[發明專利]一種拆解分離林木生物質組分的方法

在審

• 申請號: 202310084299.2
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116082418A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 劉莉;陳曉淼;劉乾靜;劉曹云容;王娜;史吉平
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: C07H3/02
• 分類號: C07H3/02;C08H7/00;C07G1/00;C07H1/00;C07H3/06;C12P19/02;C12P7/06;C12P7/16;C12P7/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

1.一種拆解分離林木生物質組分的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)半纖維素組分的拆解分離：將林木生物質的粉末與FeCl₃酸性電解水溶液混合，在水熱反應釜中反應，反應結束后產物固液分離，得到富含半纖維素降解產物的液體和富含纖維素和木質素的固體；以及

(2)木質素組分的拆解分離：將所述步驟(1)得到的固體產物與三元低共熔溶劑混合，在常壓反應釜中反應，反應結束后固液分離，得到富含木質素的液體和富含纖維素的固體。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述的林木生物質選自楊木、桉木、柳木、松木的一種或幾種；所述林木生物質的粉末粒徑≦40目；

所述林木生物質的粉末粒徑為10～40目。

3.根據權利要求1～2任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的FeCl₃酸性電解水溶液通過將FeCl₃或FeCl₃·6H₂O溶解于酸性電解水中獲得，其中，FeCl₃濃度為0.01～0.1mol/L，更優選為0.03～0.05mol/L；

優選地，所述酸性電解水通過電解NaCl水溶液獲得；更優選的，所述NaCl水溶液中NaCl的濃度為0.1wt％～1wt％；更優選的，所述酸性電解水采用如下方法制備獲得：在電解的陽極室加入0.1wt％～1wt％濃度的NaCl溶液，陰極室加入濃度為1wt％濃度的NaCl溶液，電解90-150min，得到陽極室中的酸性電解水；

優選地，所述酸性電解水的pH為1.8～2.2，氧化還原電位為1000～1300mV。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述酸性電解水通過如下方法制備：使用涂釕鈦網作為惰性電極，隔膜選用均相陰離子交換膜，采用直流電源恒壓15V進行電解，電解槽陰極室和陽極室容積一致，電解時，陽極室加入0.1wt％～1wt％濃度的NaCl溶液，陰極室加入1wt％濃度的NaCl溶液，電解90-150min，得到陽極室中的酸性電解水。

5.根據權利要求1～4任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述反應的溫度為150～180℃，所述反應的時間為10～30min，所述林木生物質的粉末與FeCl₃酸性電解水溶液的固液質量比為1:(10～15)。

6.根據權利要求1～5任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述的三元低共熔溶劑通過如下方法制備：將芐基三乙基氯化銨、乳酸、三氯化鐵按摩爾比1:(5～10):(0.1～0.3)混合，反應至形成均勻透明的液體，所述三元低共熔溶劑的反應溫度為60～100℃，所述三元低共熔溶劑的反應時間為1～3h。

7.根據權利要求1～6任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述反應的溫度為100～150℃，所述反應的時間為1～6h，所述富含纖維素和木質素的固體與三元低共熔溶劑的固液質量比為1:(10～15)。

8.根據權利要求1～7任一項所述的方法，其特征在于，所述富含半纖維素降解產物的液體中的半纖維素降解產物為木糖和低聚木糖。

9.根據權利要求1～8任一項所述的方法，其特征在于，所述拆解分離林木生物質組分的方法還包括步驟(3)：將所述步驟(1)得到的富含半纖維素降解產物的液體，經脫色、離子交換、膜過濾、濃縮、干燥工藝，最終得木糖和低聚木糖產品；以及

將所述步驟(2)得到的所述富含木質素的液體經醇沉、壓濾、干燥工藝，得到木質素產品；并將富含纖維素的固體進行酶解，得到葡萄糖液。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，將所述葡萄糖液用于發酵生產乙醇、丁醇。