三元体系分离生物质组分的方法技术

本发明专利技术公开三元体系分离生物质组分的方法,涉及生物质分离技术领域；利用有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢组成的蒸煮液对生物质原料进行蒸煮分离，获得固形物和黑液，通过固形物洗涤筛选得到纸浆，通过黑液提取木素和/或半纤维素；减少纸浆中残留的木质素以及其他发色集团的化合物，得到性能优良的高白度纸浆，无需额外漂白流程，而且还可获得半纤维素糖类和多酚性的木质素，对于实现生物质资源利用的高值化和产业化具有重要的意义。质资源利用的高值化和产业化具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
三元体系分离生物质组分的方法


[0001]本专利技术公开方法,涉及生物质分离
，具体地说是公开三元体系分离生物质组分的方法。

技术介绍

[0002]生物质资源是一类可再生、环境友好且价廉的原料，经过不同的处理方法可转化为能源、材料、化学品等，已被视为可取代化石资源的重要选择。对实现可持续性发展的战略目标具有重要意义。
[0003]制浆造纸产业是生物质资源巨大的消耗者，现有的制浆工艺主要利用原料中的纤维素，其他两种主要组分半纤维素和木质素均未得到充分分离利用。并且，现有的生物质分离方法得到的纤维素纸浆，必须经过复杂的漂白流程，才能得到满足各种应用要求的高白度纸浆。漂白流程不仅需要大量的化学品，而且消耗了相当一部分能源和水，不符合绿色化工和生物质精炼的理念。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的问题，公开三元体系分离生物质组分的方法，减少纤维素浆中残留的木质素以及其他发色集团的化合物，可进一步得到性能优良的高白度纸浆，无需额外漂白流程，而且还可获得半纤维素糖类和多酚性的木质素，对于实现生物质资源利用的高值化和产业化具有重要的意义。
[0005]本专利技术提出的具体方案是：
[0006]三元体系分离生物质组分的方法，利用有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢组成的蒸煮液对生物质原料进行蒸煮分离，获得固形物和黑液，
[0007]通过固形物洗涤筛选得到纤维素浆，
[0008]通过黑液提取木素和/或半纤维素。
[0009]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中所述有机酸选自甲酸、乙酸、草酸或乙二酸中的一种或几种组合。
[0010]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中所述小分子芳香族亲核有机物选自苯胺、水杨酸、苯甲酸、苯乙酸、苯酚、甲酚、卤代苯或硝基苯中的一种或几种组合。
[0011]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中所述蒸煮液中有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢的质量比为(5
‑
95)：(0
‑
95)：(0
‑
20)。更为优选为(40
‑
85)：(5
‑
50)：(1
‑
10)，更更优选为(50
‑
70)：(10
‑
50)：(2
‑
8)。
[0012]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中所述生物质原料对所述蒸煮液的料液质量比为1:4
‑
1:20。更优选为1:7
‑
1:13，更更优选的为 1:7
‑
1:10。
[0013]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中蒸煮条件为：蒸煮温度为70
‑
200℃，蒸煮时间为5
‑
300min，升温速度为1
‑
5℃/min。其中蒸煮温度优选为80
‑
170℃，更优选的为100
‑
160℃；蒸煮时间优选为10
‑
240min，更优选的为30
‑
120min；升温速度优选为5
℃/min。
[0014]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中回收残留在黑液中的蒸煮液中试剂。其中黑液可用于回收蒸煮液中小分子有机物，比如通过减压蒸发后多效萃取精馏的方式分别获取不同的小分子有机物。
[0015]优选地，所述的三元体系分离生物质组分的方法中通过黑液采用减压蒸发浓缩，加水生成沉淀的方法提取木素，溶于水相的半纤维素进行干燥提取。其中黑液可用于提取木素和/或半纤维素糖类，木质素和/或半纤维素糖类的提取方法可采用现有常规提取方法，如减压蒸发浓缩后，加水生成沉淀获取木素，溶于水相中的半纤维素糖类可干燥后获取。
[0016]本专利技术还提供一种纤维素浆，根据所述的三元体系分离生物质组分的方法获得。
[0017]利用所述的纤维素浆进行的应用。如进行造纸，可得到性能优良的高白度纸浆。
[0018]本专利技术的有益之处是：
[0019]本专利技术提供三元体系分离生物质组分的方法，利用蒸煮液中有机酸脱除生物质原料中的木质素并降解半纤维素，同时利用过氧化氢脱除纤维表面的木质素和其他发色有机物，提高原生纤维素纸浆的白度，并且在酸环境下进一步利用小分子芳香族亲核有机物防止脱除的木质素与生物质原料表面未脱除的木质素发生缩合反应，避免缩合的木质素大分子沉积到生物质原料表面形成空间位阻，阻碍原料上木质素和半纤维素进一步降解溶出，同时因小分子芳香族亲核有机物有效减少木质素大分子之间的缩合，降低木质素的分子质量，从而更加易于木质素溶出植物细胞壁，提高了原料中木质素的脱除效率，减少了生物质分离后纤维素固体中木质素的残留量，进一步减少纤维素浆中的发色基团，进一步提高纤维素浆的白度，无需额外漂白流程，而且生物质分离还可获得半纤维素糖类和多酚性的木质素，对于实现生物质资源利用的高值化和产业化具有重要的意义。
具体实施方式
[0020]本专利技术中生物质主要指农林业生产过程中的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物等。
[0021]比如所述生物质原料可以包括木材，如杨木、桉木、松木、杉树和相思木等；非木材纤维原料，如竹子、稻草、麦草和玉米秸秆等；蔬菜秸秆，如茄子、辣椒等。
[0022]本专利技术中小分子芳香族亲核有机物可以理解为具有单苯环结构且苯环上官能团邻位或对位带有未共享的电子对的有机物。
[0023]下面结合和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0024]本专利技术提供三元体系分离生物质组分的方法，利用有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢组成的蒸煮液对生物质原料进行蒸煮分离，获得固形物和黑液，
[0025]通过固形物洗涤筛选得到纤维素浆，
[0026]通过黑液提取木素和/或半纤维素。
[0027]通过本专利技术方法获得明显白度提高的原生纤维素纸浆，纤维素纯度较高，并且本专利技术方法提高了原料中木质素的脱出速率，获得的木质素和半纤维素产物，有利于后续对生物质进行全面、有效地高值化利用，而且本专利技术方法操作流程简单，生产成本低，无其他
无机酸、无机盐及金属离子引入，获得的产物较纯净，十分适合应用于工业生产。
[0028]具体应用时，例举本专利技术方法的一些实施例进行说明。实施使用物料和反应条件参考表1。如无特别说明，下述物料中所用各成分的含量为质量百分比含量。
[0029]表1
[0030][0031][0032]生物质原料可以根据实际情况进行切碎等处理，如木片、竹片可处理为长度和宽度2.0～4.0厘米，厚度0.5～1.0厘米的片状等。
[0033]蒸煮容器可采用：哈氏合金C反应釜，采用程序控温的加热套进行加热。
[0034]蒸煮过程：
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三元体系分离生物质组分的方法，其特征是利用有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢组成的蒸煮液对生物质原料进行蒸煮分离，获得固形物和黑液，通过固形物洗涤筛选得到纤维素浆，通过黑液提取木素和/或半纤维素。2.根据权利要求1所述的三元体系分离生物质组分的方法，其特征是所述有机酸选自甲酸、乙酸、草酸或乙二酸中的一种或几种组合。3.根据权利要求1或2所述的三元体系分离生物质组分的方法，其特征是所述小分子芳香族亲核有机物选自苯胺、水杨酸、苯甲酸、苯乙酸、苯酚、甲酚、卤代苯或硝基苯中的一种或几种组合。4.根据权利要求1所述的三元体系分离生物质组分的方法，其特征是所述蒸煮液中有机酸、小分子芳香族亲核有机物和过氧化氢的质量比为(5
‑
95)：(0
‑
95)：(0
‑
20)。5.根据权利要求1所述的三元体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永超，秦梦华，傅英娟，王兆江，李宗全，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：