[發(fā)明專利]一種中藥渣分級利用的預(yù)處理方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112251482B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱明軍;魏浩林
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C08H7/00;C08B37/14;D21C3/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運(yùn)貞

本發(fā)明公開了一種中藥渣分級利用的預(yù)處理方法及其應(yīng)用。該方法以中藥渣為原料，通過微量有機(jī)酸催化離子液體預(yù)處理體系，促進(jìn)藥渣細(xì)胞壁致密結(jié)構(gòu)的破壞及溶解；預(yù)處理液隨后依次加入乙醇、水，分步再生綜纖維素富集物及木質(zhì)素粉末；纖維素富集物可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為單糖及燃料乙醇；工藝中使用的試劑乙醇、離子液體通過蒸餾回收進(jìn)行循環(huán)利用。本發(fā)明通過微量有機(jī)酸與離子液體的協(xié)同作用，顯著降低預(yù)處理時(shí)間及能耗，同時(shí)提高了產(chǎn)物的性能及產(chǎn)量；分步再生綜纖維富集產(chǎn)物及木質(zhì)素產(chǎn)物，顯著提高了中藥渣整體利用率；最后預(yù)處理試劑均可實(shí)現(xiàn)回收利用，綠色環(huán)保，該工藝具有良好的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄生物質(zhì)增值利用領(lǐng)域，具體涉及一種中藥渣分級利用的預(yù)處理方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

全球化石能源供應(yīng)的短缺及生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，引發(fā)人們開發(fā)可再生清潔能源的熱潮。近年來，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)因其來源廣泛、開采容易，可用作生產(chǎn)生物燃料乙醇及其他大宗化學(xué)品的原料，有效緩解石油燃料短缺及生態(tài)污染問題，因此受到廣泛的研究。

我國作為中醫(yī)藥的發(fā)源地，中藥材種植面積達(dá)240余萬公頃，每年經(jīng)加工生產(chǎn)后的藥渣廢棄物高達(dá)3500萬噸。中藥渣作為一種未被重視的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源，開發(fā)清潔有效的轉(zhuǎn)化工藝使其變廢為寶，不僅可解決能源短缺問題，同時(shí)可以增加附帶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入。由于藥渣細(xì)胞壁內(nèi)纖維素、半纖維素、木質(zhì)素三者之間聯(lián)接形成致密、復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)，直接使用商業(yè)酶對藥渣水解產(chǎn)糖的效率極低，因此通過各種預(yù)處理方法，打破細(xì)胞壁的抗降解屏障，增加其酶解效率及發(fā)酵效率，成為生物質(zhì)煉制工藝中必不可少的一環(huán)。

離子液體由于其熱穩(wěn)定性高、低蒸氣壓、可回收性好及生物質(zhì)選擇溶解性等，成為生物質(zhì)預(yù)處理研究領(lǐng)域的新星。然而離子液體預(yù)處理仍存在一些問題：例如離子液體對生物質(zhì)的溶解能力有限，往往需要提高溫度、延長處理時(shí)間來提高預(yù)處理效果，這也導(dǎo)致了能耗及生產(chǎn)成本的增加；現(xiàn)有工藝往往局限于纖維素的再生利用，而對木質(zhì)素的回收及增值利用未得到充分的考慮；此外預(yù)處理工藝過程中難免產(chǎn)生大量廢水排放也會導(dǎo)致二次污染。因此尋求一種經(jīng)濟(jì)、清潔而高效的預(yù)處理方法十分必要。

在現(xiàn)有研究報(bào)道中，技術(shù)人員主要通過改造離子液體結(jié)構(gòu)或添加助劑的形式來提高預(yù)處理效果。CN106702800A公布了一種質(zhì)子型離子液體預(yù)處理秸稈的方法，該方法合成離子液體的原料價(jià)格低廉，并有效去除了木質(zhì)素及半纖維素，但該方法仍具有較高處理強(qiáng)度，且無法回收主要產(chǎn)物木質(zhì)素；CN107142291A公布了一種有機(jī)溶劑-水溶液提高酸催化離子液體預(yù)處理效果的方法，使用常用無機(jī)酸或固體酸催化離子液體預(yù)處理，再生得到了沉積物較少的纖維素產(chǎn)物，然而該方案提及的酸催化離子液體體系均無法回收木質(zhì)素；CN105755883A公布了一種梯級利用中藥渣制備乙醇和生物炭的方法，使用稀堿處理后藥渣進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵，發(fā)酵殘?jiān)糜谥苽渖锾?，但該方案使用的稀堿處理會損失藥渣內(nèi)大量碳水化合物組分，并產(chǎn)生大量黑液及廢水。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種中藥渣分級利用的預(yù)處理方法。

本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供上述中藥渣分級利用的預(yù)處理方法的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種中藥渣分級利用的預(yù)處理方法，是通過用預(yù)處理液(含有機(jī)酸的離子液體水溶液)對中藥渣進(jìn)行處理，然后使用乙醇再生綜纖維素(總纖維素)，使用水再生木質(zhì)素；具體包括如下步驟：

(1)預(yù)處理：取粉碎后的中藥渣，加入預(yù)處理液中混勻，進(jìn)行加熱預(yù)處理；預(yù)處理液為含有機(jī)酸的離子液體水溶液；

(2)綜纖維分級再生：

①將步驟(1)預(yù)處理后得到的溶液冷卻，與乙醇混勻后靜置；接著固液分離，得到溶液A和固體A，固體A為再生的綜纖維富集產(chǎn)物；

②用乙醇對再生的綜纖維富集產(chǎn)物洗滌，回收乙醇洗滌液；對洗滌后的綜纖維富集產(chǎn)物烘干，得到純化的綜纖維富集產(chǎn)物；