CN101003955B - 植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 - Google Patents
植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101003955B CN101003955B CN200710062808A CN200710062808A CN101003955B CN 101003955 B CN101003955 B CN 101003955B CN 200710062808 A CN200710062808 A CN 200710062808A CN 200710062808 A CN200710062808 A CN 200710062808A CN 101003955 B CN101003955 B CN 101003955B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plant fiber
- raw material
- alkali
- pretreatment
- bagasse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 25
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims abstract description 20
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 17
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 13
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 claims 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 241000209072 Sorghum Species 0.000 description 3
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000011953 bioanalysis Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000192 social effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了属于生物能源和绿色化工领域的一种植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺，以含有碱和H2O2的溶液为预处理液，其中H2O2为氧化剂；植物纤维原料经切削、除尘后以一定的液固比加入预处理池，在预处理池内原料经一定温度的碱氧化水预处理一定时间后，再进入淋洗室，经淋洗室洗涤后的原料进入水解池水解，从原料中洗涤下来的碱氧化水重新收集后再泵入预处理池内循环利用，在一定循环次数内，只需补充清水和溶质，而不外排污水。本工艺设备简单，甘蔗渣处理效果好，反应条件温和、易于控制、成本较低，因此具有很好的工业化前景。
Description
技术领域
本发明属于生物能源和绿色化工领域，涉及一种植物纤维原料温和碱/氧化预处理及溶剂循环利用工艺。
植物纤维原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。有资料表明，全世界每年的植物体生成量高达1.55×1011吨干物质，其中纤维素、半纤维素的总量约为8.5×1010吨。我国是一个农业大国，若能把大量的农业纤维原料及工业纤维废料中的纤维素经济有效地水解成葡萄糖，并进一步用于生物燃料乙醇、有机酸和抗生素等的生产，这将有利于改善目前资源紧张，环境恶化的状况，对人类社会实现可持续发展具有重要的经济和社会意义。
植物纤维原料的预处理是利用纤维素酶解糖化的重要环节，是酶解经济性的重要制约因素之一。通常预处理植物纤维原料的方法主要有物理法(球磨、辐射、汽爆等)、化学法(碱、酸、有机溶剂等)、生物法(白腐菌、褐腐菌、软腐菌等)或者是这些方法的结合等，如文献1)《酿酒，2005，32(3)：41-42》中，刘远洋，申德超，“关于纤维素原料生产燃料酒精预处理工艺的一些探讨”；文献2)SidirasD.，Koukios E..Simulation of acid-catalysed organosolv fractionation of wheat straw.Bioresource Technology，2004，94(1)：91-98；文献3)《可再生能源，2005，(121)：33-35》潘亚杰，张雷的“农作物秸秆生物法降解的研究”等，然而，物理法对植物纤维原料只能起到在一定程度上疏松其结构的作用；化学法如采用酸或碱等虽然预处理效果较好，但酸碱等废液对环境造成了严重的污染；生物法是一种环境友好的处理方式，但处理周期较长，不利于工业化。相比较而言，化学法预处理如果能降低环境污染，将具有工业化应用前景。因此，本发明以甘蔗渣作为植物纤维原料，采用温和碱/氧化法预处理，通过对预处理溶剂的循环利用，可有效提高预处理效果和纤维素的酶解性能，并降低环境污染。以甘蔗渣为原料进行温和碱/氧化法预处理，并对预处理溶剂进行循环利用，尚未见有文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺。其特征在于，具体工艺步骤为：
(1)植物纤维原料经切削、粉碎成20～40目的渣，并除尘，：
(2)碱氧化水为含有碱和H2O2的溶液，其浓度为0.1％～5％，H2O2的浓度为0.2％～3％，均为质量分数。
(3)预处理温度为15℃～50℃。
(4)预处理时间5～40小时。
(5)碱氧化水与植物纤维原料的液固比为10∶1～45∶1；
(6)预处理液循环利用，碱氧化水的循环次数为2～10次，在一定循环次数内，只需补充清水和溶质，而不外排污水。
所用的植物纤维原料为秸秆、甘蔗渣、麦秆或高粱秆。
所述碱为NaOH、KOH或CaO。
本发明的有益效果是：该预处理工艺与传统的化学法预处理相比，工艺设备简单，处理效果好，不但能使原料在碱氧化水中浸渍均匀、充分，可除去大部分的木质素和半纤维素，同时纤维素损失很小，大幅度提高原料的酶解性能。另外，本工艺条件温和，易于控制、减少了生产成本，而且，预处理液可以重复利用，降低环境污染。易于工业化应用。
具体实施方式
本发明提供一种植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺。下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2为预处理液，以20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为20∶1，30℃下处理16小时，甘蔗渣木质素去除率为64.3％，半纤维素去除率为29.8％.
实施例2
以质量分数为1.0％的NaOH和0.9％H2O2为预处理液，20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为15∶1，30℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为66.6％，半纤维素去除率为19.8％。
实施例3
以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2为预处理液，20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为25∶1，35℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为81.6％，半纤维素去除率为30.6％。
实施例4
以质量分数为1.0％的KOH和0.8％H2O2为预处理液，20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为35∶1，40℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为85.7％，半纤维素去除率为29.4％。
实施例5
以质量分数为1.0％的CaO和0.8％H2O2为预处理液，20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为45∶1，40℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为84.7％，半纤维素去除率为24.4％。
实施例6
以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2为预处理液，20～40目的麦秆渣为原料，液固比为25∶1，30℃下处理20小时，滤液回用3次，麦秆渣木质素去除率为79.5％，半纤维素去除率为28.7％。
实施例7
以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2为预处理液，20～40目的秸秆渣为原料，液固比为25∶1，35℃下处理24小时，秸秆渣木质素去除率为81.6％，半纤维素去除率为30.6％。
实施例8
以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2为预处理液，20～40目的高粱秆渣为原料，液固比为25∶1，30℃下处理20小时，滤液回用5次，高粱秆渣木质素去除率为76.6％，半纤维素去除率为18.4％。
Claims (4)
1.一种植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺，首先植物纤维原料经切削、粉碎成20～40目的渣，并除尘：用按质量分数浓度的含有碱浓度为0.1％～5％，H2O2的浓度为0.2％～3％混合碱氧化水的溶液进行预处理，其特征在于，在碱氧化水与植物纤维原料的液固比为20∶1～45∶1下，其预处理温度为30℃～40℃；预处理5～40小时，并对预处理液循环利用，碱氧化水的循环次数为2～10次，在一定循环次数内，只需补充清水和溶质，而不外排污水。
2.一种权利要求1所述的植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺，其特征在于，以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2混合碱氧化水的溶液进行预处理，以20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为20∶1，30℃下处理16小时，甘蔗渣木质素去除率为64.3％，半纤维素去除率为29.8％.。
3.一种权利要求1所述的植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺，其特征在于，以质量分数为1.0％的NaOH和0.6％H2O2混合碱氧化水的溶液进行预处理，以20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为25∶1，35℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为81.6％，半纤维素去除率为30.6％。
4.一种权利要求1所述的植物纤维原料温和碱/氧化预处理及对预处理液进行循环利用工艺，其特征在于，以质量分数为1.0％的CaO和0.8％H2O2混合碱氧化水的溶液进行预处理，20～40目的甘蔗渣为原料，液固比为45∶1，40℃下处理24小时，甘蔗渣木质素去除率为84.7％，半纤维素去除率为24.4％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710062808A CN101003955B (zh) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710062808A CN101003955B (zh) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101003955A CN101003955A (zh) | 2007-07-25 |
| CN101003955B true CN101003955B (zh) | 2012-10-10 |
Family
ID=38703313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200710062808A Expired - Fee Related CN101003955B (zh) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101003955B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101555667B (zh) * | 2009-05-15 | 2011-03-30 | 清华大学 | 一种木质纤维原料的生物炼制方法 |
| CN102180977A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-09-14 | 华南理工大学 | 一种利用甘蔗渣制备抗菌纤维材料的方法 |
| CN112169774A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-05 | 青岛理工大学 | 一种秸秆基染料吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN114231047B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-04-11 | 厦门糠宝瑞新材料科技有限公司 | 一种可降解材料及其制备方法和应用 |
-
2007
- 2007-01-18 CN CN200710062808A patent/CN101003955B/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 张婷等.木质纤维原料各组分温和液化行为.清华大学学报（自然科学版）46 12.2006,46(12),2011-2014. |
| 张婷等.木质纤维原料各组分温和液化行为.清华大学学报(自然科学版)46 12.2006,46(12),2011-2014. * |
| 张建安等.碱－氧－蒽醌蒸煮麦草脱木素.化工学报52 10.2001,52(10),916-920. |
| 张建安等.碱-氧-蒽醌蒸煮麦草脱木素.化工学报52 10.2001,52(10),916-920. * |
| 李土根.蔗渣APMP制浆初探.纸和造纸25 6.2006,25(6),13-17. |
| 李土根.蔗渣APMP制浆初探.纸和造纸25 6.2006,25(6),13-17. * |
| 赵志刚等.木质纤维素可再生生物质资源预处理技术的研究进展.现代化工26(增刊).2006,26(增刊)39-44. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101003955A (zh) | 2007-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mirmohamadsadeghi et al. | Pretreatment of lignocelluloses for enhanced biogas production: A review on influencing mechanisms and the importance of microbial diversity | |
| Ren et al. | A review on bioconversion of lignocellulosic biomass to H2: key challenges and new insights | |
| Kumar et al. | Lignocellulose biohydrogen: practical challenges and recent progress | |
| CN101298620B (zh) | 天然纤维素原料经离子液体分级处理一步发酵制备乙醇的方法 | |
| Zhang et al. | Recent developments in pretreatment technologies for production of lignocellulosic biofuels | |
| Adewuyi | Underutilized lignocellulosic waste as sources of feedstock for biofuel production in developing countries | |
| Lu et al. | Influence of high solid concentration on enzymatic hydrolysis and fermentation of steam-exploded corn stover biomass | |
| Yang et al. | Sodium carbonate–sodium sulfite pretreatment for improving the enzymatic hydrolysis of rice straw | |
| Purwandari et al. | Pretreatment of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) by N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) for biogas production: structural changes and digestion improvement | |
| CN110846345B (zh) | 一种棉花秸秆黄腐酸和纤维素乙醇生产工艺 | |
| Ma et al. | Enhanced biomethane production from corn straw by a novel anaerobic digestion strategy with mechanochemical pretreatment | |
| RU2011129637A (ru) | Превращение лигноцеллюлозной биомассы | |
| CN106544370B (zh) | 一种降低木质纤维素碱法预处理液中副产物抑制效应的方法及基于此方法制备纤维素乙醇 | |
| CN102134616A (zh) | 一种秸秆半纤维素制备生物基产品及其组分全利用的方法 | |
| KR102136842B1 (ko) | 목질계 바이오매스의 전처리방법 | |
| Monlau et al. | Two-stage alkaline–enzymatic pretreatments to enhance biohydrogen production from sunflower stalks | |
| CN105385724A (zh) | 一种联合处理提高木质纤维素转化效率的方法以及高效制备乙醇的方法 | |
| Noparat et al. | Sulfite pretreatment to overcome recalcitrance of lignocellulose for enzymatic hydrolysis of oil palm trunk | |
| CN106191135A (zh) | 木质纤维素为原料联产多产品的生物炼制方法 | |
| Mohit et al. | Production of bio-ethanol from Jatropha oilseed cakes via dilute acid hydrolysis and fermentation by Saccharomyces cerevisiae | |
| Zuo et al. | Soaking pretreatment of corn stover for bioethanol production followed by anaerobic digestion process | |
| Devi et al. | Acid and alkaline hydrolysis technologies for bioethanol production: an overview | |
| CN101003955B (zh) | 植物纤维原料温和碱/氧化法预处理及溶剂循环利用工艺 | |
| CN104611394A (zh) | 一种木质纤维素原料预处理的方法及应用 | |
| Romero et al. | Ethanol production from rape straw by a two-stage pretreatment under mild conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121010 Termination date: 20210118 |