一种微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法技术

本发明专利技术公开了一种运用微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法，称取木本植物样品加入20倍量的、质量浓度为2％～8％的NaOH溶液混合，得到第一混合物；将第一混合物转移至微波反应器中升温加热3～12min，反应结束后冷却至室温，样品经离心后分别储存固体残渣和处理液，固体残渣用蒸馏水洗涤至中性，置于105℃烘箱中干燥至少4h，完成处理。采用本发明专利技术处理木本植物垃圾的方法，不仅能保留传统碱处理对木质素的高去除率，也能大幅度降低预处理时间，提升降解效率，同时降低处理过程中的能耗。反应后的处理液中副产物含量较少，使处理液的后续利用潜力更大；实现了废弃物的资源化利用，具有良好的工业化应用价值。好的工业化应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法


[0001]本专利技术属于废弃物处理领域，具体涉及一种微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法。

技术介绍

[0002]目前，我国对城市绿化废弃物的处理仍以卫生填埋和焚烧发电为主，堆肥发酵实现了部分推进，以上方法不仅易造成环境污染，也会引起大量资源浪费。在绿化废弃物中木本植物垃圾占有很大的比例，因其含有一类大量可再生的木质纤维素资源引起了广泛关注，通过对其进行资源化利用的方式，如生产生物基产品、生物燃料等不仅有望解决环境污染问题，也有望缓解能源危机。
[0003]木本植物垃圾的核心成分木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素，还含有少量其他有机物，如果胶、蛋白质等，由于其成分复杂、结构稳定，难以实现高效降解。因此，预处理技术是促进木质纤维素资源转化的关键步骤。在现行技术中，碱处理是最常用的化学方法之一，NaOH通过断裂多糖聚合物分子中的酯键、芳醚键、碳碳键能高效脱除木质素，并显著降低纤维素的结晶度。而微波技术是一类新兴的高效加热技术，微波产生强交变电场促进极性分子高速旋转，提高分子碰撞的频率，产生热量。其热效率远高于传统的热传导或对流传热。故将微波技术与碱处理耦合不仅可以大幅度缩短木质纤维素的处理时间，有效提高降解效率，还能显著降低木质素含量并提高后续水解糖的产量。
[0004]基于上述背景，本专利技术公开了一种运用微波耦合NaOH处理木本植物垃圾的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种木本植物垃圾的预处理方法，特别涉及运用微波耦合NaOH处理木本植物垃圾主要成分木质纤维素的方法。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0007]一种微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法，包括如下步骤：
[0008](1)称取木本植物样品与一定比例的NaOH溶液混合，得到第一混合物；
[0009](2)将第一混合物转移至微波反应器中升温加热，得到第二混合物；
[0010](3)第二混合物冷却至室温，经离心后分别储存固体残渣和处理液；
[0011](4)固体残渣用蒸馏水洗涤至中性，干燥，结束处理。
[0012]进一步的，步骤(1)所述木本植物样品与NaOH溶液的固液比为1:20；所述NaOH溶液的质量浓度为2％～8％。
[0013]进一步的，步骤(2)所述微波运行功率为250W～450W，微波处理时间为3～12min。
[0014]进一步的，步骤(4)所述干燥处理条件为：105℃烘箱中干燥4h及以上。
[0015]本专利技术具的有益效果在于：
[0016]1、本专利技术采用微波辅助碱处理木本植物垃圾，不仅能够保留传统碱处理对木质素的高去除率，也能大幅度降低预处理时间，提升降解效率，同时降低处理过程中的能耗。
[0017]2、经微波辅助NaOH反应后的处理液中副产物含量较少，使处理液的后续利用潜力更大。
[0018]3、本专利技术有效处理了木本植物垃圾，实现了废弃物的资源化利用，具有良好的工业化应用价值。
具体实施方式
[0019]为了更好的理解本专利技术，下面将结合实施例对本专利技术作进一步解释。但需要特别说明的是，实施例仅用于对本专利技术进行进一步解释，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0020]实施例1
[0021]将8ml现配置4％wt的NaOH溶液与400mg木本植物样品(磨碎过筛)混合于25ml圆底烧瓶中，将其至于微波反应器内，调节微波功率为350W，反应时间为6min。反应结束后，待圆底烧瓶冷却至室温后取出，将烧瓶内物质转移至离心管中离心至固液分离，倒出处理液以待检测；固体残渣至105℃烘箱干燥至少4h。
[0022]实施例2
[0023]将8ml现配置6％wt的NaOH溶液与400mg木本植物样品(磨碎过筛)混合于25ml圆底烧瓶中，将其至于微波反应器内，调节微波功率为350W，反应时间为6min。反应结束后，待圆底烧瓶冷却至室温后取出，将烧瓶内物质转移至离心管中离心至固液分离，倒出处理液以待检测；固体残渣至105℃烘箱干燥至少4h。
[0024]实施例3
[0025]将8ml现配置6％wt的NaOH溶液与400mg木本植物样品(磨碎过筛)混合于25ml圆底烧瓶中，将其至于微波反应器内，调节微波功率为350W，反应时间为12min。反应结束后，待圆底烧瓶冷却至室温后取出，将烧瓶内物质转移至离心管中离心至固液分离，倒出处理液以待检测；固体残渣至105℃烘箱干燥至少4h。
[0026]对比例1
[0027]相比实施例2，取消微波处理，具体如下：
[0028]将8ml现配置6％wt的NaOH溶液与400mg木本植物样品(磨碎过筛)混合于25ml消解管中，密封后转移至50℃烘箱保温反应24h。反应结束后，待消解管冷却至室温后取出，将管内物质转移至离心管中离心至固液分离，倒出处理液以待检测；固体残渣至105℃烘箱干燥至少4h。
[0029]空白例1
[0030]相比实施例，取消碱处理和微波处理，作为空白对照，具体如下：
[0031]将8ml去离子水与400mg木本植物样品(磨碎过筛)混合于25ml消解管中，密封后转移至50℃烘箱保温反应24h。反应结束后，待消解管冷却至室温后取出，将管内物质转移至离心管中离心至固液分离，倒出处理液以待检测；固体残渣至105℃烘箱干燥至少4h。
[0032]试验例1
[0033]取空白例1、实施例1～3、对比例1处理后的固体残渣进行木质纤维素降解率分析处理，具体结果如表1所示：
[0034]表1
[0035]检测结果纤维素(％)半纤维素(％)木质素(％)空白例125.80
±
0.8314.96
±
0.5432.36
±
2.06实施例116.92
±
2.485.33
±
3.1014.00
±
4.94实施例215.41
±
4.934.60
±
0.537.28
±
2.04实施例316.96
±
2.488.05
±
4.688.71
±
2.33对比例119.27
±
1.273.27
±
1.527.48
±
1.57
[0036]根据表1结果可知，采用本专利技术的处理方法，与空白对照的木本植物样品相比，能有效降低木本植物垃圾中的纤维素、半纤维素含量以及木质素含量。实施例2对比例1与相比，经微波和碱处理耦合反应后的固体残渣，其纤维素含量进一步降低，而半纤维素和木质素的降解率并未发生明显的变化，保留了传统碱处理对木质素的高去除率，而处理时间从24小时减少至6分钟，效率得到了大幅提升。
[0037]试验例2
[0038]取空白例1、实施例2、对比例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波耦合碱处理木本植物垃圾的方法，包括：(1)称取木本植物样品与一定比例的NaOH溶液混合，得到第一混合物；(2)将第一混合物转移至微波反应器中升温加热，得到第二混合物；(3)第二混合物冷却至室温，经离心后分别储存固体残渣和处理液；(4)固体残渣用蒸馏水洗涤至中性，干燥，结束处理。2.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈靖，吴玟仪，谭江涛，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：