[發明專利]利用生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑催化水解纖維素的方法

有效

• 申請號: 201410285143.1
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104017916B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 李翔宇;李學琴;時君友;龐久寅;杜洪雙
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: C13K1/02
• 分類號: C13K1/02
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發明涉及催化劑應用，是一種利用生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑催化水解纖維素的方法，其磁性納米固體酸催化劑是以生物質水解殘渣為原料制備的一種催化劑。

背景技術

隨著社會的不斷發展，能源和資源短缺越來越成為制約人類發展的瓶頸。目前，以煤、石油和天然氣為代表的化石資源為全球提供了86%的能源和96%的有機化合物，但是僅靠日益枯竭的化石資源已難以維持人類的持續發展，并且化石能源的開采利用造成了嚴重的環境問題。因此，開發出潔凈的可再生能源成為了實現人類可持續發展的迫切需要，尋找新能源成為了社會經濟持續發展的重大戰略方向，能源清潔的轉化利用技術成為了未來經濟發展的希望與源泉。

生物質是目前世界上唯一一種可固定碳的可再生能源，也可以提供各種化工原料，因此對其高效和潔凈轉化過程的研究日益受到世界各國的重視。纖維素占世界碳含量的50%以上，是世界上最豐富的天然有機物，且利用纖維素不會與人類的食物供應相爭，因此實現纖維素的有效轉化在生物質轉化利用中占據重要的位置。纖維素的用途之一就是先將纖維素水解為葡萄糖，再經由葡萄糖生成乙醇或其他醛、醇、酸等化學品，因而纖維素水解是纖維素轉化利用技術中的關鍵步驟。水解反應是水與另一化合物的反應，該化合物分解為兩部分，水中氫原子加到其中一部分，而羥基加到另一部分，得到新的化合物。工業上應用較多的是有機物的水解，纖維素是生物質的主要內含物，主要由D-葡萄糖-β，4-苷鍵相連而成，將其高效水解成葡萄糖及其它的有機化合物是生物質利用的關鍵。

2009年，周麗娜在催化學報2009年第三期第196頁～200頁發表的“碳基磺酸化固體酸材料的制備及其催化性能”一文中，公開了以蔗糖為原料制備的碳基磺酸化固體酸材料催化乙酸乙酯的水解反應，結果表明該催化劑對反應具有較高的催化活性且水解很徹底；2010年，趙銀中在現代化工2010年?第九期第40頁～42頁發表的“磺化碳固體酸催化舊瓦楞紙箱水解糖化”一文中公開了用制備的磺化固體酸催化劑催化可再生植物纖維舊瓦楞紙的糖化水解反應，結果表明固體磺酸可以有效的催化水解舊瓦楞紙水解糖化。所以，生物質水解液化殘渣制備磁性納米固體酸催化劑的問題解決以后，提高生物質水解液化殘渣制備的磁性納米固體酸催化劑的合理利用是目前需要解決的又一個問題，并且，生物質水解液化殘渣制備磁性納米固體酸催化劑，再以其催化劑催化纖維素的水解，提高催化水解效率，形成良性循環利用，減少了資源的浪費。

發明內容

本發明的目的是：提供一種以生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑催化纖維素水解的方法，目的是擴大纖維素水解領域的范圍和增多纖維素催化水解的方法，在生物質技術轉化領域提供一種新的能源循環利用方案，也在磁性納米固體酸催化劑領域提供了催化劑利用的新途徑。

本發明的目的是由以下技術方案來實現的：一種利用生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑催化水解纖維素的方法，其特征是：包括以下步驟：

1）稱取預先準備好的纖維素放入不銹鋼反應釜中，加入蒸餾水和生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑，其中纖維素與蒸餾水的質量比為1:80～100，纖維素與所述生物質殘渣基磁性納米固體催化劑的質量比為1:3～5，磁力攪拌子攪拌使三者在反應前混合均勻；

2）將步驟1）制得的混合物加熱，溫度達到130～150℃時，保溫1～3h進行反應,待反應結束后將本步驟所述反應的產物用離心機進行離心分離，離心機轉速為8000r/min，離心機分離獲得的上清液即纖維素水解液，殘渣為包含步驟1）所述催化劑的生物質殘渣。

所述生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑為按照申請號2014102222590的發明專利申請“利用生物質水解液化殘渣制備磁性納米固體酸催化劑的方法”?制備的生物質殘渣基磁性納米固體酸催化劑。

所述纖維素為微晶纖維素或天然纖維素或兩者的混合物。