【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于木质纤维生物质预处理分离及动物饲料生产，具体涉及绿色的生物质组分分离方法、高效催化体系开发及后续产物高值化应用。
技术介绍
1、木质纤维生物质中低聚糖以及木质素组分被认为是天然“益生元”，由于其独特的理化性质，在作为功能性饲料添加剂方面表现出巨大潜力。然而，由于木质素结构复杂，分子量大而难以直接在肠道中发酵消化。不仅如此，由于生物质组分致密的三维结构，往往需要一系列苛刻冗长的预处理技术才能从生物质中分离出木质素及低聚糖组分。
2、现有的分离技术侧重于(半)纤维素的利用，导致分离过程中木质素结构发生不可逆的缩聚及破坏，木质素组分利用往往需要进一步的升级提纯。一锅法催化还原分馏木质纤维素组分由于其高效性及经济性引起了广泛关注。设计高效催化分馏体系促进木质纤维素结构中化学键断裂，实现各组分剥离的同时抑制反应中间体缩聚，从而直接得到富含酚类单体的低分子量木质素以及低聚糖组分，对生物质组分在饲料添加剂中的经济性应用具有重要意义。
3、黏土基催化剂由于其热稳定性优异、表面酸位点丰富，储量大经济高等一系列优势，广泛应用于能源催化、涂层材料等领域。然而，由于活性位点单一，表面金属浸出等问题，在木质纤维素组分催化分馏过程中普遍出现选择性较差，组分聚合严重，催化剂失活快等关键问题。针对黏土基载体的改性升级以及高活性金属的负载有望提高黏土基催化剂的固有活性位点上限以及改善催化剂失活等问题，对实现木质纤维素组分高效经济催化分馏具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有
2、本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供上述分离方法在制备饲料添加剂中的应用，分离得到的低聚糖及木质素组分在饲料添加剂应用领域表现出良好的经济性及功能性。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
4、一种生物质组分高效分离方法，采用复合黏土基催化剂与质子酸耦合体系，对木质纤维生物质进行预处理；得到的悬浮液经处理，收集滤液和滤渣，滤液通过提纯得到多元醇、低聚糖及木质素组分，滤渣干燥后得到高纯度纤维素组分。
5、所述生物质组分高效分离方法，质子酸为磷钨酸水合物；复合黏土基催化剂以sio2-al2o3-ce2o3为载体，负载钼(mo)为活性金属，其中mo金属提供高活性金属加氢位点，而复合黏土基载体al2o3的存在保证催化剂丰富的酸位点，ce2o3提供了高氧空位浓度，而sio2具有适宜的孔道结构及高稳定性；优选，mo金属的添加量为载体质量的20％。
6、所述生物质组分高效分离方法，复合黏土基催化剂添加量为木质纤维生物质质量的15％-25％，质子酸的添加量为木质纤维素生物质质量的45％-55％；优选，复合黏土基催化剂添加量为木质纤维生物质质量的20％，质子酸的添加量为木质纤维生物质质量的50％。
7、所述生物质组分高效分离方法，预处理反应工艺条件为：温度180～240℃、h2氛围、初始压力1mpa、搅拌速率450～550rmp、时间1～4h。
8、所述生物质组分高效分离方法，反应后悬浊液经过滤分离得到富含纤维素的固体残渣，由乙醇与水充分洗涤3-5次得到富含木质素大分子、低聚糖及多元醇的液体组分，再将滤液中的乙醇旋干，加入二氯甲烷萃取3-5次得到有机相及水相。
9、所述生物质组分高效分离方法，复合黏土载体sio2-al2o3-ce2o3的制备：
10、(1)取聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(p123)溶于盐酸与乙醇混合溶液中，加入铝前驱体盐及铈前驱体盐，得到乳液ⅰ；
11、(2)加入柠檬酸搅拌过夜得到胶状液体，并加入沸石；
12、(3)水热老化过夜，静置烘干煅烧制得复合黏土载体。
13、所述生物质组分高效分离方法，前驱体盐分别为六水合硝酸铈和九水合硝酸铝；水热老化条件为60℃搅拌12小时，干燥条件为105℃下保持12小时，煅烧条件：空气氛围下以3℃/min的升温速率升至500℃保持4小时。
14、所述生物质组分高效分离方法，采用浸渍法负载mo金属，具体步骤为：将复合黏土载体加入到四水合钼酸铵水溶液中，然后搅拌均匀，经水热老化、静置烘干、研磨筛分处理后，煅烧制得固体催化剂；水热条件为60℃搅拌12小时，干燥条件为105℃下保持12小时，煅烧条件为空气氛围下以3℃/min的升温速率升至500℃保持4小时。
15、上述方法在制备饲料添加剂中的应用。
16、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
17、(1)本专利技术用复合黏土基催化剂，具有丰富的活性位点以及高稳定性，其中sio2载体具有优异的孔道结构及稳定性，al2o3的引入提供了丰富的酸性位点，而氧化铈作为一种富含氧空位组分引入，复合黏土载体通过与活性金属钼相互作用提供了优异的活性位点。与磷钨酸耦合的催化分馏体系可以实现木质纤维生物质中(半)纤维素及木质素组分的高效剥离，同时得到的木质素大分子在加氢体系下饱和，抑制了木质素中间体的缩聚。通过对液相组分进行气相质谱(gc-ms)以及凝胶渗透色谱(gpc)表征分析，证明在180℃-240℃温度区间内均可以一步法高效分离出富含酚类单体的低分子量木质素及低聚糖液相组分。其中，在最优条件240℃温度下富含纤维素固体残渣得率为31.19％，有机相组分收率高达60.79％。
18、(2)分离出的液相组分在作为饲料添加剂应用中也表现出显著的抑菌性及无毒性，整体流程简单，经济性高。0.05％及以上浓度的低聚糖和0.01％及以上浓度的木质素可显著抑制发光细菌活性，抑制肠道菌群紊乱。0.02％-0.2％范围内的低聚糖和木质素添加对大鼠的摄食量和体重没有明显的抑制作用，甚至有轻微增加大鼠摄食和体重的作用，对大鼠脏器影响较小。
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1.一种生物质组分高效分离方法，其特征在于，采用复合黏土基催化剂与质子酸耦合体系，对木质纤维生物质进行预处理；得到的悬浮液经处理，收集滤液和滤渣，滤液通过提纯得到多元醇、低聚糖及木质素组分，滤渣干燥后得到纤维素组分。
2.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，质子酸为磷钨酸水合物；复合黏土基催化剂以SiO2-Al2O3-Ce2O3为载体，负载钼为活性金属。
3.根据权利要求1或2所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，复合黏土基催化剂添加量为木质纤维生物质质量的15％-25％，质子酸的添加量为木质纤维生物质质量的45％-55％。
4.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，预处理反应工艺条件为：温度180～240℃、H2氛围、初始压力1MPa、搅拌速率450～550rmp、时间1～4h。
5.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，反应后悬浊液经过滤分离得到富含纤维素的固体残渣，由乙醇与水充分洗涤3-5次得到富含木质素大分子、低聚糖及多元醇的液体组分，再将滤液中的乙醇旋干，加入二氯甲烷萃取
6.根据权利要求2所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，复合黏土载体SiO2-Al2O3-Ce2O3的制备：
7.根据权利要求6所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，前驱体盐分别为六水合硝酸铈和九水合硝酸铝；水热老化条件为60℃搅拌12小时，干燥条件为105℃下保持12小时，煅烧条件：空气氛围下以3℃/min的升温速率升至500℃保持4小时。
8.根据权利要求2所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，采用浸渍法负载活性金属，具体步骤为：将复合黏土载体加入到四水合钼酸铵水溶液中，然后搅拌均匀，经水热老化、静置烘干、研磨筛分处理后，煅烧制得固体催化剂；水热条件为60℃搅拌12小时，干燥条件为105℃下保持12小时，煅烧条件为空气氛围下以3℃/min的升温速率升至500℃保持4小时。
9.根据权利要求1所述方法在制备饲料添加剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种生物质组分高效分离方法，其特征在于，采用复合黏土基催化剂与质子酸耦合体系，对木质纤维生物质进行预处理；得到的悬浮液经处理，收集滤液和滤渣，滤液通过提纯得到多元醇、低聚糖及木质素组分，滤渣干燥后得到纤维素组分。
2.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，质子酸为磷钨酸水合物；复合黏土基催化剂以sio2-al2o3-ce2o3为载体，负载钼为活性金属。
3.根据权利要求1或2所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，复合黏土基催化剂添加量为木质纤维生物质质量的15％-25％，质子酸的添加量为木质纤维生物质质量的45％-55％。
4.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，预处理反应工艺条件为：温度180～240℃、h2氛围、初始压力1mpa、搅拌速率450～550rmp、时间1～4h。
5.根据权利要求1所述生物质组分高效分离方法，其特征在于，反应后悬浊液经过滤分离得到富含纤维素的固体残渣，由乙醇与水充分洗涤3-5次...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊明，史经经，万巧灵，黎亮丽，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：
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