[發明專利]綜合分離甘蔗渣中木質纖維素的綠色新工藝

有效

• 申請號: 201110271415.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102409572A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 姚舜;宋航;侯敬萍;汪雁;汪全義;賈春梅
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;C08B37/14;C08H7/00;C07D307/50
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技術領域

本發明屬于從甘蔗渣中綜合分離回收木質纖維素的技術領域，具體涉及從甘蔗渣中綜合分離提取纖維素、木質素以及將半纖維素以糠醛的形式回收。?

背景技術

生物資源主要指生物質，它主要有兩類，即淀粉和木質纖維素。玉米、小麥、土豆等是淀粉類的代表。農業廢料（如甘蔗渣、玉米桿、秸稈等）、森林廢物和草類等是木質纖維素的代表。木質纖維素是地球上最豐富的生物質，每年以1640億噸的速度在全世界不斷再生，但至今人類只利用了其中的1.5%。蔗渣是糖廠的很大一部分副產品，大約占甘蔗的24%~27%（其中水分約占50%），每年生產出一噸蔗糖，就會產生0.2~0.3噸的蔗渣，甘蔗渣中纖維素、半纖維素和木質素的含量超過90%，本身就是良好的木質纖維素原料。隨著科學技術的進步，以及生物質轉化利用工程技術的不斷發展，人們發現甘蔗渣不僅是天然高分子材料、綠色化學品的寶庫，其中還蘊藏著豐富的生物質能。而且蔗渣來源集中，產量大，收集簡單、運輸半徑小，各主要成分相對穩定、性質均一，將其用于高附加值產品的生產，可滿足產業化所需要的原料集中性、連續性和均一性要求。?

目前關于對甘蔗渣中木質纖維素的分離應用的相關研究有一些報道。如Pattana等人用NH₄OH提取甘蔗渣中部分木質素（21%）后稀酸水解得到木糖，再通過發酵成功制得了乳酸，并同時得到了甲酸、乙酸和乙醇；M.?Brienzo等人用堿性過氧化氫對甘蔗渣中的半纖維素進行了分離；中國發明專利“一種以甘蔗渣為原料制備木質素的方法”（專利號：CN101337981A）以乙醇為溶劑，微波加熱從甘蔗渣中提取得到木質素；中國發明專利“一種溶解和提取甘蔗渣中的纖維素的方法”（專利號：CN101649571A）采用堿對甘蔗渣進行活化后，采用吡啶和離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽為溶劑提取甘蔗渣中的纖維素。?

然而，這些技術主要針對甘蔗渣木質纖維素的其中一種或者兩種成分進行了分離或利用，不能實現生物量的全利用；并且有些技術在工藝過程中利用了大量的有機溶劑，在實際生產過程中，會帶來大量的工業有機廢水，不符合當今綠色工藝的要求。?

隨著社會經濟的發展，對生態環境的影響已經成為人類發展不得不考慮的問題，堅持把建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點，已成為目前和今后的基本方針。對農業廢棄物的應用也明確出現在國家鼓勵類產業目錄中。因此，建立一條將甘蔗渣中木質纖維素各成分分離回收的綠色新工藝，并將其推廣至其他農業廢棄物的分離應用，在經濟利益和社會效益兩方面都有著重要意義。?

發明內容

本發明的目的是針對已有技術存在的問題，提供一種綜合分離回收甘蔗渣中纖維素、木質素和半纖維素的綠色新工藝，以達到綜合利用農業廢棄物原料中的木質纖維素生物量全利用的目的。?

本發明提供的綜合分離回收甘蔗渣中纖維素、木質素和半纖維素的綠色新工藝。工藝具體操作為：?

（1）?取粉碎至40~100目的甘蔗渣，與水以液固質量比為20~40:1混合，在60~80℃下攪拌1~3h進行預處理，過濾或進一步烘干后，待用（水分<10%）。

（2）按質量液固比為20~40:1，向預處理后的甘蔗渣中，加入質量濃度為4%~10%的無機堿液（氫氧化鈉或氫氧化鉀），在溫度40~80℃下，提取2~10h后過濾；收集濾液，水洗濾餅，干燥得到產物纖維素，纖維素收率為?80%~90%，純度為?80%~?85%。水洗液添加適量的無機堿作為下次堿提液使用。?

（3）將含有無機堿的濾液用廉價的無機酸（鹽酸、硫酸或者磷酸）進行酸化至pH為1~4，在20~60℃下酸沉淀0.5~3h，離心過濾得到沉淀物，同時收集上清液和離心分離的濾液；用適量水洗滌沉淀物，然后干燥得到產物木質素，木質素收率為65%~80%?，純度?60%?~?70%?。上清液和離心分離濾液中的無機鹽，作為下面水機制備糠醛的輔助催化劑備用，水洗液添加適量無機酸用作下次酸化液循環使用。?