尽管这两种操作流程在实现pom与maom分离效率方面无显著差异，但不同操作顺序对实验步骤的安排和设备集成的可行性会产生不同的影响；其中专利公开号为cn116060432a的专利技术专利申请公开了一种物理分离土壤不同有机质组成的方法，该专利技术专利申请采用的实验顺序是先密度分级后粒径分级，其专利技术的优点在于在粒径筛分pom和maom之前通过密度分离法区分出轻质有机碳，准确性高，尽管如此，该方法在筛分土壤中的pom和maom时，采用先密度分级后粒径分级的步骤也存在一些局限性：（1）涉及多次的抽滤、冲洗、干燥等步骤，当需要处理多个土壤样本的情况下，该方法存在操作繁琐且耗时长等问题；（2）采用先进行密度分级后粒径分级的流程，导致了离心步骤需置于湿筛作业之前，这使得在单一装置上实现工作流程的集成化变得较为困难；且鉴于目前缺乏专门用于分离土壤pom和maom的实验装置，普遍采用标准实验筛网、振荡摇床、锥形瓶等多种常规设备进行人工操作，迫切需要开发一种基于先进行粒径分级后密度分级以分离pom和maom的专用实验装置。
4、但现实土壤中pom与maom通常是团聚在一起，如果先进行粒径分级后密度分级，如果在粒径分级的过程中pom与maom没有得到很好的分散，就会导致有部分maom因团聚成大颗粒被筛分到pom中，导致最终的分级结果不准；因此，通常在进行粒径分级时需要先利用分散剂对土壤进行分散处理，但现有技术中常用的分散剂为土壤分散剂在分散土壤的过程往往会产生毒性位置，不利于对所分离后土壤的后续研究与分析，比如：传统的土壤分散剂六偏磷酸钠（(napo3)6）容易与土壤中金属离子形成络合物而导致的生物毒性，不利于后续微生物群落测定等实验的进行。
技术实现思路
1、本专利技术提出的是一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法及装置，其目的旨在将粒径分级与密度分级相结合，克服现有技术无法将粒径分级与密度分级相结合对土壤颗粒态有机质(pom)和矿物结合态有机质(maom)进行分离的问题。
2、本专利技术的技术解决方案：一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，该方法包括粒径分离和密度分离，通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离。
3、进一步地，所述通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离，具体包括：
4、步骤1）、将待分离的土壤与壳聚糖-bcn纳米颗粒水溶液进行搅匀混合形成待分离的土浆；
5、步骤2）、通过筛网从待分离的土浆中分离出土壤粗团聚体；
6、步骤3）通过密度分离的方式从步骤2）分离出土壤粗团聚体后剩下的土浆中分离出土壤细团聚体。
7、进一步地，所述步骤3）中密度分离之前向分离出土壤粗团聚体后剩下的土浆中添加多钨酸钠溶液。
8、进一步地，所述壳聚糖-bcn纳米颗粒的制备方法包括：
9、步骤（1）制备bcn纳米颗粒；
10、步骤（2）制备壳聚糖-bcn纳米颗粒分散剂。
11、进一步地，所述步骤（1）制备bcn纳米颗粒，具体包括：
12、步骤（1-1）将三氧化二硼和三聚氰胺溶解在蒸馏水中并放入恒温水浴锅中磁力搅拌形成第一混合物；
13、步骤（1-2）将第一混合物转移至置于鼓风干燥箱中干燥，将所得粉末置于带盖坩埚中，放入马弗炉中煅烧，得到bcn纳米颗粒。
14、进一步地，所述步骤（2）制备壳聚糖-bcn纳米颗粒分散剂，具体包括：
15、步骤（2-1）将壳聚糖加入到乙酸水溶液中搅拌形成壳聚糖溶液；
16、步骤（2-2）将步骤（1）制备的bcn纳米颗粒分散在蒸馏水中并超声形成bcn溶液；
17、步骤（2-3）将bcn溶液逐滴添加到壳聚糖溶液中搅拌，并用氢氧化钠调节ph并形成沉淀，洗涤沉淀物后冷冻干燥制得壳聚糖-bcn纳米颗粒分散剂。
18、进一步地，所述步骤（1-1）中将三氧化二硼和三聚氰胺溶解在蒸馏水中的质量浓度分别为60 g/l～70 g/l、70 g/l～80 g/l；所述步骤（1-1）中恒温水浴锅温度为60℃～80℃；所述步骤（1-1）中磁力搅拌时间优选为8h～24h；所述步骤（1-2)中将第一混合物转移至置于鼓风干燥箱中干燥时，干燥的温度为60℃～80℃、干燥时间为12h～24h；所述步骤（1-2）中放入马弗炉中煅烧时，煅烧的温度为1000℃～1200℃、煅烧时间为3h～5h。
19、进一步地，所述步骤（2-1）中所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为2.5 g/l～3g/l；所述步骤（2-1）中乙酸水溶液中乙酸与水的体积比为1:60～1:40；所述步骤（2-2）中bcn溶液中bcn的质量浓度为7 g/l～9 g/l；所述步骤（2-3）中bcn溶液与壳聚糖溶液的体积比为1:1～3:2；所述步骤（2-3）中用氢氧化钠调节ph的ph范围为8～10；所述步骤（2-3）中洗涤后冷冻干燥制得壳聚糖-bcn纳米颗粒分散剂时冷冻干燥的温度为-50℃～-20℃、干燥时间为16h～24h。
20、一种土壤颗粒态有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是包括粒径分离和密度分离，通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离。
2.根据权利要求1所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤3）中密度分离之前向分离出土壤粗团聚体后剩下的土浆中添加多钨酸钠溶液。
4.根据权利要求2所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述壳聚糖-BCN纳米颗粒的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（1）制备BCN纳米颗粒，具体包括：
6.根据权利要求4所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（2）制备壳聚糖-BCN纳米颗粒分散剂，具体包括：
7. 根据权利要求5所述的
8. 根据权利要求6所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（2-1）中所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为2.5 g/L～3 g/L；所述步骤（2-1）中乙酸水溶液中乙酸与水的体积比为1:60～1:40；所述步骤（2-2）中BCN溶液中BCN的质量浓度为7 g/L～9 g/L；所述步骤（2-3）中BCN溶液与壳聚糖溶液的体积比为1:1～3:2；所述步骤（2-3）中用氢氧化钠调节pH的pH范围为8～10；所述步骤（2-3）中洗涤后冷冻干燥制得壳聚糖-BCN纳米颗粒分散剂时冷冻干燥的温度为-50℃～-20℃、干燥时间为16h～24h。
9.一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离装置，其特征是包括土-水混合模块（1）、筛网（2）、湿筛监测模块（3）、细团聚体收集盒（4）、密度分级预处理模块（5）；所述土-水混合模块（1）位于筛网（2）和湿筛监测模块（3）的上方，所述筛网（2）布置在土-水混合模块（1）和湿筛监测模块（3）之间实现土壤颗粒的粒径分级；所述细团聚体收集盒（4）位于湿筛监测模块（3）的下方，并且细团聚体收集盒（4）安装在密度分级预处理模块（5）的顶部。
10.根据权利要求9所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离装置，其特征是所述的土-水混合模块（1）包括开关滑杆（11）、浆式搅拌器（12）、直行控制阀（13）、输水软管（14）；所述开关滑杆（11）用于在添加土样和相关溶液时使土-水混合模块（1）处于开启状态，而在土-水混合工作进行时则使土-水混合模块（1）处于密闭状态；土-水混合模块（1）通过浆式搅拌器（12）完成待分离的土壤与壳聚糖-BCN纳米颗粒的搅匀混合工作，待分离的土壤与壳聚糖-BCN纳米颗粒的质量比为100：（0.5～2）；同时，浆式搅拌器（12）设有喷水孔，并通过输水软管（14）与外部水源连接；所述筛网（2）为53μm粒径筛网；所述的湿筛监测模块（3）通过伸缩支撑杆（31）与筛网（2）相连；在湿筛监测模块（3）的内壁配置了磁吸节点端（32），磁吸节点端（32）用于自动吸附浊度传感器（33）、液位传感器（34）和流速传感器（35）；所述密度分级预处理模块（5）配备有振荡平台（51），振荡平台（51）用于放置细团聚体收集盒（4）；振荡平台（51）上还设置了两条线式输送带（52）；密度分级预处理模块（5）还配备有控制面板（54）和一个220V电源接口（53）。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是包括粒径分离和密度分离，通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离。
2.根据权利要求1所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤3）中密度分离之前向分离出土壤粗团聚体后剩下的土浆中添加多钨酸钠溶液。
4.根据权利要求2所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述壳聚糖-bcn纳米颗粒的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（1）制备bcn纳米颗粒，具体包括：
6.根据权利要求4所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（2）制备壳聚糖-bcn纳米颗粒分散剂，具体包括：
7. 根据权利要求5所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（1-1）中将三氧化二硼和三聚氰胺溶解在蒸馏水中的质量浓度分别为60g/l～70 g/l、70 g/l～80 g/l；所述步骤（1-1）中恒温水浴锅温度为60℃～80℃；所述步骤（1-1）中磁力搅拌时间优选为8h～24h；所述步骤（1-2)中将第一混合物转移至置于鼓风干燥箱中干燥时，干燥的温度为60℃～80℃、干燥时间为12h～24h；所述步骤（1-2）中放入马弗炉中煅烧时，煅烧的温度为1000℃～1200℃、煅烧时间为3h～5h。
8. 根据权利要求6所述的一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法，其特征是所述步骤（2-1）中所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为2.5 g/l～3 g/l；所述步骤（2-1）中乙酸水溶液中乙酸与水的体积比为1:60～1:40；所述步骤（2-2）中bcn溶液中bcn的质量浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱进，刘寅，刘本勇，徐洋洋，李建雄，徐凯琳，陆卞和，沈俊炜，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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