[發明專利]羧基功能化離子液體溶液預處理木質纖維素的方法

有效

• 申請號: 201210512392.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103849665A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 謝海波;趙宗保;張迎
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02;C08H7/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明設計生物化學和化工技術領域，具體涉及一種利用羧酸功能化離子液體溶液預處理木質纖維素類生物質，選擇性水解半纖維素從而達到分離與活化纖維素的目的。?

技術背景

隨著化石資源的日益枯竭，以及使用化石資源帶來的一系列環境問題，開發出一種新型的可再生能源是迫在眉睫。而木質纖維素類生物質作為農作物和林業廢棄物的主要成分，是地球上可再生的生物質資源。我國是一個農業大國，全國農作物秸稈產量約6億噸/年，其中可收集利用的纖維素約為3億噸/年。而直接用于焚燒產熱不但造成環境污染，也不能對其進行高效的利用，因此我們需將其分離以進行高效利用。?

現有的木質纖維素中半纖維素的去除方法主要是用濃酸水解，其中的酸會腐蝕設備且造成環境污染還不容易回收，并且在分離半纖維素的過程中也會造成部分纖維素的降解。此外，還有水熱法，這種方法要在高溫高壓下進行，對設備的要求很高而且能耗大。因此開發一種新的環境友好的方法對半纖維素進行分離，再充分利用其中的纖維素和木質素，對于緩解日益嚴重的環境污染、改善資源結構、高質高效的利用木質纖維素原料油非常重大的意義。?

目前關于木質纖維素預處理和水解相關的專利如下：?

(1)由生物質水解制備還原性單糖的方法.公開(公告)號：CN?1432574；?

(2)從纖維素生物質活的產物糖流的方法.公開(公告)號：CN101023179；?

(3)生物質水解-反應萃取生產糠醛的方法.公開(公告)號：CN102627618A；?

(4)一種生物質預處理方法.公開(公告)號：CN?1824782；?

(5)一種生物質預處理方法.公開(公告)號：CN?102181506A；?

(6)一種生物質綠色高效預處理方法.公開(公告)號：CN?101586136A；?

(7)生物質預處理方法及生物質艷陽發酵制沼氣的方法與設備.公開(公告)號：CN?101560525；?

(8)全新的生物質生產液體燃料技術.公開(公告)號：CN?1807554；?

(9)一種生物質預處理方法.公開(公告)號：CN?101775428A；?

(10)一種生物質預處理方法.公開(公告)號：CN?102433359A；?

(11)離子液體溶劑分離木質纖維素中木質素和纖維素的方法.公開(公?告)號：CN：101580522A。?

上述專利中，專利(1)～(5)中的預處理或水解技術，都是使用酸作為預處理試劑或者在處理過程中非常依賴酸，溶劑回收困難，酸的強腐蝕性對設備的要求很高。專利(6)和(7)使用使用水熱法，需要在高溫高壓的條件下進行操作，不但耗能而且對設備的要求高。專利(8)使用微波和石灰或者氨水共處理的方法進行預處理，同樣耗能。專利(9)和(10)使用酶法進行預處理，其中酶對環境的要求苛刻，而且使用酶的成本很高。?

利用純離子液體預處理木質纖維素材料的文獻及專利很多，但是離子液體價格較高，分離提純，再生成本較高。因此，基于離子液體在生物質預處理方面的良好表現，開發高效，廉價的離子液體預處理技術具有重要的實際應用價值。?

公開的專利(11)使用離子液體水溶液進行預處理，選擇性去除木質素，從而制備富纖維素樣品。但是只包括側鏈是烷基鏈離子液體，不包括側鏈具有功能性基團的離子液體。?

本專利，基于離子液體可設計性的特點，同時考慮到醋酸對半纖維素的選擇性水解催化作用，設計利用羧酸功能化離子液體與溶劑組成的混合體系，選擇性水解半纖維素，從而實現木質纖維素三維結構解離，實現纖維素、木質素分離，獲得富纖維素產品，可以用于造紙、醫藥衛生等領域，以及制備各種纖維素衍生產品。由于半纖維、木質素的去除，提高了纖維素與纖維素酶的接觸面積，從而提高了富纖維素產品的酶解糖化效率。?

而本發明預處理條件溫和，并且不需要額外加入酸作為催化劑，就能除去木質纖維素原料中的半纖維素，而且離子液體可以重復使用，該方法環保、廉價，能應用于工業化生產。?

發明內容

本發明旨在提供一種有效的、綠色的預處理木質纖維素生物質原料的方法來分離獲得富纖維素產品、富木質素產品，富纖維素產品具有很好的酶解糖化效率。?

第一步：將羧酸功能化離子液體中的一種或二種以上，溶劑，木質纖維素類生物質原料加入反應釜，其中羧酸功能化離子液體與溶劑的質量比為1∶20～4∶1，混合體系中木質纖維素類生物質原料與液體樣品質量比為1∶20～1∶2；?