[發明專利]一種木質纖維低共熔溶劑預處理機理的分析方法

在審

• 申請號: 202010423147.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111576071A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 徐環斐;田文德;高傳慧;劉月濤;王傳興
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;G16C60/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明提供了一種木質纖維低共熔溶劑預處理機理的分析方法。采用大數據多變量分析方法揭示低共熔溶劑預處理系統關鍵變量之間存在的深層次內在聯系。采用多元回歸分析法、主成分分析法、偏最小二乘法、聚類分析法、因子分析法、貝葉斯分析等方法，對低共熔溶劑的物化性質、結構參數、預處理條件、木質纖維素生物質原料特性、預處理效果等多種過程變量進行分析。經過多變量分析，獲得低共熔溶劑預處理過程關鍵變量間的因果關系，揭示預處理機理。本發明步驟簡單、操作方便、實用性強，對揭示低共熔溶劑預處理機理提供了技術指導，具有良好的木質纖維低共熔溶劑預處理應用前景。

技術領域

本發明屬于木質纖維素類生物質煉制技術領域，特別涉及一種低共熔溶劑木質纖維預處理機理的分析方法。

背景技術

隨著能源需求的顯著增長，可再生能源，尤其是生物質能源的開發，一直備受關注。生物燃料，例如生物乙醇，成為最有前途的替代不可再生的化石能源的可再生燃料。從環境保護和可持續發展的角度，基于木質纖維素的生物燃料被認為是未來重要能源。木質纖維素生物質轉化中生物燃料的生產過程可以概括為以下步驟：預處理、酶促水解、發酵和純化。其中，預處理是必不可少的環節，可以降低生物質的頑固性，打破木質素和碳水化合物之間的鏈接并增加纖維素的酶可及性。因此，建立綠色高效的木質纖維預處理方法迫在眉睫。

目前，基于新型綠色溶劑的低共熔溶劑預處理成為研究熱點。低共熔溶劑是由氫鍵受體和氫鍵供體按照一定配比組成的低溫共熔溶劑。低共熔溶劑在木質纖維預處理領域展示出良好效果，其具有諸多顯著優點，如低熔點、低成本、易合成、可生物降解、易回收等。但是，由于新興的低共熔溶劑預處理仍處于早期研究階段，低共熔溶劑預處理的機理仍不清楚，預處理過程中各變量之間的關系不明確，嚴重制約了低共熔溶劑在預處理方面的應用。

由于低共熔溶劑的制備受到氫鍵供體氫鍵受體不同組分及其兩種組分比例的雙重影響，可制備成千上萬種不同的低共熔溶劑，但是并非所有的低共熔溶劑都適用于木質纖維素預處理領域。研究低共熔溶劑和預處理效果的關系至關重要。低共熔溶劑的最終特性受到各組分的綜合影響。此外，低共熔溶劑預處理是一個具有諸多變量的復雜系統，例如低共熔溶劑物化性質變量、預處理反應條件變量和預處理效果變量等。因此，全面分析整個過程中不同變量之間的內在聯系可揭示低共熔溶劑預處理的機理。綜上，有必要進行多變量分析方法以進一步了解相互作用低共熔溶劑預處理中關鍵參數之間的作用機理系統。到目前為止，低共熔溶劑預處理領域基于變量間關系分析的機理研究暫未見報道。通過交互作用的多變量數據來分析預處理反應機理是亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供木質纖維低共熔溶劑預處理機理的分析方法，是可用于發現低共熔溶劑預處理作用機制的普適性研究策略；本方法采用多變量分析技術確定體系多變量之間的相關性，該方法簡單易操作，揭示低共熔溶劑預處理機理，為開展更為廣泛的低共熔溶劑預處理機理基礎研究提供技術支持。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

1)采集低共熔溶劑的各項物化性質相關參數，記為數據集D1；

優選的，所述低共熔溶劑為二元或者三元低共熔溶劑。

更優選的，所述二元或三元低共熔溶劑的氫鍵受體為基于氯化膽堿或者甜菜堿。

進一步優選的，所述的二元或三元低共熔溶劑的氫鍵供體為酸、醇、胺、多糖等。

2)采集低共熔溶劑預處理所用木質纖維原料的特性相關參數，記為數據集 D2。

優選的，所述木質纖維原料為農業、林業、和食品加工業的木質纖維素類生物質廢棄物。

3)采集低共熔溶劑預處理反應條件相關參數，記為數據集D3。

優選的，所述反應條件為對木質素、纖維素、半纖維素具有顯著影響的反應溫度、反應時間、反應劇烈程度、固液比等關鍵反應條件參數。