【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质能源和生物发酵领域，涉及一种木质纤维素预处理及资源化利用的方法。
技术介绍
1、当前，矿物能源的过度使用已经带来了严重的能源危机和环境污染，可再生能源的利用开发得到了广泛的研究和关注。木质纤维素作为地球上最广泛的可再生资源，具有产量大，易获得，成本低的天然优势。但因木质纤维素的三种主要成分(纤维素、半纤维素和木质素)相互缠绕形成了难以人为去除的抗降解屏障。当前，已经有广泛的研究对木质纤维素的预处理进行了探究，主要包括机械粉碎，蒸汽爆破强碱和无机酸预处理等物理化学方法。然而，这些预处理方式存在严重的高能耗和高污染物排放的问题，不符合当今环境保护对工业生产的要求。
2、低共熔溶剂(des)，作为新型绿色可再生溶剂在木质纤维素的资源化分离利用方面表现出显著优势，对纤维素、半纤维素和木质素“三素”分离能力较强。当前，对于木质纤维素的三素分离后进行全组分利用已经进行了广泛的研究，但仍然未有des预处理木质纤维素的工艺实现工业化。因为des溶剂在预处理木质纤维素时的消耗量大，溶剂重复利用率低，致使预处理过程成本过高，限制了其大规模的应用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种木质纤维素预处理及资源化利用的方法。该方法不仅能够实现木质纤维素的高值化利用，还能克服des溶剂在预处理木质纤维素时的消耗量大，溶剂重复利用率低、成本高的缺陷，因此极具大规模工业化生产及实际应用的价值。
2、为此，本专利技术第一方面提供了一种用于木质纤维素的预
3、在本专利技术的一些实施例中，在用于木质纤维素的预处理剂中，甘油与氯化胆碱的摩尔比为2～10:1，硫酸为甘油和氯化胆碱总量的0.5wt％～3wt％。
4、本专利技术第二方面提供了一种木质纤维素预处理及资源化利用的方法，其包括：
5、步骤a，将预处理剂与木质纤维素原料混合进行预处理，然后进行真空过滤分离，得到固体纤维素残渣和含木质素的预处理残液；
6、步骤b，向含木质素的预处理残液中加入反溶剂水，沉淀，离心脱除木质素后得到脱木质素的预处理残液；
7、步骤c，脱木质素的预处理残液经旋转蒸发脱除反溶剂水，得到脱反溶剂的预处理残液；
8、步骤d，向脱反溶剂的预处理残液中加入硫酸配制成预处理剂循环回用于步骤a-步骤c，循环n次，直到木质素去除率＜70％，停止循环，所述n＝0-5；
9、其中，当n＝0时，所述预处理剂为本专利技术第一方面所述的用于木质纤维素的预处理剂；
10、当n＝1-5时，所述预处理剂由脱反溶剂的预处理残液和硫酸配制而成。
11、在本专利技术的一些实施例中，在步骤d中，所述硫酸的添加量为脱反溶剂的预处理残液的0.5wt％～3wt％。
12、在本专利技术的一些实施例中，在步骤a中，木质纤维素原料与预处理剂的质量体积比为1：10；和/或，所述预处理的温度为140℃，所述预处理的时间为3h。
13、在本专利技术的一些实施例中，在步骤b中，所述反溶剂水的用量为含木质素的预处理残液体积的5倍。
14、根据本专利技术，所述方法在步骤b之后还包括：
15、步骤e，将脱木质素的预处理残液配制成培养基，进行微生物发酵，将所获得的发酵液进行离心分离，去除菌体后，旋转蒸发去除水分，获得氯化胆碱浓缩液，并测酚类化合物种类及总酚含量；
16、步骤f，向氯化胆碱浓缩液中加入硫酸配制成预处理剂，循环回用于步骤a-步骤d，循环m次，直到木质素去除率＜70％，停止循环，所述m＝0-2；
17、其中，当m＝0时，所述脱木质素的预处理残液为步骤d中循环n次获得的脱木质素的预处理残液。
18、在本专利技术的一些实施例中，在步骤f中，所述硫酸的添加量为氯化胆碱浓缩液的0.5wt％～3wt％。
19、经检测，氯化胆碱浓缩液中含有酚类化合物，其是预处理过程产生的存在于预处理剂残液中，预处理剂残液发酵后其存在于发酵液中。
20、本专利技术人研究发现，酚类化合物可以和氯化胆碱形成溶剂，可用于预处理木质纤维素原料。
21、根据本专利技术，所述方法在步骤f之后还包括步骤g，将氯化胆碱浓缩液与丙烯酸、聚乙烯醇水溶液、交联剂、引发剂混合后形成氯化胆碱基聚合反应液，进行聚合反应，制成氯化胆碱基水凝胶。
22、在本专利技术的一些实施例中，在氯化胆碱基聚合反应液中，所述氯化胆碱浓缩液与丙烯酸(aa)的质量比为5：3.3。
23、在本专利技术的一些实施例中，在氯化胆碱基聚合反应液中，聚乙烯醇(pva)水溶液的浓度为10wt％；优选地，所述氯化胆碱浓缩液与聚乙烯醇(pva)水溶液的质量比为1：1。
24、在本专利技术的一些实施例中，在氯化胆碱基聚合反应液中，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)，所述氯化胆碱浓缩液与n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)的质量比为100：1。
25、在本专利技术的一些实施例中，在氯化胆碱基聚合反应液中，所述引发剂为过硫酸铵(aps)，所述氯化胆碱浓缩液与过硫酸铵(aps)的质量比为250：1。
26、根据本专利技术，所述氯化胆碱基聚合反应液中还添加有脱反溶剂的预处理残液。
27、在本专利技术的一些实施例中，在步骤g中，氯化胆碱浓缩液与脱反溶剂的预处理残液的质量比为1：1。
28、本专利技术的有益效果如下：
29、本专利技术所提供的木质纤维素预处理及资源化利用的方法，选取甘油、氯化胆碱和硫酸制备低共熔溶剂，多次循环回用对木质纤维素原料进行高温预处理，循环回用后的溶剂用来进行微生物发酵消耗甘油，去除水分形成氯化胆碱浓缩液，再次循环回用于新的预处理反应，最后循环多次后的氯化胆碱浓缩液单独或者和脱反溶剂的预处理残液混合，可添加丙烯酸、聚乙烯醇为原料以及交联剂丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵等制备成水凝胶，应用于抗菌和保湿。
30、本专利技术所选取的低共熔溶剂对木质纤维素具有很好的预处理效果和较好的循环性能。对低共熔溶剂进行多次循环回用预处理以及发酵后对氯化胆碱浓缩液的回用，在实现木质纤维素高效分离利用的同时，极大的降低了低共熔溶剂的使用成本，提高了对溶剂的重复利用率。对循环多次的低共熔溶剂进行发酵，将循环多次的氯化胆碱浓缩液单独或者和脱反溶剂的预处理残液混合制备成水凝胶共同促进了低共熔溶剂组分的资源化利用，减少了溶剂的浪费，且不产生废弃物。这些对低共熔溶剂高效处理利用木质纤维素资源的工业化生产和应用极具重要的理论指导意义和实际价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于木质纤维素的预处理剂，其为低共熔溶剂，其包括甘油、氯化胆碱和硫酸。
2.根据权利要求1所述的预处理剂，其特征在于，在预处理剂中，甘油与氯化胆碱的摩尔比为2～10:1，硫酸为甘油和氯化胆碱总量的0.5wt％～3wt％。
3.一种木质纤维素预处理及资源化利用的方法，其包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤D中，所述硫酸的添加量为脱反溶剂的预处理残液的0.5wt％～3wt％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤A中，木质纤维素原料与预处理剂的质量体积比为1：10；和/或，所述预处理的温度为140℃，所述预处理的时间为3h。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述反溶剂水的用量为含木质素的预处理残液体积的5倍。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤B之后还包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤F之后还包括步骤G，将氯化胆碱浓缩液与丙烯酸、聚乙烯醇水溶液、交联剂、引发剂混合后形成氯化胆
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述氯化胆碱基聚合反应液中还添加有脱反溶剂的预处理残液；优选地，所述氯化胆碱浓缩液与脱反溶剂的预处理残液的质量比为1：1。
...【技术特征摘要】
1.一种用于木质纤维素的预处理剂，其为低共熔溶剂，其包括甘油、氯化胆碱和硫酸。
2.根据权利要求1所述的预处理剂，其特征在于，在预处理剂中，甘油与氯化胆碱的摩尔比为2～10:1，硫酸为甘油和氯化胆碱总量的0.5wt％～3wt％。
3.一种木质纤维素预处理及资源化利用的方法，其包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤d中，所述硫酸的添加量为脱反溶剂的预处理残液的0.5wt％～3wt％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤a中，木质纤维素原料与预处理剂的质量体积比为1：10；和/或，所述预处理的温度为140℃，所述预处理的时间为3h。
6.根据权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。