[發(fā)明專利]一種4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽-乙醇二元體系預(yù)處理纖維素的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111539453.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN114044917B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華美;蔣菊;張秉哲;李靖;蔡可迎;堵錫華;莊文昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C08J3/00
• 分類號(hào): C08J3/00;C08L1/04;C08B15/00
• 代理公司: 成都東恒知盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發(fā)明公開了一種4?丁基?3?甲基咪唑硫酸氫鹽?乙醇二元體系預(yù)處理纖維素的方法，該方法為：將一定量的4?丁基?3?甲基咪唑硫酸氫鹽([BMIM]HSO₄)與乙醇(ET)按比例充分均勻混合，形成[BMIM]HSO₄?ET溶液，然后將微晶纖維素加入配制好的[BMIM]HSO₄?ET溶液中，攪拌加熱處理后進(jìn)行固液分離，濾餅用乙醇洗滌后真空干燥，即可得到處理后的纖維素，所得濾液無(wú)需進(jìn)行任何處理可直接重復(fù)利用，該方法處理的纖維素?zé)峤鉁囟蕊@著降低，節(jié)約能源消耗，該方法將咪唑基離子液體與乙醇混合溶液作為預(yù)處理纖維素的溶劑介質(zhì)，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，綠色環(huán)保，與純離子液體作為溶劑介質(zhì)相比，大大降低了工藝成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維素預(yù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽-乙醇二元體系預(yù)處理纖維素的方法。

背景技術(shù)

由于環(huán)境污染日益嚴(yán)重，化石燃料日益枯竭，能源需求日益增加，世界各國(guó)紛紛出臺(tái)環(huán)境治理相關(guān)政策和法律法規(guī)，減少化石能源的消耗，不斷研發(fā)并推廣應(yīng)用可再生新能源。與其它可再生新能源(主要提供電力、動(dòng)力等)相比，生物質(zhì)是唯一能夠提供社會(huì)發(fā)展必不可少的碳基化學(xué)品和碳基材料的可再生新能源，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點(diǎn)。大力發(fā)展木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)品和碳基材料的高效潔凈技術(shù)，對(duì)替代部分化石能源消費(fèi)、促進(jìn)節(jié)能減排、優(yōu)化新能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。其中，生物質(zhì)裂解制備燃油或化學(xué)品技術(shù)和生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是目前發(fā)展較為成熟的兩種生物質(zhì)資源熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。

纖維素是生物質(zhì)的重要組成成分，是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上。通過(guò)熱解技術(shù)可提供高附加值的化學(xué)品，如呋喃、呋喃醛、環(huán)戊酮等等。通常，纖維素由于排列整齊，熱穩(wěn)定性好，熱解溫度在300℃--400℃之間，熱解所需能耗較高，熱解產(chǎn)物種類較為繁雜。適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可提高熱解產(chǎn)物的選擇性或是降低熱解所需溫度。

離子液體是一種新型綠色有機(jī)溶劑，由于其具有極低的蒸汽壓，良好的熱穩(wěn)定性，不燃燒，易于回收，結(jié)構(gòu)性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)迅速引起學(xué)者們的關(guān)注，并將其應(yīng)用到纖維素的熱解過(guò)程中，改變纖維素的熱解途徑和熱解產(chǎn)物。Jiang等利用1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽純離子液體在110℃浸漬處理纖維素后，利用水洗滌去除離子液體，得到預(yù)處理纖維素。在不同加熱速率下，預(yù)處理后纖維素主失重溫度比原纖維素主失重溫度降低了8℃-12℃。利用純離子液體能夠降低纖維素?zé)峤鉁囟取５捎陔x子液體較為昂貴，使用后需用水洗滌除去，造成水資源的消耗和可能的污染問(wèn)題；若重復(fù)利用離子液體，需要對(duì)洗滌液進(jìn)行純化分離，這一方面造成該處理技術(shù)成本增加，二是預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)增加。Huang等利用多種純離子液體分別與纖維素混合制成離子液體-纖維素混合物，研究混合物的熱解過(guò)程發(fā)現(xiàn)，混合熱解可以降低熱解溫度，同樣存在后期離子液體回收和產(chǎn)物洗滌的問(wèn)題。

本發(fā)明利用離子液體4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽與乙醇混合溶液作為預(yù)處理溶劑，在一定溫度條件下攪拌預(yù)處理纖維素一定時(shí)間，通過(guò)過(guò)濾將預(yù)處理纖維素和離子液體-乙醇溶劑進(jìn)行固液分離，所得預(yù)處理纖維素?zé)峤鉁囟让黠@降低，離子液體-乙醇溶劑可重復(fù)利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽-乙醇二元體系預(yù)處理纖維素的方法，該方法主要為：將一定量的4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽與乙醇按比例混合，形成纖維素預(yù)處理溶液，然后將微晶纖維素加入配制好的纖維素預(yù)處理溶液中，攪拌加熱浸泡后進(jìn)行固液分離，濾液不經(jīng)任何處理可以直接重復(fù)利用，濾餅用乙醇洗滌后真空干燥，即可得到處理后的纖維素，該方法處理的纖維素?zé)峤鉁囟蕊@著降低，節(jié)約能源消耗，該方法將4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽與乙醇混合溶液作為預(yù)處理纖維素的溶劑介質(zhì)，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，綠色環(huán)保，與純離子液體作為溶劑介質(zhì)相比，大大降低了工藝成本。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)效果，采用如下技術(shù)方案：

一種4-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽-乙醇二元體系預(yù)處理纖維素的方法，包括以下步驟：