[發(fā)明專利]生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710025708.6
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN107034317A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭彥廷;萬皓鵬;楊子岳;蘇乾元;王明華
• 申請（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C13K1/02
• 分類號(hào): C13K1/02;C13K1/04
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種分離方法，更特別有關(guān)于一種利用納米薄膜過濾程序的生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法。

背景技術(shù)

全世界正面臨石油蘊(yùn)藏量漸被開采枯竭，與地球大氣溫室效應(yīng)持續(xù)擴(kuò)大的問題，為確保人類永續(xù)生存，逐漸減少使用化石能源與石油原料，開發(fā)新的可再生形式能源與原材料是世界潮流。

木質(zhì)纖維素是生質(zhì)物最主要成分，為地球上最豐富的有機(jī)物質(zhì)。木質(zhì)纖維素組成以纖維素、半纖維素及木質(zhì)素為主，其比例依序約為：38～50％、23～32％及15～25％。纖維素水解后可生成葡萄糖，葡萄糖可通過生物法或化學(xué)法，轉(zhuǎn)制成醇類(乙醇或丁醇等)、有機(jī)酸(檸檬酸或乳酸等)、多元醇單體、山梨糖醇與5-羥甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,HMF)等生質(zhì)燃料或化工原料，其中HMF再經(jīng)過加氫脫氧制程轉(zhuǎn)化為2,5-二甲基呋喃(2,5-dimethylfuran,DMF)，DMF有高于乙醇能量密度40％、較高沸點(diǎn)、低毒性并與水互溶性不佳等優(yōu)勢，許多文章已探討其替代乙醇的可行性，具有替代石化燃料或原料潛力，為未來重要的工業(yè)及能源原料。

在纖維素解聚技術(shù)上，稀酸水解為近來受到重視的化學(xué)水解技術(shù)，一般是以硫酸為催化劑，在溫度大于200℃操作，因此所需設(shè)備耐腐蝕性要求較高，且稀酸水解所需溫度較高，因此產(chǎn)物中發(fā)酵抑制物較多，造成醣產(chǎn)率也相對偏低。濃酸水解可在常壓、較低溫度環(huán)境下進(jìn)行，但濃酸仍有強(qiáng)腐蝕性、水解醣液后純化制程復(fù)雜、酸液回收困難等，增加其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的限制。

先前技術(shù)，揭示使用高重量百分比氯化鋅溶液，將纖維素溶解，之后添加水分或稀酸溶解態(tài)纖維素轉(zhuǎn)化葡萄糖或HMF，然而該溶液含有大量氯化鋅，如何經(jīng)濟(jì)有效的分離或回收水解產(chǎn)物與將金屬鹽分離，使整個(gè)制程能商業(yè)化仍是未解決的問題。

綜上所述，目前亟需新的分離方法解決前述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的高重量百分比鹽類及稀酸溶解態(tài)纖維素?zé)o法達(dá)到良好分離生質(zhì)物水解產(chǎn)物與二價(jià)金屬鹽的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的回收二價(jià)金屬鹽的問題。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法，包含提供一混合物溶液，包含一生質(zhì)物水解產(chǎn)物及一二價(jià)金屬鹽類；該混合物溶液的酸堿值在pH1～4.6之間；以及利用一納米薄膜對該混合物溶液進(jìn)行一過濾程序，以獲得一濃縮液與一過濾液，其中該濃縮液主要包含該生質(zhì)物水解產(chǎn)物，該過濾液主要包含該二價(jià)金屬鹽類。

本發(fā)明的方法藉由調(diào)控水解醣液中的pH，降低氯化鋅與薄膜間的作用力，增加二價(jià)金屬鹽在薄膜中質(zhì)傳；再選擇適合適納米薄膜分子量，降低醣類或醣類衍生物通過薄膜對流機(jī)制效應(yīng)，降低質(zhì)傳速率(提升攔截效果)；最后再調(diào)控操作壓力條件提升水的驅(qū)動(dòng)力，增加水通量，促使水解醣液于薄膜濃縮端獲得濃度較高的醣類物質(zhì)(純度提升)；并于濾液端得到純度較高的金屬鹽溶液，進(jìn)而達(dá)到金屬鹽類與醣類或醣類衍生物分離效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法既解決了一般高重量百分比鹽類及稀酸溶解態(tài)纖維素?zé)o法達(dá)到良好分離生質(zhì)物水解產(chǎn)物與二價(jià)金屬鹽的問題，也同時(shí)解決了回收二價(jià)金屬鹽的問題。

具體實(shí)施方式

為解決一般高重量百分比鹽類及稀酸溶解態(tài)纖維素，無法達(dá)到良好分離生質(zhì)物水解產(chǎn)物與二價(jià)金屬鹽，并同時(shí)回收二價(jià)金屬鹽等問題。本發(fā)明利用納米薄膜過濾分離程序達(dá)到生質(zhì)物水解產(chǎn)物提純及回收金屬鹽回收的目的。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，本發(fā)明提供一種生質(zhì)物水解產(chǎn)物的分離方法，包含提供一混合物溶液，包含一生質(zhì)物水解產(chǎn)物及一二價(jià)金屬鹽類；將上述混合物溶液的酸堿值調(diào)整至pH1～4.6；以及利用一納米薄膜對該混合物溶液進(jìn)行一過濾程序，以獲得一濃縮液與一過濾液，上述濃縮液包含該生質(zhì)物水解產(chǎn)物，上述過濾液包含該二價(jià)金屬鹽類。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，上述生質(zhì)物水解產(chǎn)物于該混合物溶液中的重量百分比介于0.01～30wt％；上述二價(jià)金屬鹽類物于該混合物溶液中的重量百分比介于0.1～20wt％。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，調(diào)控pH控制溶液pH(1～4.6)，降低氯化鋅與薄膜間靜電作用(往后移)，當(dāng)pH低于1，則過低的pH值會(huì)造成膜的耐用性降低，影響膜在高壓操作下的分離表現(xiàn)，當(dāng)pH大于4.6，則生質(zhì)物水解產(chǎn)物及二價(jià)金屬鹽類的分離效果無法達(dá)到最佳的狀況，加上會(huì)有部分的二價(jià)金屬鹽離子因沉淀特性而影響分離效率比較結(jié)果。