一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法技术

本发明专利技术涉及乳酸制备技术领域，尤其是一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，通过采用改性赤泥催化降解生物质原料，使得生物质原料的范围被大幅度的拓宽，能够有效的降低乳酸制备的原料成本；而且采用的改性赤泥是通过氧化铝工业生产过程中产生的废弃物赤泥进行改性制备而得，能够有效的将废物回收利用，降低乳酸制备成本，而且采用改性赤泥进行催化降解制备乳酸的周期大幅度的缩短，使得在300Min以内能够完成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及乳酸制备
，尤其是一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法。
技术介绍
乳酸是用途很广泛的有机酸，在食品、制药、饲料、农药、日用化工、皮革和纺织等领域均得到了广泛的应用。容易采用化学方法转化成乳酸酯、丙酮酸、丙烯酸、丙二醇等各种香料用化学品，是香料制备的重要原料之一，尤其是乳酸可用于制备可生物降解的聚乳酸高分子材料。目前，工业上对乳酸的制备方法主要采用生物发酵制备，生物发酵是利用含有淀粉的生物质，如玉米等为原料，在乳酸菌作用下发酵降解为乳酸，而这些原料成分均为动物食用的粮食，其价格昂贵，并在制备乳酸过程中的发酵时间较长，使得获得乳酸的成本较高。为了缩短乳酸发酵制备周期，降低乳酸制备成本，采用催化剂催化发酵农林废弃物中的纤维素，使得纤维素组分降解制备乳酸。这一过程中，采用的原料中的纤维素组分，发生水解生成葡萄糖，再通过催化剂的作用发生分子结构异构化、逆醛醇缩合、脱水重排等一系列反应生成乳酸；通常采用的催化剂为碱性物质，如氢氧化钠、氢氧化钡、VOSO4、Pb(NO3)2等。但是，对于上述的化学催化法制备乳酸的技术未实现工业化，其主要原因在于：采用的催化剂的成本较高，并且容易给环境带来污染，甚至催化发酵处理过程中的效率较低，并且大多数都是可溶性盐，其不仅价格昂贵，而且具有较强的毒性，难以与产物分离，造成乳酸化学催化制备过程中，造成乳酸的品质较差，而且还会给环境带来严重的污染。除此之外，现有技术中也没有任何关于拜耳法赤泥作为乳酸化学催化制备过程中的催化剂来使用的报道；虽然现有技术中，有关于拜耳法赤泥的改性处理方案，但是对于拜耳法赤泥改性的方案主要应用于对污水等废弃物进行处理，或者应用于水泥制备过程中作为填料，或者应用于制备能够处理污水等废弃物的含镍的催化剂等等。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法。具体是通过以下技术方案得以实现的：制备乳酸过程中，采用改性赤泥催化降解生物质原料制备乳酸。而赤泥是铝化工工业的废弃物，其价格低廉、来源广泛，容易回收，并且通过赤泥的改性处理后，其不仅对于污水等废弃物具有催化效果，而且还能够催化降解生物质原料中的纤维素，促进葡糖糖等小分子糖物质的生成，并且促进糖分子的结构异构化、逆醛醇缩合、脱水重排等一系列反应的进程，使得其生成乳酸，因此，采用改性赤泥进行催化降解生物质原料制备乳酸，能够使得变废为宝，降低乳酸制备成本，提高乳酸品质。而采用的生物质原料不仅可以采用至少包含果糖、葡萄糖、蔗糖、菊芋、麦芽糖、淀粉、纤维素等糖类物质的人或动物的食物类生物质原料，而且还能够采用对农林废弃物中，不能够作为人或动物食物类生物质原料进行乳酸的降解制备，有效的提高了乳酸原料的来源，降低了乳酸制备的成本。生物质原料尤以含有6个碳原子以上糖的有机物为较优。除此之外，本专利技术创造中还采用改性赤泥作为催化剂进行降解生物质原料生产制备乳酸，其催化降解反应的时间较短，在300min以内便可以完成，而且获得产品对环境污染率较低，乳酸品质也相对较优，乳酸的得率也较高，极大程度的降低了采用生物质原料制备乳酸的成本。本专利技术创造具体在进行改性赤泥催化降解生物质原料制备乳酸的过程中，其将改性赤泥与生物质原料、水混合后，置于反应釜中，进行催化降解反应后，再将其分离，获得乳酸；在配制过程中，对于改性赤泥与生物质原料、水的用量以能够催化推动降解转化反应等过程进程为宜，优选是将改性赤泥与生物质原料按照质量比为1:1-100混合在反应釜中，再向反应釜中加入生物质原料1-20倍重量的水。并且在反应过程中，其反应的温度和反应的压力是能够促使反应釜中反应进程正常进行即可，反应的终点是将生物质原料降解转化至反应釜中的乳酸含量不在变化为止，优选是控制反应温度为160-240℃，压力0.5-6MPa，反应时间10-240min。本专利技术创造的改性赤泥是对生产氧化铝工业的赤泥进行改性处理后，直接用于与生物质原料进行配制后，置于反应釜中进行催化降解反应，制备乳酸。如按照以下改性方法进行改性处理后进行应用：在常温下，按照赤泥和水的重量比为1:4混合，并搅拌形成混合物后，再向混合物中加入占水体积1.5倍的摩尔浓度为6mol/L的盐酸水溶液，温度控制为80-90℃，搅拌处理2-3h后，得到混浊液，冷却至室温，再滴加质量百分比为28％的氨水，调节pH值为8，然后在50-70摄氏度下搅拌，老化1-2h，再以频率为40kHz的超声波处理15-30min，再以1000r/min离心，洗涤，在80-110℃下烘干10-12h，获得。或者直接将赤泥与无机酸在水中反应制备得到。或者将赤泥在100-110℃条件下进行干燥处理，干燥处理1-6h，粉碎，过200目，加入无机酸溶液，在无机酸溶液与赤泥粉末的液固比为10-60mL/g条件下进行充分搅拌，使得赤泥充分溶解，然后超声处理3-10min，再在恒温水浴锅中40-90℃下加热1-4h，搅拌均匀，搅拌速度为40-120r/min，真空过滤，再缓慢滴加碱进行沉淀，待PH为7-10，停止加碱，沉淀老化0.5-2h，再采用屋里睡洗涤至中性，在100-110℃下干燥1-6h，研磨成1mm以下颗粒煅烧，在400-700℃，煅烧处理1-4h，再在氢气下还原0.5-2.5h，还原温度为350-650℃，过200目筛。即就是，对于改性赤泥，只要能够将氧化铝生产工业中产出的固废赤泥进行改性处理，使得其具有催化功效，即可将其应用于生物质原料催化降解生产乳酸；本专利技术创造对于赤泥改性的方法优选为：以生产氧化铝工业的赤泥为原料，通过酸洗、碱洗、离子交换中的一种或者几种方法进行处理后，再将其经过煅烧处理，制备而成。其中赤泥尤其以拜耳法生产氧化铝工业的赤泥为优选。在上述的赤泥改性过程中，其酸洗尤其以无机酸水溶液进行酸洗，其中的无机酸水溶液以硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中一种或者几种的任意质量比的混合物；碱洗，以氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氢氧化锂溶液中的一种或者几种的任意质量比混合；离子交换，主要采用的是含钾、钡、铅、铜、锡、钨、铌、钒离子的硝酸盐溶液或氯化物溶液中的一种或者几种的任意质量比混合。优选改性赤泥制备方法是：将生产氧化铝工业的赤泥与改性剂按照g/mL为1:20混合后，在室温下搅拌10-14h，再将其过滤，用水冲洗，干燥，煅烧处理1-8h，获得；所述的干燥是在100℃的烘箱中烘烤10-14h；所述的煅烧温度为400-700℃。通过采用改性赤泥催化降解生物质原料，使得生物质原料的范围被大幅度的拓宽，能够有效的降低乳酸制备的原料成本；而且采用的改性赤泥是通过氧化铝工业生产过程中产生的废弃物赤泥进行改性制备而得，能够有效的将废物回收利用，降低乳酸制备成本，而且采用改性赤泥进行催化降解制备乳酸的周期大幅度的缩短，使得在300Min以内能够完成。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的解释和说明，并且以下实施例仅仅只是对本专利技术创造的部分优选方案提供，并非是对本专利技术创造的所有可操作的方案的穷尽式撰写，本领域技术人员在此基础上做出的非突出实质性特征和非显著进步的改进，均应当认为是本专利技术创造的保护范围，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，采用改性赤泥催化降解生物质原料制备乳酸。

【技术特征摘要】
1.一种利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，采用改性赤泥催化降解生物质原料制备乳酸。2.如权利要求1所述的利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，所述的改性赤泥是以生产氧化铝工业的赤泥为原料，通过酸洗、碱洗、离子交换中的一种或者几种方法进行处理后，再将其经过煅烧处理，制备而成。3.如权利要求1或2所述的利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，所述的改性赤泥是以拜耳法生产氧化铝工业的赤泥为原料。4.如权利要求2所述的利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，所述的酸洗，酸为硫酸、磷酸、硝酸、盐酸中的一种或者几种的任意质量比混合；所述的碱洗，碱为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氢氧化锂溶液中的一种或者几种的任意质量比混合；所述的离子交换，其中采用的是含钾、钡、铅、铜、锡、钨、铌、钒离子的硝酸盐溶液或氯化物溶液中的一种或者几种的任意质量比混合。5.如权利要求2所述的利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，所述的煅烧，温度为400-700℃，时间为1-8h。6.如权利要求1所述的利用改性赤泥催化生物质原料制备乳酸的方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石宁，唐石云，杨志勇，唐安江，蔡诚，周亮，李自卫，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52