[發明專利]分離木屑和秸稈原料得到高質量纖維素和木質素的方法

在審

• 申請號: 201711114054.0
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109778583A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 徐杰;司曉勤;路芳;盧銳;于維強;黃倩倩;姜慧芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: D21D5/02
• 分類號: D21D5/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種分離木屑和秸稈原料得到高質量纖維素和木質素的方法。在反應釜中，加入生物質原料、高沸點有機溶劑和水，在一定溫度和壓力下，進行反應，過濾分離，得到纖維素產品，溶液部分經過加水沉淀，分離得到木質素產品。本發明實現了生物質中的纖維素、半纖維素和木質素的分離，并且得到了高質量的纖維素和木質素。此外，不添加酸或堿的高沸點溶劑體系的使用，降低了對設備抗腐蝕性和耐壓能力的要求，具有較強的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及生物質資源利用技術領域，尤其是涉及一種分離木屑和秸稈原料得到高質量纖維素和木質素的方法。

背景技術

能源和化學品是當今社會發展的重要動力和保障，它們主要來源于煤、石油和天然氣等不可再生的資源。并且，隨著社會的快速發展，對化石資源的需求和使用大幅度增加。而化石資源作為一種不可再生資源，同時，它的利用會帶來嚴重的環境問題。因此，研究和開發可再生能源的新路線，成為當今社會發展的必然趨勢。

木質纖維素作為地球上最豐富的可再生生物質能源，主要由纖維素、半纖維素和木質素這三部分組成，它們的含量分別為30-50％、15-25％和15-30％。在木質纖維素類生物質中，纖維素和半纖維素之間存在大量氫鍵，同時，纖維素和木質素之間通過共價鍵交聯在一起，復雜的結構給生物質的轉化和利用帶來極大的挑戰。因此，生物質中纖維素、半纖維素和木質素的分離，是實現生物質充分開發綜合利用的關鍵。當前，木質纖維素類生物質的處理方法很多，可大致分為物理法、化學法、生物法和溶劑分離法。其中，物理法中的機械粉碎能耗大，蒸汽爆破則需要在高溫高壓條件下進行，操作難度大。化學法通常需要添加酸或堿，造成了反應設備的腐蝕和嚴重的環境污染。而生物法中的酶對反應條件要求苛刻，反應時間長。溶劑分離法是在有機溶劑體系中實現生物質的分離，是一種環境友好型的分離方法，可以廣泛地應用于各類木質纖維素類生物質原料組分的分離。

溶劑分離法可以高效地實現生物質中纖維素、半纖維素和木質素的分離，有利于其進一步轉化利用。同時，高沸點有機溶劑的使用，降低了對反應設備耐壓限度的要求，具有較強的工業化應用前景。本發明則是使用高沸點有機溶劑分離木質纖維素類生物質，制備了較高純度和結晶度的纖維素，以及純的木質素，并且木質素中保留著大量的C-O鍵。因此，本發明在實現木質纖維素全組分的有效分離基礎上，得到了高質量纖維素和木質素。

發明內容

本發明的主要目的在于提供了一種分離木屑和秸稈原料得到高質量纖維素和木質素的方法，該分離方法操作簡單、設備投資少，有利于進一步實現生物質資源的高效利用。

為實現上述目的，本發明采用以下方案：在反應釜中加入生物質原料、高沸點有機溶劑和水，經過攪拌和加熱后，對反應液進行分離，得到纖維素部分，濾液部分加水沉淀出木質素固體，即可進一步實現半纖維素和木質素的分離。