一种磁性木质素生物炭的制备方法技术

本申请涉及一种磁性木质素生物炭的制备方法，属于吸附材料技术领域；方法包括：对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物；对所述预处理底物和纤维素酶进行混合，以进行酶解，得到含有木质素和半纤维素的固体物料与含有纤维素酶和葡萄糖的酶解液；对所述固体物料进行焙烧，得到磁性木质素生物炭；把所述酶解液中的纤维素酶回用至所述酶解过程；把所述酶解液应用至乙醇、HMF或糠醛中至少一种产品的制备；在对木质纤维素进行预处理后进行酶解，实现木质纤维素中各成分例如木质素、半纤维素和葡萄糖等的分离，实现对各成分的分别利用，进而实现木质纤维素原料更全面的利用。现木质纤维素原料更全面的利用。现木质纤维素原料更全面的利用。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性木质素生物炭的制备方法


[0001]本申请涉及吸附材料
，尤其涉及一种磁性木质素生物炭的制备方法。

技术介绍

[0002]农林废弃物是常见的生物炭原料，其成分除了少量无机物外主要为木质纤维素，木质纤维素是木质纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，各组分的含量由生物质底物的种类和来源决定，平均质量分数如下：35
‑
50％纤维素，20
‑
35％半纤维素和5
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30％木质素。木质素含量高的生物质热解后的生物炭，碳含量更高，在进行吸附还原六价铬进行废水处理时具有更好的吸附处理性能。商业购买的单组分结晶纤维素、木聚糖(半纤维素)和木质素热解生物炭对比，纤维素的抗热性较差，木质素生物炭产率高且具有更加丰富的官能团。目前，磁性木质素生物炭的制备是将经处理后富含木质素的固体残余物进行进一步的浸渍热解改性为磁性生物炭，获得表面官能团更为丰富、吸附性能更好、且能回收利用的磁性木质素生物炭。但没有相关工作能够综合利用木质纤维素原料，将其中的纤维素转化为葡萄糖进行有效利用。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种磁性木质素生物炭的制备方法，提供了一种新的制备路径，以实现木质纤维素原料更全面的利用。
[0004]第一方面，本申请提供了一种磁性木质素生物炭的制备方法，所述方法包括：
[0005]对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物；
[0006]对所述预处理底物和纤维素酶进行混合，以进行酶解，得到含有木质素和半纤维素的固体物料与含有纤维素酶和葡萄糖的酶解液；
[0007]对所述固体物料进行焙烧，得到磁性木质素生物炭；
[0008]把所述酶解液中的纤维素酶回用至所述酶解过程；
[0009]把所述酶解液应用至乙醇、HMF或糠醛中至少一种产品的制备。
[0010]作为一种可选的实施方式，所述木质纤维素包括天然农林废弃物；和/或
[0011]所述天然农林废弃物包括花生壳、玉米芯、玉米秸秆、果树枝和麦秆中的至少一种。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物包括：
[0013]把木质纤维素和过渡金属盐溶液进行混合，得到混合物；
[0014]对所述混合物进行加热，以进行预处理，得到预处理底物。
[0015]作为一种可选的实施方式，所述过渡金属盐溶液的摩尔浓度为0.05～1.5mol/L；和/或
[0016]所述过渡金属盐溶液包括硫酸铁溶液或氯化铁溶液中的至少一种；和/或
[0017]所述混合物中木质纤维素和过渡金属盐溶液的固液比为1：5～1：10。
[0018]作为一种可选的实施方式，所述加热的终点温度为80～160℃；和/或
[0019]所述预处理的时间为2～3h。
[0020]作为一种可选的实施方式，所述纤维素酶的加入量为25～35FPU/g(葡萄糖)。
[0021]作为一种可选的实施方式，所述预处理底物和所述纤维素酶混合后的体系中固体浓度为5％～15％。
[0022]作为一种可选的实施方式，所述预处理底物和所述纤维素酶混合后的体系的溶液包括柠檬酸
‑
柠檬酸钠缓冲溶液；和/或
[0023]所述柠檬酸
‑
柠檬酸钠缓冲溶液的pH值为4～6。
[0024]作为一种可选的实施方式，所述酶解的温度为30～60℃；和/或
[0025]所述酶解的时间为32～96h。
[0026]作为一种可选的实施方式，所述焙烧的温度为500～700℃。
[0027]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0028]本申请实施例提供的该方法，在对木质纤维素进行预处理后进行酶解，实现木质纤维素中各成分例如木质素、半纤维素和葡萄糖等的分离，实现对各成分的分别利用，进而实现木质纤维素原料更全面的利用。
附图说明
[0029]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本申请实施例提供的方法的流程图；
[0032]图2为本申请实施例1提供的木质纤维素玉米芯经FeCl3和预处理前后的化学组成测试结果图；
[0033]图3为本申请实施例1提供的木质纤维素玉米芯经预处理前的SEM图；
[0034]图4为本申请实施例1提供的木质纤维素玉米芯经预处理后的SEM图；
[0035]图5为本申请实施例1提供的FeCl3浸渍玉米芯和本申请实施例2提供的Fe2(SO4)3浸渍玉米芯的酶解动力学曲线图；
[0036]图6为本申请实施例1提供的磁性木质素生物炭的SEM图；
[0037]图7为本申请实施例2提供的木质纤维素玉米芯经Fe2(SO4)3预处理前后的化学组成测试结果图；
[0038]图8为本申请实施例3提供的木质纤维素玉米芯经FeCl3预处理后不同底物浓度酶解动力学曲线图；
[0039]图9为本申请实施例4提供的木质纤维素玉米秸秆经Fe2(SO4)3预处理前后的化学组成测试结果图；
[0040]图10为本申请实施例4提供的木质纤维素玉米秸秆经FeCl3预处理后不同底物浓度酶解动力学曲线图。
具体实施方式
[0041]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0042]除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0043]图1为本申请实施例提供的方法的流程图；如图1所示，本申请实施例提供了一种磁性木质素生物炭的制备方法，所述方法包括：
[0044]S0.得到木质纤维素；
[0045]在一些实施例中，木质纤维素可以选自天然农林废弃物，进一步的，天然农林废弃物可以选自花生壳、玉米芯、玉米秸秆、果树枝和麦秆中的至少一种。
[0046]S1.对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物；
[0047]在一些实施例中，所述对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物包括：
[0048]S1.1.把木质纤维素和过渡金属盐溶液进行混合，得到混合物；
[0049]在一些实施例中，所述过渡金属盐溶液的摩尔浓度为0.05～1.5mol/L；所述过渡金属盐溶液包括硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性木质素生物炭的制备方法，其特征在于，所述方法包括：对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物；对所述预处理底物和纤维素酶进行混合，以进行酶解，得到含有木质素和半纤维素的固体物料与含有纤维素酶和葡萄糖的酶解液；对所述固体物料进行焙烧，得到磁性木质素生物炭；把所述酶解液中的纤维素酶回用至所述酶解过程；把所述酶解液应用至乙醇、HMF或糠醛中至少一种产品的制备。2.根据权利要求1所述的磁性木质素生物炭的制备方法，其特征在于，所述木质纤维素包括天然农林废弃物；和/或所述天然农林废弃物包括花生壳、玉米芯、玉米秸秆、果树枝和麦秆中的至少一种。3.根据权利要求1所述的磁性木质素生物炭的制备方法，其特征在于，所述对木质纤维素进行预处理，得到预处理底物包括：把木质纤维素和过渡金属盐溶液进行混合，得到混合物；对所述混合物进行加热，以进行预处理，得到预处理底物。4.根据权利要求3所述的磁性木质素生物炭的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐溶液的摩尔浓度为0.05～1.5mol/L；和/或所述过渡金属盐溶液包括硫酸铁溶液或氯化铁溶液中的至少一种；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚亚平，张洪源，吴广恒，贾文，许宝怡，
申请(专利权)人：天津市职业大学，
类型：发明
国别省市：