[發(fā)明專利]一種秸稈提取液中半纖維素分離濃縮方法

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• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110483664A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 張懷志;劉建珂;涂長壽
• 申請（專利權）人: 深圳中拓天達環(huán)境工程有限公司
• 主分類號: C08B37/14
• 分類號: C08B37/14;B01D61/58
• 代理公司: 44486 深圳智趣知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 崔艷崢<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明公開一種從秸稈提取液中分離純化半纖維素的方法，該方法包括依次連接的袋式過濾器，原水箱，原水泵，超濾系統(tǒng)，高壓泵，納濾系統(tǒng)。本發(fā)明通過選擇特定截留分子量的超濾膜和納濾膜，有效地將半纖維素和木質素進行分離，提高半纖維素的得率和純度。

技術領域

本發(fā)明涉及半纖維素分離及提純領域，具體涉及采用膜分離技術從農(nóng)作物秸稈汽爆提取液中提取半纖維素的方法。

背景技術

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，量多易得。隨著人們環(huán)保意識的增強和科學技術的進步，農(nóng)作物秸稈處理逐漸走向資源化，且處理方法層出不窮。目前，農(nóng)作物秸稈主要被用作肥料、飼料、基料、能源、工業(yè)原料等。

農(nóng)作物秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，其中，纖維素、半纖維素和木質素三組分之間通過化學鍵和氫鍵等復雜的化學和非化學鍵作用形成復雜的結構，難于將三者分離。相對而言，半纖維素比較容易與秸稈中其他組分分離，且分離的半纖維素也是重要的化工原料，可作為原料生產(chǎn)燃料乙醇，也可作為木糖或木糖醇等的生產(chǎn)原料。

雖然秸稈中的半纖維素提取相對容易，提取方法也五花八門，比如機械粉碎，熱液處理，微波、超聲波或高能輻射等處理，蒸汽爆破，酸處理，堿處理，氧化處理或生物處理等。但是這些方法或半纖維素的提取率低，或產(chǎn)品純度不盡如人意，或成本太高，或操作難度大。

膜分離技術是一種很有潛力的半纖維素分離提純技術，其是將農(nóng)作物秸稈汽爆提取液先通過微孔過濾除去液體中的懸浮物，再用超濾膜技術對秸稈汽爆提取液進行初步分離，除去木質素等分子量較大的物質，最后用納濾膜技術選擇性地提取半纖維，從而獲得高濃度的半纖維素溶液。

相對于其他分離技術，膜分離具有以下優(yōu)點：大大簡化了工藝，一次性投資少，維護、操作簡單，運行費用低，節(jié)省資源；運行無相變，不破壞產(chǎn)品的結構，分離效率高，提高了產(chǎn)品的回收率和質量，不需要溶劑或溶劑用量大大減少，因此廢水也更易處理。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種從農(nóng)作物秸稈汽爆提取液中分離提純半纖維素的方法，該方法通過使用針對半纖維素具有選擇透過性的納濾膜處理已經(jīng)過初步分離的農(nóng)作物秸稈汽爆提取液，最終得到的半纖維素的濃縮倍數(shù)達到7～8倍，半纖維素的得率達到95％以上，且純度可達到90％以上。

本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于從農(nóng)作物秸稈汽爆提取液中分離提純半纖維素的膜分離裝置，包括依次連接的袋式過濾器、原水箱、原水泵、超濾系統(tǒng)、超濾水箱、高壓泵、納濾系統(tǒng)、納濾水箱，其特征在于：

所述超濾系統(tǒng)：采用美國GE的GE超濾膜元件，該膜元件用聚乙二醇測截留分子量為1000道爾頓，采用專有復合膜，膜表面光滑、抗污染，用于有機溶液的精密分離，在本發(fā)明中有效分離木質素和半纖維素。

所述納濾系統(tǒng)：采用美國GE的DK納濾膜元件，該膜元件用不帶電有機分子測截留分子量約為150-300道爾頓，采用專有三層復合膜，可應用于染料去除或濃縮，糖的濃縮與分級，乳清蛋白的濃縮與脫鹽，肽的濃縮與脫鹽等，在本發(fā)明中可對半纖維素進行選擇性分離。

本發(fā)明的目的之二在于采用前述膜分離裝置從農(nóng)作物秸稈汽爆提取液中分離提純半纖維素的方法，包括如下步驟：

(1)用袋式過濾器過濾農(nóng)作物秸稈汽爆提取液，除去提取液中粗大的懸浮物；

(2)用原水箱儲存已過濾的提取液，使水質均勻及穩(wěn)定水壓；

(3)通過原水泵將原水箱中的秸稈提取液通入超濾系統(tǒng)中，提取液中分子量較小的物質通過超濾膜，木質素等分子量較大的物質被截留；

(4)經(jīng)初步分離的提取液排至超濾水箱，被高壓泵抽至納濾系統(tǒng)，得到高純度的半纖維素截留溶液；