【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于再生资源和环境领域，涉及一种分离生物基材料水解液中糖、酸的方法。
技术介绍
1、随着人类文明的发展，日益枯竭的化石资源使得资源短缺的问题日益凸显。面临日渐枯竭的化石资源问题，我们必须找出能够替代化石资源的新型能源来保证社会的继续发展和进步。同时，化石资源的炼制和消耗产生大量工业废气、废水、废渣，对人类生活和健康造成了极大的影响。因此，无论是从社会的可持续发展还是对环境保护和人类生命健康负责，开发可持续利用、环境友好的清洁能源是当前社会研究热点和必然趋势。
2、糖是一种重要的能源物质，也是人体新陈代谢过程中具有重要功能的碳水化合物。且广泛用于食品、化工、药品及发酵等领域。糖多存在于植物体内，农产品废料中。目前多用酸催化水解植物或农作物废料提取。糖与酸的有效分离是水解液后续处理精制与酸回用的基础，工业上多用中和法降低水解液的酸度，中和法最大的弊端是无法回收酸且大大增加了后续提纯工艺的工作负荷。尽管有电渗析、膜分离等技术用于糖与酸的分离，但是实际应用时仍有很多关键点需要突破且运行成本相对较高。模拟移动床是目前工业开发及应用相对成熟的技术，但是其工艺和设备的复杂性及消耗使其具有一定的局限性。离子排斥色谱(酸阻滞)是分离糖酸较为合适的方法，将其放大至制备色谱具有一定的挑战性。因此探索并完善植物提取糖的色谱工艺，可以为糖产业的可持续发展做好技术储备。
3、专利cn117482576a公开了一种利用八区模拟移动床分离糖和酸的工艺使用八区模拟移动床系统由16根填充h型阳离子交换树脂的色谱柱分离硫酸、单糖、有
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种分离生物基材料水解液中糖、酸的方法。
2、专利技术思路：在本专利技术中，两性固相分离材料以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为骨架结构，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的末端为磷酸-季胺结构。其中，两性固相分离材料中的季胺基团提供酸阻滞作用，可以使得酸和糖进行分离；末端磷酸根的存在可有效的降低有机酸根和固相材料之间的离子交换作用，从而促进对有机酸的阻滞，促进有机酸和糖的分离，降低酸泄露风险。在制备两性固相分离材料的聚合过程中，聚合反应形成的大孔结构和后交联反应形成的介孔结构，组成了特殊的核-壳的孔道结构可以进一步的促进葡萄糖和木糖的分流，使得葡萄糖和木糖分离。以及本专利技术中往复流动床配合两性固相分离材料的高比表面积和粒径均一性等特性，结合色谱分离技术提供高的分离效率和分离速率以及简单的工艺过程。本申请工艺对生物质水解液中的酸可实现回收，回收率均≥99.5％；同时实现糖高效回收，回收率≥99.5％。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
4、本专利技术公开了一种分离生物基材料水解液中糖、酸的方法，包括如下步骤：
5、(1)上样：将生物基材料水解液上样至以两性固相分离材料为固定相的色谱分离装置中，流出液分两段回收，分别为木糖回收区和葡萄糖回收区；
6、(2)洗脱：从色谱分离装置的另一端用洗脱液进行洗脱，回收酸流出液；
7、(3)重复循环步骤(1)和步骤(2)直至所述的两性固相分离材料无分离作用时停止；
8、其中，所述的两性固相分离材料是以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为骨架结构，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的末端为磷酸-季胺结构。
9、其中，步骤(1)中，所述的生物基材料为含有纤维素和/或半纤维素的生物基原料，例如，玉米芯、农作物秸秆、农业废弃物等。
10、其中，步骤(1)中，所述生物基材料水解液上样至以两性固相分离材料为固定相的色谱分离装置前，可以进行膜过滤和/或脱色树脂吸附进行前处理，去除生物基材料水解液中的悬浮物、灰尘、色素等物质；其中，所述膜过滤所使用的膜均为商业可购买得到的常规滤膜，例如pp过滤膜等；所述脱色树脂吸附所使用的树脂也为商业可购买得到，例如脱色树脂d201等。
11、在一些实施例中，步骤(1)中，所述生物基材料水解液中的糖为葡萄糖和木糖；所述生物基材料水解液中葡萄糖的含量为1～10wt％；所述生物基材料水解液中木糖的含量为1～10wt％。
12、在一些实施例中，优选地，步骤(1)中，所述生物基材料水解液中的糖为葡萄糖和木糖；所述生物基材料水解液中葡萄糖的含量为2～6wt％，优选为4wt％；所述生物基材料水解液中木糖的含量为1～4wt％，优选为2wt％。
13、在一些实施例中，步骤(2)中，所述生物基材料水解液中的酸为有机酸和/或无机酸；所述有机酸为甲酸、乙酸、草酸和柠檬酸中的任意一种或几种的组合；所述无机酸为硫酸、盐酸和硝酸中的任意一种或几种的组合；所述生物基材料水解液中有机酸的含量为0.5～5wt％；所述生物基材料水解液中无机酸的含量为5～20wt％。
14、在一些实施例中，优选地，步骤(2)中，所述生物基材料水解液中的酸为有机酸和/或无机酸；所述有机酸为甲酸和乙酸组合；所述无机酸为硫酸；所述生物基材料水解液中有机酸的含量为0.5～2wt％，优选为1.25wt％；所述生物基材料水解液中无机酸的含量为8～14wt％，优选为10wt％。
15、在一些实施例中，步骤(1)中，所述两性固相分离材料按照如下步骤合成：
16、s1：采用热敏性种子溶胀法制备聚苯乙烯-二乙烯苯微球；
17、s2：将步骤s1得到的聚苯乙烯-二乙烯苯微球使用三氯氧磷在惰性气体保护下进行氯化和磷酸化；
18、s3：将步骤s2得到的磷酸化后的聚合物使用四甲基乙二胺进行胺基化和交联后，即得两性固相分离材料；
19、其中，所述两性固相分离材料中，碱性基团交换量≥5mmol/g。
20、其中，步骤s2中，所述惰性气体优选为氮气。
21、具体地，优选地，所述两性固相分离材料中，碱性基团交换量≥5mmol/g，酸性基团交换量≥2mmol/g；进一步优选地，所述两性固相分离材料中，碱性基团交换量为5.1～6.5mmol/g，酸性基团交换量2.2～3.5mmol/g；更进一步优选地，所述两性固相分离材料中，碱性基团交换量为5.1～6.2mmol/g，酸性基团交换量2.4～3.1mmol/g；最优选地，所述两性固相分离材料中，碱性基团交换量为5.6mmol/g，酸性基团交换量2.7～2.8mmol/g。
22、在一些实施例中，步骤(1)中，所述两性固相分离材料的比表面积不低于1200m2/g，粒径为30～100μm，并且粒径的分布差为±10μm。
23、其中，步骤(1)中，所述两性固相分离材料的结构为孔道结构；所述孔道结构为介孔-大孔叠加成类核-壳结构。
24、在一些实施例中，优选地，步骤(1)中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分离生物基材料水解液中糖、酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物基材料水解液中的糖为葡萄糖和木糖；所述生物基材料水解液中葡萄糖的含量为1～10wt％；所述生物基材料水解液中木糖的含量为1～10wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述生物基材料水解液中的酸为有机酸和/或无机酸；所述有机酸为甲酸、乙酸、草酸和柠檬酸中的任意一种或几种的组合；所述无机酸为硫酸、盐酸和硝酸中的任意一种或几种的组合；所述生物基材料水解液中有机酸的含量为0.5～5wt％；所述生物基材料水解液中无机酸的含量为5～20wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述两性固相分离材料按照如下步骤合成：
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述两性固相分离材料的比表面积不低于1200m2/g，粒径为30～100μm，并且粒径的分布差为±10μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物基
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，从色谱分离装置流出的流出液中，流出的大于等于第1/5BV、小于第2/5BV的流出液为木糖回收区，流出的大于等于第2/5BV、小于等于第2/3BV的流出液为葡萄糖回收区。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述洗脱液为水；所述洗脱液的上样量与所述生物基材料水解液的上样量相同；所述洗脱液的上样流速为1～10BV/h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的色谱分离装置优选为往复流动矮床，其高径比为1:3～3:1。
...【技术特征摘要】
1.一种分离生物基材料水解液中糖、酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物基材料水解液中的糖为葡萄糖和木糖；所述生物基材料水解液中葡萄糖的含量为1～10wt％；所述生物基材料水解液中木糖的含量为1～10wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述生物基材料水解液中的酸为有机酸和/或无机酸；所述有机酸为甲酸、乙酸、草酸和柠檬酸中的任意一种或几种的组合；所述无机酸为硫酸、盐酸和硝酸中的任意一种或几种的组合；所述生物基材料水解液中有机酸的含量为0.5～5wt％；所述生物基材料水解液中无机酸的含量为5～20wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述两性固相分离材料按照如下步骤合成：
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏士明，任连兵，丁士忠，
申请(专利权)人：永丰物产天长有限公司，
类型：发明
国别省市：
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