[發(fā)明專利]生物質(zhì)有機組分的分離工藝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710119136.4
• 申請日: 2007-07-16
• 公開（公告）號: CN101092435A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張子宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京夢狐宇通竹纖維研究開發(fā)中心
• 主分類號: C07G1/00
• 分類號: C07G1/00;C07H3/00;D21B1/12
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)有機組分的分離工藝方法。

背景技術(shù)

隨著石油供需矛盾日益加劇，資源越來越緊張，利用地球上取之不盡、用之不竭的生物質(zhì)資源，發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。目前生物質(zhì)主要應(yīng)用于燃燒、發(fā)電、液化、氣化等作為能源，也用于制漿造紙、家俱等方面應(yīng)用，制漿造紙、粘膠化纖、發(fā)酵制乙醇等用量比例較大，對生物質(zhì)處理工藝要求較高。纖維素主要是由植物組成，主要用來生產(chǎn)紙漿，化纖漿粕，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，原料利用率低，并導(dǎo)致水污染、大氣污染等破壞環(huán)境的嚴(yán)重后果，但社會需求量卻日益加大，城市植物廢棄物沒有很好的利用，只能填埋或燃燒發(fā)電，利用價值形式很低，只能如何有效的充分利用植物和生物質(zhì)資源，但對生產(chǎn)技術(shù)提出較高的要求。有機溶劑法處理方法為新方法，可以有效分離提取利用植物，但也有諸多缺點，具有原料選擇性強，很多植物不能適用，不同的植物效果差異大，木質(zhì)素殘留多，分離反應(yīng)時間長等缺點。

目前，國內(nèi)外眾多植物處理工藝中，均以化學(xué)酸堿法、物理爆破法、生物酶法等方式，不僅污染大、耗能耗水多，且植物沒能充分利用，污染程度不一，高成本，難以在市場上推行，并且原料局限性大，只能采用單一或較少的植物種類，纖維素漿粕質(zhì)量低，只能滿足紙漿的要求，甚至是只能用于生產(chǎn)低檔紙漿，其工藝效果是只取一點，拋棄其余，使很多有機成份浪費，以污染形式出現(xiàn)，工廠只能再投入污染處理工程，成本提高，使小型工廠無法承受。部分新工藝局限性太大，也難以推廣，所生產(chǎn)的纖維素漿粕基本達不到化纖漿粕的要求；而能夠達到化纖漿粕標(biāo)準(zhǔn)的工藝，但其操作工藝復(fù)雜，產(chǎn)率低，成本很高且污染嚴(yán)重。與人類環(huán)境發(fā)展趨勢極不相襯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)有機組分的分離工藝方法。該方法分離有機成分的時間短，分離出的有機成分的純度高，該工藝方法無污染、有利于環(huán)保。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種生物質(zhì)有機組分的分離工藝方法，該方法包括下述步驟：

(1)、以生物質(zhì)為原料，并粉碎，用20％～70％體積濃度的有機溶劑水溶液浸潤，以頻率900MHz～2500MHz、功率為700W～5000W的微波處理5～30min；再加入20體積％～70體積％濃度的有機溶劑水溶液，使生物質(zhì)碎料完全浸入有機溶劑水溶液中，在40～120℃、壓力為0.4MPa～0.6MPa條件下，再用頻率為15KHz～2.4MHz、功率為200W～5000W的超聲波與頻率為900MHz～2500MHz、功率為700W～5000W的微波，同時處理5～30min，然后過濾分離，其中，生物質(zhì)以g為單位，有機溶劑水溶液以L為單位，原料生物質(zhì)的重量與上述兩次有機溶劑水溶液總用量的容積的比例為500～1000∶0.8～3；

(2)、將步驟(1)中過濾分離得到的固體加入20％～70％體積濃度的有機溶劑水溶液中，其中，過濾分離得到的固體以g為單位，有機溶劑水溶液以L為單位，過濾分離得到的固體的重量與有機溶劑水溶液用量的容積的比例為500～1000∶0.8～3；在160～220℃，壓力為1.2MPa～2.6MPa條件下，以頻率為15KHz～2.4MHz、功率為200W～5000W的超聲波，頻率為900MHz～2500MHz、功率為900W～5000W的微波同時處理5～30min，進行固液分離，得到的固體物為纖維素；

(3)、固液分離后的液體，冷卻降溫到60℃～常溫時，產(chǎn)生木質(zhì)素沉淀物，木質(zhì)素沉淀物經(jīng)離心處理，其固體物和純水混合再經(jīng)過濾后得到的固體物為木質(zhì)素成品。

本發(fā)明的工藝方法的反應(yīng)機理是：超聲波在反應(yīng)液(即生物質(zhì)碎料與有機溶劑水溶液的混合液體)中產(chǎn)生強烈沖擊振動，并起到攪拌作用，使H₂O分離出更多的H⁺和OH^-游離基，促進與有機分子結(jié)合，將附在纖維素上的其它成分分離，使有機物分子更多溶解到液體中。為提高速度，??超聲波頻率可采用多頻方式，一般采用15KHz、20KHz、50KHz、100KHz、1.7MHz或2.4MHz，并和微波共同作用，可達到很好的效果；生物質(zhì)中的組分在微波的作用下引起強烈的極性振蕩產(chǎn)生熱能，從而導(dǎo)致有機分子間氫鍵松弛，結(jié)構(gòu)破裂，加速了溶劑分子對基體的滲透和待提取成分的溶解。可采用2500MHz、2450MHz、2000MHz、1500MHz、1000MHz、915MHz、900MHz微波作用于反應(yīng)液(即生物質(zhì)碎料與有機溶劑水溶液的混合液體)。