一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器及方法技术

本发明专利技术涉及木质纤维素类生物质预处理领域，公开了一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，所述反应器包括反应箱，所述反应箱内设置反应池，所述反应池内部设置波轮盘，所述反应池中部设置网筛，所述网筛内部设置石英玻璃管，所述石英玻璃管内部设置紫外灯，所述网筛中部设置超声探头；所述反应池顶部设置反应池盖子，所述反应池盖子上设置超声探头孔、紫外灯孔、波轮盘电源线孔。本发明专利技术解决了现有技术中，存在木质纤维素类生物质原料及催化剂混合难以分离的问题。剂混合难以分离的问题。剂混合难以分离的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器及方法


[0001]本专利技术涉及木质纤维素类生物质，更具体地涉及一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器及方法。

技术介绍

[0002]木质纤维素类生物质能源是地球上最简单易得、产量最大和分布最广的生物质资源。木质纤维素中含有纤维素和半纤维素等碳水化合物，可以用于制备生物乙醇。制备过程涉及原料的预处理、酶水解、微生物发酵和蒸馏等工艺流程。在植物细胞壁中，纤维素构成细胞壁的骨架结构，以高度结晶的有序结构微纤丝状态存在于细胞壁中，半纤维素和木质素像水泥一样包裹在纤维素的周围，形成了抵抗微生物和酶降解的屏障，这给木质纤维素的综合利用带来极大困难。因此，需要一定的预处理打破这层屏障，增加酶与纤维素的可及性，增加酶解效率，提高糖的得率。
[0003]光催化反应因其具有强氧化性、光谱性和绿色环保等特点，一直被认为是极具潜力的处理难降解有机物的技术之一。其工艺流程相对简单，在常温和常压下运行，能够满足近年来对环境友好的预处理要求。二氧化钛(TiO2)作为商业上常用的光催化剂，在木质纤维素预处理中，过程中产生的
·
OH能够对秸秆中的木质素进行氧化降解，破坏其结构，加快半纤维素的溶解。超声预处理是木质纤维素常用的预处理方法，具有方便、快捷，清洁等特点。超声的机械作用会破坏木质纤维素结构，此外，超声产生的空化作用会生成
·
OH、HO2·
等强氧化物质，已有相关研究将两者结合起来应用于有机废水的研究，并证实了声光联合技术具有明显的协同效应。用超声协同光催化技术应用于预处理木质纤维素时，存在木质纤维素原料及催化剂混合难以分离的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器及方法。
[0005]本专利技术采用的具体方案为：一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其所述反应器包括反应箱，所述反应箱内设置反应池，所述反应池内部设置波轮盘，所述反应池中部设置网筛，所述网筛内部设置石英玻璃管，所述石英玻璃管内部设置紫外灯，所述网筛中部设置超声探头；所述反应池顶部设置反应池盖子，所述反应池盖子上设置超声探头孔、紫外灯孔、波轮盘电源线孔。
[0006]所述超声探头孔设置在所述反应池盖子的中部。
[0007]所述紫外灯孔的个数为三个，均布与所述反应池盖子上。
[0008]所述反应池的池体为带夹层的箱体，所述池体顶部设置冷却水进口管与冷却水出口管。
[0009]所述波轮盘设置在反应池的底部。
[0010]所述紫外灯与紫外灯控制器连接，所述紫外灯控制器上设置在所述反应箱的外
部。
[0011]所述超声探头与超声换能器连接。
[0012]所述反应箱内设置升降台，所述升降台上设置反应池。
[0013]所述反应箱内壁设置隔音棉；所述隔音棉外设置防辐射材料层；所述木质纤维素粒径大于网筛粒径，催化剂粒径小于网筛粒径，网筛为孔径为200
‑
500目的圆柱形筛网。
[0014]另一方面，本专利技术提供一种超声协同光催化预处理木质纤维素的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、将木质纤维素原料与光催化催化剂加入到筛网中；步骤二、并在反应池中加入反应介质；步骤三、盖上反应池盖子，打开紫外灯、超声探头、波轮盘，进行预处理实验；步骤四、待反应结束后，将反应池取出，拿出筛网，沥干水分，筛网里面为预处理后的木质纤维素原料，将其用清水洗去附着在表面的催化剂，然后烘干，待后续酶解使用。
[0015]本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果：
[0016]本专利技术提供一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，反应器包括反应箱，反应箱内设置反应池，反应池内部设置波轮盘，反应池中部设置网筛，网筛内部设置石英玻璃管，石英玻璃管内部设置紫外灯，网筛中部设置超声探头；反应池顶部设置反应池盖子，反应池盖子上设置超声探头孔、紫外灯孔、波轮盘电源线孔。本专利技术所述的超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器能够在反应结束后，利用网筛有效分离木质纤维素原料及催化剂，便于后续催化剂的回收利用。
附图说明
[0017]图1为本专利技术结构示意图；
[0018]图2为本专利技术反应池盖子结构示意图。
[0019]其中，附图标记分别为：
[0020]图中，1、反应箱，2、升降台，3、反应池，4、网筛，5、石英玻璃管,6、紫外灯,7、超声探头，8、反应池盖子，9、紫外灯控制器，10、超声波控制器，11
‑
波轮盘，1
‑
1、观察窗，3
‑
1、冷却水进口管，3
‑
2、冷却水出口管，8
‑
1、固定架，7
‑
1超声换能器，6
‑
1、紫外灯孔，6
‑
2、超声探头孔，6
‑
3、波轮盘电源线孔。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0022]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]本专利技术提供一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，所述反应器包括反应箱1，所述反应箱1内设置反应池3，所述反应池3内部设置波轮盘11，所述反应池3中部设
置网筛4，所述网筛4内部设置石英玻璃管5，所述石英玻璃管5内部设置紫外灯6，所述网筛4中部设置超声探头7；所述反应池3顶部设置反应池3盖子，所述反应池3盖子上设置超声探头孔6
‑
2、紫外灯孔6
‑
1、波轮盘电源线孔6
‑
3。
[0024]所述超声探头孔6
‑
2设置在所述反应池3盖子的中部。所述紫外灯孔6
‑
1的个数为三个，均布与所述反应池3盖子上，可以使整个反应池内的光线均匀。所述波轮盘11设置在反应池3的底部。所述紫外灯6与紫外灯6控制器连接，所述紫外灯6控制器上设置在所述反应箱1的外部。所述超声探头7与超声换能器7
‑
1连接。
[0025]所述反应箱1内设置升降台7
‑
2，所述升降台7
‑
2上设置反应池3。在反应箱内底部位置安有2T型升降台，2T型升降台与反应池3相连，所述反应池3的池体为带夹层的箱体，所述池体顶部设置冷却水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其特征在于，所述反应器包括反应箱(1)，所述反应箱(1)内设置反应池(3)，所述反应池(3)内部设置波轮盘(11)，所述反应池(3)中部设置网筛(4)，所述网筛(4)内部设置石英玻璃管(5)，所述石英玻璃管(5)内部设置紫外灯(6)，所述网筛(4)中部设置超声探头(7)；所述反应池(3)顶部设置反应池(3)盖子，所述反应池(3)盖子上设置超声探头孔(6
‑
2)、紫外灯孔(6
‑
1)、波轮盘电源线孔(6
‑
3)。2.根据权利要求1所述的超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其特征在于，所述超声探头孔(6
‑
2)设置在所述反应池(3)盖子的中部。3.根据权利要求2所述的超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其特征在于，所述紫外灯孔(6
‑
1)的个数为三个，均布与所述反应池(3)盖子上。4.根据权利要求3所述的超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其特征在于，所述反应池(3)的池体为带夹层的箱体，所述池体顶部设置冷却水进口管(3
‑
1)与冷却水出口管(3
‑
2)。5.根据权利要求4所述的超声协同光催化预处理木质纤维素的反应器，其特征在于，所述波轮盘(11)设置在反应池(3)的底部。6.根据权利要求5所述的超声协同光催化预处理木质纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳，苏小红，尤宏梅，王欣，刘伟，周闯，秦国辉，王玉鹏，许芯蕊，
申请(专利权)人：黑龙江省能源环境研究院，
类型：发明
国别省市：