[發明專利]一種利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法

有效

• 申請號: 201810079228.2
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108191632B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 孫園園;孔令照;苗改;譚智超;劉唱;昝逸凡;李盛林;孫予罕
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院;中國科學院大學
• 主分類號: C07C51/00
• 分類號: C07C51/00;C07C59/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法，所述方法至少包括：1)在水熱反應釜中加入玉米芯、超純水以及分子篩催化劑，密封后通入氦氣置換所述水熱反應釜中的空氣；2)在所述氦氣氛圍下，加熱所述水熱反應釜至預定溫度并保溫預定時間，待所述水熱反應釜內催化反應完成后降至室溫，將所述催化反應獲得的反應溶液進行分離，獲得乳酸。本發明以原生生物質玉米芯為原料，來源豐富，成本低廉；另外，玉米芯極易在水熱條件下轉化成以乳酸為主的高附加值化學品，其收率較高；本發明實現了由原生生物質綠色的制備高附加值化學品，方法操作簡單，經濟高效，對環境友好，具有較大的潛在應用價值。

技術領域

本發明屬于可再生資源高效利用領域，特別是涉及一種利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法。

背景技術

化石資源的日益消耗與全球氣候問題的日益嚴重，使人們越來越重視利用可再生的生物質資源制備燃料和化學品的研究。在從生物質合成的化學品中，乳酸(LA)是一種高潛力多功能的平臺化合物，是世界公認的三大有機酸之一。乳酸脫羧生成乙醛，脫水生成丙稀酸，脫氧還原生成丙酸，縮合生成乙酰丙酮，加氧還原生成丙二醇，自酯化生成乳交酯。乳酸及其衍生物在各個行業有廣泛的應用，自1975年以乳酸和乙醇酸共聚物為原料制成的手術縫合線出現以來，聚乳酸在醫藥、生物材料等方面出現了相當多的應用，在藥物緩釋、人工血管及其他醫用材料方面具有良好的應用前景。作為可降解聚合物，聚乳酸對于解決白色污染有重要意義。預計2020年，聚乳酸的市場需求量將達到三百萬噸。

目前，乳酸可由不同來源的糖類以及生物質通過發酵方式生產。用發酵法生產的乳酸食用安全可靠，但目前存在著原料消耗大、能耗高、產品質量不夠穩定等問題，不能連續化生產、生產周期長、操作條件嚴格和產生大量硫酸鈣廢渣等問題。因此越來越多的人轉向了通過化學轉化的方法來制備乳酸。與發酵的方法相比，化學轉化的方法簡便易操作并且對原料的要求也相對比較低?；瘜W轉化制備乳酸的生物質原料主要集中在三碳糖(二羥基丙酮和二羥基丙醛)、六碳糖(葡萄糖和果糖)、纖維素及半纖維素。玉米芯含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素等，已被用于造紙，生物制糖等行業。玉米芯中的糖含量達到50％以上，同時玉米芯具有價格低廉、來源豐富、可再生的特點。以玉米芯為原料直接化學合成乳酸可有效降低生產成本。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法，用于解決現有技術中制備乳酸的方法具有原料消耗大、能耗高、產品質量不夠穩定、不能連續化生產、生產周期長、操作條件嚴格和產生大量硫酸鈣廢渣等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法，所述方法至少包括：

1)在水熱反應釜中加入玉米芯、超純水以及分子篩催化劑，密封后通入氦氣置換所述水熱反應釜中的空氣；

2)在所述氦氣氛圍下，加熱所述水熱反應釜至預定溫度并保溫預定時間，待所述水熱反應釜內催化反應完成后降至室溫，將所述催化反應獲得的反應溶液進行分離，獲得乳酸。

作為本發明利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法的一種優化的方案，所述玉米芯通過玉米棒脫粒加工研磨再經過篩選制成，呈粉末狀，所述玉米芯的粒徑為100目。

作為本發明利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法的一種優化的方案，所述分子篩催化劑包括Sn-Beta分子篩催化劑。

作為本發明利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法的一種優化的方案，所述Sn-Beta分子篩催化劑的組分包含二氧化硅、四氯化錫、四乙基氫氧化銨、氟化氫及水，所述二氧化硅、所述四氯化錫、所述四乙基氫氧化銨、所述氟化氫及所述水的摩爾組分比為1：0.005：0.55：0.55：7.5。

作為本發明利用分子篩催化劑催化玉米芯制備乳酸的方法的一種優化的方案，所述Sn-Beta分子篩催化劑的制備步驟包括：