[發明專利]離子液體與堿液聯合預處理生物質的方法

在審

• 申請號: 201610341039.9
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105779525A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 馬保軍;牛坤;林克英;劉萬毅
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00
• 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

本發明涉及生物化學和化學工程領域，具體涉及離子液體與堿液 (堿/H₂O₂)聯合預處理生物質，分離木質素，達到提高酸解物料成 還原糖產率的目的。

背景技術

現代社會的發展極大依賴于石油、煤炭、天然氣等化石燃料。化 石資源的日益枯竭以及過度開采所導致的環境問題，已經成為制約我 國經濟可持續發展的重大戰略問題。于是，尋找可再生能源迫在眉睫。 生物質能全球含量豐富，并且與化石能源化學組成相似，使得其脫穎 而出。我國國家能源部實行“十二五計劃”，其中指出到2020年，生 物燃料(主要是乙醇和生物柴油)的消耗量將達到1200萬噸。

在我國，使用淀粉質和糖類等糧食作物的第一代生物質燃料，存 在“與人爭糧，與糧爭地”的問題。當我們轉為使用農林廢棄物時， 可以避免這問題，并且可以增收環保。

木質纖維素原料預處理是降解的關鍵。借助預處理，可以使得纖 維素與木質素、半纖維素分離，從而提高降解效率。

離子液體是由有機陽離子和無機陰離子組成的常溫下呈液態的 鹽，并且具有以下優點：(1)不易燃燒，有良好的溶解性，是一種新 型“綠色溶劑”；(2)室溫下基本無蒸汽壓，不揮發；(3)熔點低，有 較寬的液態溫度范圍；(4)較寬的電化學穩定電位窗，具有較高的離 子遷移和擴散速度和良好的導電性；(5)通過改變陰陽離子組成來調 節酸性和物理化學性質。近年來的研究如下，Swatloski等首先發現 1-丁基-3-咪唑氯鹽([Bmim]Cl)離子液體對纖維素有可溶性,這引起 了全世界的高度重視。隨后,Ren等合成了新型室溫離子液體1-烯丙 基-3-甲基咪唑氯鹽([Amim]Cl),發現其對纖維素有更為出色的溶解能 力。Zhao等利用離子液體溶解纖維素，而后再生從而加速酶解。 Azubuike等研究了玉米棒子從離子液體中再生的纖維素粉末的物化 性質，表明處理過后纖維素有更低的結晶度及更好的流動性。Zhuo 等使用新型離子液體處理微晶纖維素，得到很高的還原糖產率。Liu 等使用不同的方法將溶于離子液體中的纖維素再生出來并進行表征， 結果表明，纖維素結晶度降低，從Ⅰ型轉變為II型。

發明內容

本發明的目的在于通過預處理，實現纖維素木質素有效分離，獲 得較高的纖維素產品，并且能提高稀酸水解的還原糖產率。本發明條 件較溫和，堿濃度合理，并且離子液體可以重復使用，該發明環保， 成本較低，有工業化應用前景。

1.離子液體與堿液(或者堿/H₂O₂)共同預處理實驗方法，以如 下步驟進行操作：

第一步：將木質纖維素生物質與離子液體與堿液(或者堿/H₂O₂) 移入圓底燒瓶中。其中，固液比為1:3-1:20，離子液體與堿液(或者 堿/H₂O₂)的質量比為1:0.1-1:10，堿液濃度為1-20wt％。

第二步：圓底燒瓶在40℃-90℃下加熱攪拌5-100min。

第三步：取出，冷卻至室溫。加入10-80mL蒸餾水，磁力攪拌 5-100min，使得纖維素充分再生。

第四步：將物料進行固液分離，將離子液體回收。收集固體樣品， 使用大量水洗滌固體樣品，洗滌至中性，干燥至恒重后，移入干燥 器中備用，標記為樣品1。

第五步：將樣品1置于反應釜中采用稀硫酸水解法，水解液再使 用DNS法測還原糖。

2.先離子液體后堿液(或者堿/H₂O₂)的聯合預處理實驗方法， 以如下步驟進行操作：

第一步：將木質纖維素生物質與離子液體移入圓底燒瓶中。其中， 固液比為1:3-1:20。

第二步：圓底燒瓶在40℃-90℃下加熱攪拌5-100min。

第三步：取出，冷卻至室溫。加入10-80mL蒸餾水，磁力攪拌 5-100min，使得纖維素充分再生。

第四步：將物料進行固液分離,將離子液體回收。收集固體樣品, 使用大量水洗滌固體樣品,干燥至恒重后，移入干燥器中備用，標記 為樣品2。