一种正丁醇-乙醇-水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法技术

本发明专利技术属于木质纤维素生物炼制技术领域，具体涉及一种正丁醇

【技术实现步骤摘要】
一种正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法


[0001]本专利技术属于木质纤维素生物炼制
，具体涉及一种正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法。

技术介绍

[0002]在能源危机和环境污染背景下，开发利用可再生能源(如储量丰富的木质纤维素资源)以解决目前面临的困境，已成为国内外众多政府和学者的共识。木质纤维素主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成的生物高分子聚合物，广泛存在于植物细胞壁中，是植物有机体的主要组成部分。纤维素和半纤维素主要是由葡萄糖和木糖通过糖苷键聚合而成的高分子碳水化合物，木质素则主要由苯基丙烷单元通过醚键、酯键、碳碳键等聚合得到。纤维素、半纤维素和木质素相互交联使得木质纤维素具有极强的抗降解屏障，因而一般需要通过预处理的方法将其三组分进行分离，以利于后续对各组分进行高效化利用。
[0003]在目前已报道的预处理技术中，有机溶剂预处理兼具效果好、产物易分离、溶剂可回收等诸多优点，是一项具有较大潜力的木质纤维素生物炼制技术。目前较为常见的预处理体系主要包括单相溶剂体系和两相溶剂体系。单相体系具有更好的传热传质效果，因此在预处理工况相似条件下能够获得更好的预处理效果。对于两相体系，预处理组分分离后纤维素组分主要保留在固体残渣中，半纤维素组分被解聚溶解到水相里，降解的木质素组分则主要溶解在有机相里，很好地实现了木质纤维素三组分的分离，因而在组分分离及产物回收方面具有无可比拟的优势。
[0004]目前，最为常见的两相体系有2
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甲基四氢呋喃(MTHF)/水和甲基异丁酮(MIBK)/水两相体系，但都存在反应条件苛刻、组分分离效果有限以及溶剂毒性较高等问题，因而构建新型高效体系对于木质纤维素生物炼制至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0007]一种正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，该方法通过调控不同溶剂配比实现单相预处理，反应结束后加入一定量水，水相和溶剂相分层，最终实现三组分的分离，具体包括以下步骤：
[0008]1)将木质纤维素原料、正丁醇
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乙醇
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水三元单相体系按比例加入到反应器中，同时加入0.1mol/l的酸，在100～140℃下反应1
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5h，得到浆液；
[0009]2)对步骤1)得到的浆液进行减压抽滤分离，得到滤液和滤渣，滤渣水洗后得到富含纤维素的残渣；滤液加入两倍体积水后分层，上层为富集木质素的有机相，下层为富集木糖的水相；
[0010]3)将步骤2)得到的富集木质素的有机相减压蒸馏回收正丁醇和乙醇，向旋蒸后不溶物中加入同有机相体积相等的木质素沉淀剂，离心后沉淀即为粗木质素产物；将步骤2)得到的富集木糖的水相减压蒸馏回收水，向旋蒸后不溶物中加入1/2水相体积的木糖沉淀剂，离心后沉淀即为粗糖产物。
[0011]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤1)中，所述木质纤维素原料为含有纤维素、半纤维素和木质素的废弃物或植物。
[0012]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，所述废弃物包括木质纤维素生物炼制厂废弃物、农业废弃物和林业废弃物。
[0013]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，所述植物包括水稻秸秆、杨木、小麦秸秆、核桃壳、稻壳、玉米秸秆、桉木、甘蔗渣中的至少一种。
[0014]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤1)中，所述正丁醇
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乙醇
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水三元单相体系中正丁醇、乙醇、水的体积比为4:3:3。
[0015]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤1)中，所述酸为硫酸、醋酸、盐酸、甲酸、磷酸、草酸、乳酸中的至少一种。
[0016]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤1)中，所述木质纤维素原料和正丁醇
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乙醇
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水三元单相体系的固液比为1g：10～15ml。
[0017]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤2)中，用砂芯漏斗抽滤分离步骤1)得到的浆液，得到滤渣和滤液，滤渣水洗后于105℃烘箱中烘至恒重，即可得到富含纤维素的产物。
[0018]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤3)中，所述木质素沉淀剂为水、碳酸二甲酯、乙酸乙酯、二甲氧基甲烷、乙醚中的至少一种。
[0019]进一步地，如上所述正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，步骤3)中，离心的参数设置为：最大相对离心力为3622g，离心时间为4min。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术正丁醇
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乙醇
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水三元体系中正丁醇和乙醇可通过微生物发酵生物质制备，是一种生物质基溶剂，且具有中低沸点溶剂所具备的易回收优点。借助Hansen溶度参数理论，通过调配不同溶剂配比，即可构建木质素亲和力较强的溶剂体系。同时，利用单相体系传热传质效果好以及两相体系组分分离效率高的优势，即可构建实用性更高的反应体系。
[0022]2、本专利技术具有单相体系强化传热传质、以及两相体系简化和提高产物分离效果的优势，同时具有反应条件较温和、溶剂易回收的优点，在木质纤维素生物炼制产业中具有较大潜力。
[0023]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，其特征在于，该方法通过调控不同溶剂配比实现单相预处理，反应结束后加入一定量水，水相和溶剂相分层，最终实现三组分的分离，具体包括以下步骤：1)将木质纤维素原料、正丁醇
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乙醇
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水三元单相体系按比例加入到反应器中，同时加入0.1mol/l的酸，在100～140℃下反应1
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5h，得到浆液；2)对步骤1)得到的浆液进行减压抽滤分离，得到滤液和滤渣，滤渣水洗后得到富含纤维素的残渣；滤液加入两倍体积水后分层，上层为富集木质素的有机相，下层为富集木糖的水相；3)将步骤2)得到的富集木质素的有机相减压蒸馏回收正丁醇和乙醇，向旋蒸后不溶物中加入同有机相体积相等的木质素沉淀剂，离心后沉淀即为粗木质素产物；将步骤2)得到的富集木糖的水相减压蒸馏回收水，向旋蒸后不溶物中加入1/2水相体积的木糖沉淀剂，离心后沉淀即为粗糖产物。2.根据权利要求1所述的正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，其特征在于：步骤1)中，所述木质纤维素原料为含有纤维素、半纤维素和木质素的废弃物或植物。3.根据权利要求2所述的正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，其特征在于：所述废弃物包括木质纤维素生物炼制厂废弃物、农业废弃物和林业废弃物。4.根据权利要求2所述的正丁醇
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乙醇
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水三元体系单相预处理及两相组分分离木质纤维素的方法，其特征在于：所述植物包括水稻秸秆、杨木、小麦秸秆、核桃壳、稻壳、玉米秸秆、桉木、甘蔗渣中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张权，戴陈星，李新龙，张楷，王肖肖，徐霞，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：