沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，属于组分分离及土壤治理技术领域。本发明专利技术由沙柳同时制备黄酮、半纤维素、木质素、纤维素等，而且通过低温高压、多次汽爆、生物酶解、有机溶媒等措施精炼出了高纯度、高完整性、高质量的上述沙柳组分。工艺中产生的废渣、废水分别制备成了生物有机肥和土壤营养液，用于治理沙漠土壤，收到了很好的效果。本发明专利技术在实施时，可以新建，也可以充分利用现有众多的已经或频临倒闭的造纸制浆企业，在其车间、设备、设施等基础上稍加改造即可进行生产；投入小、周期短、易推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及组分分离及土壤治理
，特别涉及一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法。
技术介绍
沙柳属灌木或小乔木，为沙漠植物；沙柳生长迅速，枝叶茂密，根系繁大，枝条丛生不怕沙压，是固沙保土的主力树种，主要分布在我国的内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、青海、四川等地。沙柳这种沙生灌木能像割韭菜一样，具有“平茬复壮”的生物习性，三年成材，越砍越旺，这是沙柳的本性。这种本性决定了沙柳的巨大利用价值和环保价值。沙柳作为中国沙荒地区造林面积最大的树种，目前的利用局限于纸板、造纸、薪炭。沙柳生物组分众多。据检测，沙柳含有的生物组分（质量分数）包括纤维素50.1%、半纤维素18.2%、木质素22.3%以及色素（如黄酮）、淀粉、蛋白、无机质等；而且沙柳属于针叶木，其纤维特性非常优良。黄酮是一大类天然色素家族，其最本质的生理功能为抗氧化作用。黄酮类化合物作为功能性成份的作用越来越重要，其对人类的主要作用有：抗肿瘤、抗过敏、抗病毒、增强免疫力、改善心脑血管、调节内分泌、延缓衰老等。黄酮中最为人知的是大豆异黄酮。沙柳是制备黄酮的优良原材料。沙柳单一组分的分离、炼制、利用是没有价值或者价值比较低的，只有坚持“多层级分离、多层次利用”的理念，才能真正发挥沙柳这一生物资源的价值所在。另外，沙柳本身可以防风、固沙、保土，却不能从根本上治理沙漠。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种可有效提取沙柳中黄酮类物质以及木质素、半纤维素、纤维素并获得生物有机肥以及土壤营养液的沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法。本专利技术的技术方案为：一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，包括步骤：A黄酮的提取与精炼A1）沙柳粉碎后置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至罐内压力至1-5MPa，保压20-120分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；A2）将所述沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末1-25倍体积的乙醇，通入惰性气体，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5MPa，16-20℃下保压20-180分钟后喷放；A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至研磨磨中磨浆；A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一；A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液；A6）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品。B半纤维素的提取与精炼B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入1-20倍滤渣一质量的水，加入碱至碱液浓度为1%-10%，通入水蒸汽，待温度升至60-100℃时停止通水蒸汽；通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入惰性气体和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为70-100℃、压力为0.5-1.5MPa，保温保压10-120分钟；B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至研磨磨中磨浆；B3）固液分离得滤渣二和滤液二；B4）向滤液二中加入滤液二1-10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三；B5）滤渣三采用稀碱液溶解后，加入乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四；B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品。C木质素的提取与精炼C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1-20倍的水，向蒸煮锅内通入惰性气体，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶，酶解10-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-80分钟；然后通入蒸汽升温至60-70℃，保温2-20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃；C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%-80%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为80-120℃、压力为0.5-2MPa，保温保压60-200分钟后喷放；C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数40%-90%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二；C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品。D纤维素的提取与精炼D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的碱液洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六；D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八1-10倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.1%-0.5%，于50-80℃下保温10-120分钟；D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为2%-5%，进行漂白处理；D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品。E生物有机肥和土壤营养液的制备E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184以及分泌纤维素酶的木霉菌液；不断通入空气、充分混合，25-35℃下发酵12-48小时；E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八；E3）滤渣八继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗1-6遍，自然发酵10-60天，即得生物有机肥；E4）调节滤液八的pH至6-8，即得土壤营养液。作为优选方案，步骤A1）中沙柳粉碎过程隔绝空气。黄酮易被氧化，隔绝空气处理，可以保证黄酮的完整性。作为优选方案，步骤C1）中，所述微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株，即得地衣芽孢杆菌B5184。进一步的，地衣芽孢杆菌B5184扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。进一步的，所述复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:1-3；所述复合蛋白酶的加入量满足每千克干基滤渣二400-800U；所述常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基滤渣二300-700U。作为优选方案，步骤D1）中所述梯度浓度的碱液的质量浓度梯次为10%、6%、3%和1%；所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液或氨水中的一种。作为优选方案，步骤E1）中，地衣芽孢杆菌B5184的初始密度为500-5000个细胞/升，木霉菌的初始密度为300-3000个细胞/升。所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液在沙漠土壤治理中的应用。所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理沙漠土壤的方法，包括步骤：1）以50-300kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以50-70厘米的深度深翻；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于，包括步骤：A黄酮的提取与精炼A1）沙柳粉碎后置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至罐内压力至1‑5 MPa，保压20‑120分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；A2）将所述沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末1‑25倍体积的乙醇，通入惰性气体，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1‑5 MPa，16‑20℃下保压20‑180分钟后喷放；A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至研磨磨中磨浆；A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一；A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液；A6）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品；B半纤维素的提取与精炼B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入1‑20倍滤渣一质量的水，加入碱至碱液浓度为1%‑10%，通入水蒸汽，待温度升至60‑100℃时停止通水蒸汽；通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入惰性气体和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为70‑100℃、压力为0.5‑1.5 MPa，保温保压10‑120分钟；B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至研磨磨中磨浆；B3）固液分离得滤渣二和滤液二；B4）向滤液二中加入滤液二1‑10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三；B5）滤渣三采用稀碱液溶解后，加入乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四；B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品；C木质素的提取与精炼C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1‑20倍的水，向蒸煮锅内通入惰性气体，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶，酶解10‑80分钟；随后加入常温型α‑淀粉酶，酶解10‑80分钟；然后通入蒸汽升温至60‑70℃，保温2‑20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α‑淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α‑淀粉酶，所述常温型α‑淀粉酶的适宜温度为22‑35℃；C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%‑80%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为80‑120℃、压力为0.5‑2MPa，保温保压60‑200分钟后喷放；C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数40%‑90%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二；C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品；D 纤维素的提取与精炼D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的碱液洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六；D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八1‑10倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.1%‑0.5%，于50‑80℃下保温10‑120分钟；D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为2%‑5%，进行漂白处理；D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品；E生物有机肥和土壤营养液的制备E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α‑淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184以及分泌纤维素酶的木霉菌液；不断通入空气、充分混合，25‑35℃下发酵12‑48小时；E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八；E3）滤渣八继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗1‑6遍，自然发酵10‑60天，即得生物有机肥；E4）调节滤液八的pH至6‑8，即得土壤营养液。...

【技术特征摘要】
1.一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于，包括步骤：A黄酮的提取与精炼A1）沙柳粉碎后置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至罐内压力至1-5MPa，保压20-120分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；A2）将所述沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末1-25倍体积的乙醇，通入惰性气体，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5MPa，16-20℃下保压20-180分钟后喷放；A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至研磨磨中磨浆；A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一；A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液；A6）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品；B半纤维素的提取与精炼B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入1-20倍滤渣一质量的水，加入碱至碱液浓度为1%-10%，通入水蒸汽，待温度升至60-100℃时停止通水蒸汽；通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入惰性气体和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为70-100℃、压力为0.5-1.5MPa，保温保压10-120分钟；B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至研磨磨中磨浆；B3）固液分离得滤渣二和滤液二；B4）向滤液二中加入滤液二1-10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三；B5）滤渣三采用稀碱液溶解后，加入乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四；B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品；C木质素的提取与精炼C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1-20倍的水，向蒸煮锅内通入惰性气体，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶，酶解10-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-80分钟；然后通入蒸汽升温至60-70℃，保温2-20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃；C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%-80%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为80-120℃、压力为0.5-2MPa，保温保压60-200分钟后喷放；C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数40%-90%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二；C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品；D纤维素的提取与精炼D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的碱液洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六；D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八1-10倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.1%-0.5%，于50-80℃下保温10-120分钟；D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为2%-5%，进行漂白处理；D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品；E生物有机肥和土壤营养液的制备E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹吉祥，
申请(专利权)人：济南米铎碳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37