[發明專利]一種纖維素組分分離耦合木質素降解產生芳香醛的方法

無效

• 申請號: 201110460994.1
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102603504A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李榮杰
• 申請（專利權）人: 安徽豐原發酵技術工程研究有限公司
• 主分類號: C07C47/58
• 分類號: C07C47/58;C07C47/575;C07C45/00;D21C3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;王加嶺

技術領域

本發明屬于生物質化工技術領域，具體地說，涉及一種纖維素組分分離耦合木質素降解產生芳香醛的方法。

背景技術

木質纖維原料預處理的方法主要有物理法，化學法，物理化學法，生物法等。預處理方法的選擇主要從提高效率、降低成本、縮短處理時間和簡化工序等方面考慮。理想的預處理工藝應能滿足：纖維素、半纖維素及木質素分離程度高，各組分可以制備相應的其他化學品，實現生物質的全利用。對于木質纖維素原料組分中的半纖維素及纖維素組分的利用工藝已經比較成熟，但對木質素組分的開發還沒有取得理想效果。對木質纖維素原料全組分利用的關鍵技術即木質素開發關鍵技術進行攻關，最終實現物盡其用，對于完善木質纖維素原料綜合利用工藝的完整性、經濟性有重要意義。

纖維素、半纖維素可以作為制糖以及其它發酵化學品的原料，木質素作為一種工業廢棄物一直未能得到高效利用，即造成了資源的浪費也給環境造成了巨大的壓力，開發木質素類高附加值化學品既可以降低纖維素工業的成本，又可以減輕環境的壓力。當前木質素的高效利用有兩種思路，一種是將其作為天然高分子接枝利用，一種是將其降解為小分子物質。將木質素作為天然高分子接枝利用最大的技術瓶頸就是木質素是一種空間網狀結構的天然高分子物質，位阻較大且分子量不均一，苯環上甲氧基含量較多，羥基含量低，木質素的反應活性低，除了將小分子的磺酸基接枝上去以外，很少有其它接枝產品工業化。目前木質素的降解的研究主要集中在將其通過氫解、熱裂解、氧化降解等方法轉化為有商業價值的有機小分子，同時，將木質素降解為產率較高的單一的有機化合物是最有工業前途的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種纖維素組分分離耦合木質素降解產生芳香醛的方法。

本發明提供的方法，其包括如下步驟：

1)稀酸法對木質纖維素原料進行預處理，脫除80％以上的半纖維素，得到酸水解殘渣；

2)以鈣鈦礦型復合氧化物為催化劑，以步驟1)的酸水解殘渣為原料，在堿性條件下進行木質素濕法氧化反應，使木質素降解產生芳香醛類化合物，反應后固液分離，得到純度≥80％的纖維素。

其中，稀酸法對木質纖維素原料進行預處理后，進行固液分離，得到酸水解殘渣，經測定，殘渣中半纖維素的含量低于20％，表明通過稀酸預處理，脫除了80％以上的半纖維素。

其中，步驟1)中的預處理的條件為：稀酸濃度0.1％～2.0％，液固比4～10∶1，溫度100～150℃，時間90～180min。優選的，所述的稀酸優選為硫酸、鹽酸、磷酸、甲酸中的一種或多種。

其中，步驟1)中的酸水解殘渣組分如下：按干基計(質量百分比，下同)，40％～70％的纖維素，1％～15％的半纖維素，15％～30％的木質素，1％～5％的灰分。

其中，步驟2)中的所述的木質素濕法氧化反應的條件為：反應溫度120～180℃，氧氣壓力0.1～2MPa，反應液中，堿液濃度為0.1～2.0mol/L，木質素的初始濃度10～200g/L，催化劑用量1～10g/L，反應時間為60～240min。所述的堿液優選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或其組合。

其中，步驟2)的純度≥80％的纖維素中，按干基計，半纖維素含量≤10％，木質素含量≤10％。

本發明中，優選的鈣鈦礦型復合氧化物為ABO₃型化合物，其中，A位元素為La或Sr，B位元素為Co、Mn或Fe，更優選的，為LaFeO₃。

本發明中，木質纖維素原料為任何本領域公知的木質纖維素原料，優選為玉米芯、玉米秸稈和蔗渣中的一種或多種。

本發明中，所述的芳香醛類化合物為香草醛和/或紫丁香醛。

本發明中，木質纖維素原料經稀酸法預處理后，得到的糖液可用于制備木糖、木糖醇、阿拉伯糖等糖醇產品；酸水解殘渣再經堿性條件下木質素濕法氧化反應，得到高純度纖維素及芳香醛類，其中高純度纖維素可用于制糖及發酵，也可直接用作動物飼料，木質素降解產物——芳香醛類化合物是一種高附加值的化學品，廣泛用于食品、醫藥、染料化工、有機合成及材料工業，實現了木質纖維素原料的全組分利用，具有經濟和社會效益。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。