[發(fā)明專利]一種纖維素組分分離耦合木質(zhì)素降解產(chǎn)生芳香醛的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460994.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN102603504A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李榮杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司
• 主分類號(hào): C07C47/58
• 分類號(hào): C07C47/58;C07C47/575;C07C45/00;D21C3/02
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;王加嶺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種纖維素組分分離耦合木質(zhì)素降解產(chǎn)生芳香醛的方法。

背景技術(shù)

木質(zhì)纖維原料預(yù)處理的方法主要有物理法，化學(xué)法，物理化學(xué)法，生物法等。預(yù)處理方法的選擇主要從提高效率、降低成本、縮短處理時(shí)間和簡(jiǎn)化工序等方面考慮。理想的預(yù)處理工藝應(yīng)能滿足：纖維素、半纖維素及木質(zhì)素分離程度高，各組分可以制備相應(yīng)的其他化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的全利用。對(duì)于木質(zhì)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(jīng)比較成熟，但對(duì)木質(zhì)素組分的開發(fā)還沒(méi)有取得理想效果。對(duì)木質(zhì)纖維素原料全組分利用的關(guān)鍵技術(shù)即木質(zhì)素開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)物盡其用，對(duì)于完善木質(zhì)纖維素原料綜合利用工藝的完整性、經(jīng)濟(jì)性有重要意義。

纖維素、半纖維素可以作為制糖以及其它發(fā)酵化學(xué)品的原料，木質(zhì)素作為一種工業(yè)廢棄物一直未能得到高效利用，即造成了資源的浪費(fèi)也給環(huán)境造成了巨大的壓力，開發(fā)木質(zhì)素類高附加值化學(xué)品既可以降低纖維素工業(yè)的成本，又可以減輕環(huán)境的壓力。當(dāng)前木質(zhì)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(zhì)。將木質(zhì)素作為天然高分子接枝利用最大的技術(shù)瓶頸就是木質(zhì)素是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的天然高分子物質(zhì)，位阻較大且分子量不均一，苯環(huán)上甲氧基含量較多，羥基含量低，木質(zhì)素的反應(yīng)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(chǎn)品工業(yè)化。目前木質(zhì)素的降解的研究主要集中在將其通過(guò)氫解、熱裂解、氧化降解等方法轉(zhuǎn)化為有商業(yè)價(jià)值的有機(jī)小分子，同時(shí)，將木質(zhì)素降解為產(chǎn)率較高的單一的有機(jī)化合物是最有工業(yè)前途的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種纖維素組分分離耦合木質(zhì)素降解產(chǎn)生芳香醛的方法。

本發(fā)明提供的方法，其包括如下步驟：

1)稀酸法對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，脫除80％以上的半纖維素，得到酸水解殘?jiān)?/p>

2)以鈣鈦礦型復(fù)合氧化物為催化劑，以步驟1)的酸水解殘?jiān)鼮樵希趬A性條件下進(jìn)行木質(zhì)素濕法氧化反應(yīng)，使木質(zhì)素降解產(chǎn)生芳香醛類化合物，反應(yīng)后固液分離，得到純度≥80％的纖維素。

其中，稀酸法對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)行固液分離，得到酸水解殘?jiān)?jīng)測(cè)定，殘?jiān)邪肜w維素的含量低于20％，表明通過(guò)稀酸預(yù)處理，脫除了80％以上的半纖維素。

其中，步驟1)中的預(yù)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(shí)間90～180min。優(yōu)選的，所述的稀酸優(yōu)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?jiān)M分如下：按干基計(jì)(質(zhì)量百分比，下同)，40％～70％的纖維素，1％～15％的半纖維素，15％～30％的木質(zhì)素，1％～5％的灰分。

其中，步驟2)中的所述的木質(zhì)素濕法氧化反應(yīng)的條件為：反應(yīng)溫度120～180℃，氧氣壓力0.1～2MPa，反應(yīng)液中，堿液濃度為0.1～2.0mol/L，木質(zhì)素的初始濃度10～200g/L，催化劑用量1～10g/L，反應(yīng)時(shí)間為60～240min。所述的堿液優(yōu)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(jì)，半纖維素含量≤10％，木質(zhì)素含量≤10％。

本發(fā)明中，優(yōu)選的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物為ABO₃型化合物，其中，A位元素為L(zhǎng)a或Sr，B位元素為Co、Mn或Fe，更優(yōu)選的，為L(zhǎng)aFeO₃。

本發(fā)明中，木質(zhì)纖維素原料為任何本領(lǐng)域公知的木質(zhì)纖維素原料，優(yōu)選為玉米芯、玉米秸稈和蔗渣中的一種或多種。

本發(fā)明中，所述的芳香醛類化合物為香草醛和/或紫丁香醛。

本發(fā)明中，木質(zhì)纖維素原料經(jīng)稀酸法預(yù)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(chǎn)品；酸水解殘?jiān)俳?jīng)堿性條件下木質(zhì)素濕法氧化反應(yīng)，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(fā)酵，也可直接用作動(dòng)物飼料，木質(zhì)素降解產(chǎn)物——芳香醛類化合物是一種高附加值的化學(xué)品，廣泛用于食品、醫(yī)藥、染料化工、有機(jī)合成及材料工業(yè)，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)纖維素原料的全組分利用，具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。