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1、木醋液的精制方法及其在农林生产上的应用第25卷第4期20o7年8月可再生能源RenewableEnergyResourcesVo1.25No.4Aug.2007木醋液的精制方法及其在农林生产上的应用周岭1I,蒋恩臣,张强,李伯松(1.华南农业大学生物质能研究中心,广东广州510642;2.塔里木大学农业工程学院,新疆阿拉尔843300)摘要:木醋液的性能越来越受到人们的重视,逐渐成为人们研究的热点.文章概述了木醋液精制方法的种类,原理和现状,并对其在农林生产上的应用作了详细的介绍,对木醋液的研究提出了相应的见解.关键词:木醋液:精制方法;农林生产:应用中图分类号:TK6;TQ45文献标志码:C

2、文章编号:1671-5292(2007)04-0056-05Thewoodvinegarrefining,thodsandtheirpplicationhnlngmemodsantheiraOOllcatlinagriculturalandforestryproductionrorestryPductionlZHOULing一,JANGEn-ehen,ZHANGQiang,LIBo-song(1.InstituteofBiomassEnergyResearch,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China;2.CollegeofA

3、griculturalengineering,TarimUniversity,Alar843300,China)木醋液又叫植物酸,是木材,木屑,稻壳,秸秆,板栗壳等干馏热解后的气体产物经过冷凝得到的液体组分.木醋液成分复杂.含有有机酸,醛,酮,醇,酚及其衍生物等多种有机化合物,其中酸为主要成分,还有胺类,甲胺,吡啶等少量碱类物质及Ca,Mg,Na,Fe等微量元素.木醋液各类成分具有不同的作用.因此应根据不同用途对木醋液进行精制.木醋液作为一种天然农业生产资料.不污染环境,对人畜无毒害作用.因此木醋液的各项性能逐渐被人们认识并得到重视.并被广泛应用于农业,林业,保健,食品等领域.本文对木醋液的精

4、制方法及其在农林上的应用作一概述.1精制方法的概况1.1精制方法的分类1.1.1静置分离法木醋液各成分的密度不同.静置几个星期或几年后,木醋液中不稳定的成分发生氧化,聚合作用而沉淀.吴哲诛通过静置方法,发现粗木醋液分为3层,上层为不稳定的木醋液,占10%15%(质量分数,下同),属于低沸点化合物;下层为有毒木醋液,占20%一30%,其中含有大量的木焦油和聚合物;中间的澄清部分是有效木醋液flJ.王海英通过试验发现.木醋液至少要静置6个月以上.才可以作为植物生长调节剂使用【2J.张文标,柏明娥通过试验发现,在不同静置阶段.原竹醋液的相对精制竹醋液总有机物含量减少,总酸含量降低而酸性增强31一由此

5、可见.静置分离法对木醋液理化性能的影响取决于静置时间的长短.该方法简单易用,但是时间较长.1.1.2蒸馏法蒸馏法就是利用混合物各成分沸点不同的特性对混合物进行分离的方法,该方法分为常压蒸馏法,减压蒸馏法.常压蒸馏是指在蒸馏过程中,首先将低沸点组分,醋酸与大量的水一同蒸馏出来,而后蒸馏出含有酚类的高沸点组分,再反复蒸馏已蒸馏出的馏分,以便除去较多的不稳定化合物和溶解焦油,馏分中化合物种类大为减少.闯志豪利用常压蒸馏法将温度从6O8O升到100oC,得到pH=1.53.7,密度为1.001g/ml以上的精制木醋液嘲.减压蒸馏法与常压蒸馏法不同,可通过调节减压程度,加热浴的温度来促进目的成分的馏出.

6、使用不同填料或卷压板精馏塔可以进一步提高混收稿日期:20070206.作者简介:周岭(1972一),女,博士研究生,主要从事生物质可再生利用的研究.E-mail:Zhouling690通讯作者:蒋恩臣(1960一),男,教授,博士生导师,主要从事生物质能源工程的研究.E-mail:ejiang?56?周岭.等木醋液的精制方法及其在农林生产上的应用合物的分离效果.吴哲诛认为典型的减压蒸馏是三步升温法,先是在98下收集各种馏分;然后慢慢升温到103oC,此时的馏分是有效木醋液;最后加速升温,收集沸点高于103oC的馏分【”.胡永煌,高慧,柏明娥研究发现.减压蒸馏能够得到所需要的具有活性的木醋液,竹

7、醋液馏分,从馏分稳定性来看,减压蒸馏和精馏效果较好6-81.张文标采用精馏法获得了高品质,高纯度的竹醋液,醋酸含量4.0%7.0%,甲醇含量<0.01%,苯酚含量<0.01%,可溶解焦油含量0.5%2.0%t31.但是胡永煌认为精馏塔结构复杂,投资大,操作难度高同.蒸馏法的缺点是在蒸馏过程中木醋液很多成分会消失.1.1.3活性炭吸附法(过滤法)活性炭吸附法的原理就是利用活性炭大的比表面积来吸附木焦油.王海英用木炭粉(木炭粉粒径0.5mm)处理虹吸后的木醋澄清液中的焦油,使其产生沉淀,木炭粉用量为虹吸后木醋澄清液质量的5%t2.柏明娥的研究表明,随着活性炭用量的增加,竹醋液颜色逐渐变

8、淡,总酸,折光率,溶解焦油含量逐渐降低,pH值逐渐增大81.1.1.4组合法通过简单精制单元的有机组合(即组合法),可以达到分离木醋液中各组分的目的.Shibataakira采用3个蒸馏釜相连的方法.将粗木醋液放在第一个蒸馏釜中,在100oC下减压蒸馏,然后静止10d,蒸馏液分为3层,将中间层装入第二蒸馏釜.在100oC下常压蒸馏到蒸馏液减半为止;将剩下的液体移到第三蒸馏釜中,在100120oC常压蒸馏.用这种装置可以得到去除高沸点致癌物的木醋液91.朴哲先将木醋液静置6个月,蒸馏1次,然后再静置40d,吸附1次,再经过2次蒸馏,2次吸附,便可达到精制的目的101.Miyagawatomio采

9、用的方法是先使用足量的活性炭粉(活性炭粉先用纯水清洗)吸附木醋液中的化学成分,在pH为2.5的条件下搅拌,过滤,再用乙酸乙酯的混合溶剂来提取有效成分【”】.1.1.5有机溶剂萃取法阮长青对采用离心,萃取,蒸馏的方法从糠醋液和糠焦油中提取乙酸的工艺进行了研究121.Brewater对低沸点有机溶剂萃取的过程进行了研究31,Suida进行了高沸点有机溶剂萃取的试验,使用的有机溶剂为异丙基醚,可以回收苯酚等物质1.1.6装置法通过改进提取,蒸馏,冷凝,干馏等装置可以精制木醋液.YoshiokaMasahiro用循环管连接干馏釜与蒸馏釜,在蒸馏釜内同时装备加热和搅拌装置,冷凝接受器可以直接加入炭粉【.

10、日本研究人员通过改进冷凝水的循环方式及加热,搅拌等结构,获得了品质均一的木醋液或竹醋液【51-91.闯志豪使用热管蒸馏装置精制木醋液.该装置包括蒸馏釜,过汽管和冷凝器3个部分2Ol.蒸馏釜采用了高导热性能的重力热管技术.冷凝器的冷却介质以自循环方式实现冷却.胡福昌,江新喜,张文标进行了竹醋液连续精制设备的研究【2l】,为实现工业化生产竹醋液奠定了基础.目前该方法在木醋液精制上的应用还比较少.1.1.7分配法该方法是利用木醋液含有酸性成分,中性成分,碱性成分等性质,通过改变木醋液的特性,把木醋液所含成分分成几组的方法,改变所使用药品种类,浓度等条件,如用酸,碱把木醋液的多种成分混合物划分成酸性,

11、酚类,羰基,中性及碱性物质成分,这是一种简单易行的方法.王海英利用分配法将原木醋液进行分离,分析了各组分的具体成分21.申凤善利用分配法将木醋液应用在水稻栽培中,比较了几种成分对水稻生长的影响阎.鲁京兰分别去除柞木干馏液和烧条干馏液中的酸类,酚类及醛酮类物质后,剩余混合物,原液木醋液均具有较强的抑菌效果.尤其是柞木干馏液对病蛙分离菌的抑制效果非常显着231.该方法为提取木醋液中活性成分提供了一定的理论依据.1.2精制工艺对木醋液理化性能的影响不同的木醋液精制方法对其理化性质影响的研究目前还比较少,已取得的研究成果见表1【0124H261.由表1可知,木醋液精制方法对其理化性能影响的研究还不完全

12、.不同的精制方法得到的产物的理化性质有较大的区别.要根据具体情况选择精制方法.?57?可再生能源2007.25(4)2木醋液在农林生产上的应用2.1植物生长上的应用吴小东利用木醋液,蒸馏水,EM等浸种后,发现苗期形态特征,各项抗旱指标都显示了不同的差异,表明木醋液抗旱效果不明显.朴志焕用木醋液进行了刺五加绿枝扦插试验,结果表明生根效果不好.王国义用木醋液进行了10个树种的绿枝扦插试验,结果表明木醋液对植物生长具有不同的作用.龙振东,许淑琼在有机青花菜,草莓植株的栽培中.用1000倍木醋液稀释液进行叶面喷雾追肥,效果比较好f31】.张利军,杨猛,王稳用木醋液作食用菌侧耳添加剂.明显提高了菌产量:

13、在慈菇上喷施的最佳浓度为600700倍稀释液;低浓度木醋液对金针菇生长有促进作用,高浓度木醋液有抑制作用,最适浓度为0.01%0.10%:以0.06%木醋液浸香姑子实体一夜.子实体产量有显着增加321俐.马承惠用不同浓度的木醋液处理华北落叶松种子,发现木醋液具有促进种子萌发的作用,随着木醋液浓度的减小,促进作用逐渐增强阁.于学军用木醋原液和处理后的木醋液喷洒12年生幼苗水曲柳,大青杨,落叶松和药用植物五味子幼苗叶面.发现2种液体对苗木生长均有显着的促进作用.曲再红向土壤中加入木醋液后.土壤微生物的数量明显增加.番茄的株高和株重也有明显变化371.陈杰试验研究了用木醋液替代生产上最常用的硝酸来调

14、节营养液的酸碱度.与用硝酸调节营养液酸碱度的对照相比,生菜的光合速率,水分和养分的吸收以及生长都不存在显着差异f38】.申凤善研究发现,去除木醋液中醛酮类物质后的余液(主要成分为酚,酸类及其衍生物)对水稻发芽,幼苗期生长有明显促进作用.张建明用木醋液处理水稻种子并在秧苗期与其它生育期进行叶面喷雾处理,发现木醋液对水稻发芽率和秧苗素质未有明显的作用.有一定的增产效果.刘景珍研究发现,在生态稻的全生?58?育期,木醋液的促生长作用最明显.总之.采用不同的作用方式.不同的配比浓度.针对不同的植物及其不同器官和生长期.木醋液对植物的作用效果是不同的.2.2杀虫抑菌的应用张全国选用木醋液与沼液配制成复合

15、型杀虫剂,试验表明对杀灭蚜虫具有显着效果f41.王俊珍用木醋液按照1:50的比例稀释后在作物上喷洒防治虫害.用此种比例的木醋液浸种.用500倍稀释液进行播前灌溉可代替土菌消,百菌清等农药实施无农药防治.全柄武在苦参碱中加入不同浓度的乳化剂和木醋液,试验表明,菜青虫在少量取食带有苦参碱的叶片后,生长发育受到抑制,叶蝶表现出不同的拒食活性.拒食率显着高于化学药品氧化乐果的处理【43.孙剑华在卡死克中加入木醋液防治斜纹夜蛾,试验表明,稀释300,400倍的木醋液防治效果最好.石延茂利用木醋液防治花生根结线虫病,用36.91%37.71%木醋液灌根,处理土壤,结果表明,木醋液虽然不能真正杀死花生根结线

16、虫,但能降低其活性,推迟线虫侵染期,减轻危害f45J.石延茂还研究了浓度为15.0240.0Ig/mL的木醋液,随着浓度的提高,木醋液对花生网斑病菌和黑斑病菌的抑制作用增强.姜佰文的研究结果表明,用木醋液喷施水稻叶面,使稻瘟病发病率降低了11.70%,用200300倍木醋液稀释液在播前或播后浇灌可防治水稻文枯病.进行叶面喷施可防治西瓜枯萎病和黄瓜霜霉病.效果比常用药显着.许淑琼用木醋液喷施草莓试验地,3d内食叶害虫减少,但3d后与对照相当.这可能与木醋液具有浓烈的烟薰酸味有关f31.鲁京兰研究表明.木醋液具有较强的抑菌效果,尤其是柞木干馏液对病蛙分离菌的抑制效果更加显着.张丽萍用木醋液防治霉菌

17、,腐朽菌,结果表明木醋液可用作中药材防霉剂.日本研究人员对木醋液在林业上的应用进行了大量的研究,结周岭.等木醋液的精制方法及其在农林生产上的应用果表明,将木醋液和木炭粉按一定比例混合后.对树木的茎,叶及根系发育有显着的促进作用.2.3土壤添加剂的应用邹德乙在探索常规生物发酵法的改进技术时发现,采用500倍木醋液稀释液对草炭发酵有明显的分解作用.张建明研究发现,混合施用木醋液与氮素肥料.可提高水稻对氮素的利用效率.曲再红分别将木醋液,白菜汁,草木灰等8种物质与有机肥混合.施加到土壤中.观察对土壤微生物的影响.结果表明,木醋液与有机肥配制的土壤添加剂在施入土壤中15d后.土壤细菌,土壤放线菌和土壤

18、真菌数量增长率最大.分别为1131.94%,191.67%和348.19%t5”杜相革研究了木醋液对土壤微生物的作用.结果表明.土壤微生物数量与木醋液不相关,木醋液能起到增加土壤微生物数量的作用,可能是多种物质综合作用的结果.2.4其他应用Schorner用酸性的电解水,木醋液与粗糠的混合物处理小橘子.结果表明.所有处理可溶解固体含量为10.410.7brix53.杜娟研究了施用木醋液和多菌灵对番茄品质的影响.结果表明.施用木醋液,多菌灵等杀菌剂后.番茄品质下降.但施用木醋液的番茄品质要优于施用多菌灵的番茄品质.李太元对引起林蛙红腿病的病原体进行了分离,鉴定及药敏试验.发现该菌对木醋液较敏感_

19、55j.Mekbungwan将炭粉和木醋液的混合液(体积比4:1)按一定比例加入到小猪饲料中.提高了小猪肠道的消化吸收功能.从而使小猪饮食效率增加.3小结木醋液用途广泛.因此.应对木醋液的精制工艺及其在农林生产上的应用展开更深入的研究笔者认为应重点开展以下方面的研究工作木醋液的精制工艺:木醋液成分复杂且不稳定.应系统地研究不同精制工艺对木醋液成分的影响,从而为木醋液的具体应用提供理论基础:木醋液的精制,目前主要集中在粗木醋液的分离和提纯.对木醋液产生阶段的优化条件研究不够,笔者认为可以在热解阶段通过催化剂作用获得品质优良的木醋液;现阶段木醋液精制工艺多局限于简单的单一单元操作.多个单元优化组合

20、研究较少,应开发研制系统的木醋液精制工艺:应研制开发连续生产木醋液的精制装置,为工业化生产奠定基础;还需进一步深入研究木醋液的热解机理木醋液在农林生产上的应用:木醋液在各种植物上的喷洒试验.多是研究木醋液的喷施浓度与植物生长之间的关系.木醋液对不同植物不同器官的作用的研究比较少;木醋液对植物生长促进机理研究较少,抑制机理的研究尚属空白;木醋液作用效果活性成分的提取尚属空白;木醋液在杀虫或抑菌方面产生的作用效果是拒食,驱避,触杀还是胃毒等现象的研究较少;木醋液在畜禽饲料加工,畜禽养殖业方面的应用研究鲜有报道.参考文献:1吴哲洙,王思宏,木醋液精制方法的探讨lJJ.延边大学(自然科学版),2003

21、,29(3):204207.2王海英.木醋液对植物生长调节机理研究D.哈尔滨:东北林业大学,2005,3张文标,华毓绅.高纯度竹醋液生产和加工工艺的研究lJJ.林产化学与1二业,2003,23(3):4650.4柏明娥,陈顺伟.藏过程对竹醋液组分及其含量的差异分析lJJ.竹子研究汇刊,2005,24(3):3640.5闯志豪.木酢液的提取和精制J.农村实用工程技术,2002(2):30.6胡永煌.竹炭,竹醋液生产技术及应用开发研究进展lJJ.林产化学与工业,2002,22(3):7983.7高慧,高学辉.竹醋液精制方法探讨lJJ.经济林研究,2004,22(3):3941.8柏明娥,陈顺伟.不

22、同精制工艺对竹醋液理化性质的影响lJJ.林产化工通讯,2005,39(2):2527.9SHIBATAAKIRA.ENOMOTOYUJI.PyroligenousacidP1.Japan:W00208357,20020131.10朴哲,闫吉昌.木醋液的精制及有机成分研究lJJ.林产化学与工业.2003,23(2):1720.11MIYAGAWATOMI.ProductionofhighqualitypyroligneousacidmateralP.Japan:JP11269469,19991005.12阮长青,方明.稻壳干馏液体产品制取乙酸及药用糠馏油lJJ.黑龙江八一农垦大学,2000,12

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