CN105951488A - 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺 - Google Patents

一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105951488A
CN105951488A CN201610516174.2A CN201610516174A CN105951488A CN 105951488 A CN105951488 A CN 105951488A CN 201610516174 A CN201610516174 A CN 201610516174A CN 105951488 A CN105951488 A CN 105951488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
acid
organic solvent
preparation
steam explosion
materials
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.)
Granted
Application number
CN201610516174.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105951488B (zh
Inventor
王文雅
王素君
袁其朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201610516174.2A priority Critical patent/CN105951488B/zh
Publication of CN105951488A publication Critical patent/CN105951488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105951488B publication Critical patent/CN105951488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/02—Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means
    • D21B1/021—Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means by chemical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/36—Explosive disintegration by sudden pressure reduction
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20—Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺属于生物化工领域。该方法以农业木质纤维废弃物为原料，进行酸蒸汽***预处理，去除半纤维素；将汽爆物料与有机溶剂，碱和水添加到高压反应釜中，有机溶剂浓度为40～90％，碱添加量占汽爆物料的0.01～0.2％，升温至80～280℃，在此温度下反应1～5h,反应结束后降温，过滤得到弱碱有机溶剂物料；通过过氧化氢催化碳酸酯产过氧酸处理弱碱有机溶剂物料，每克物料添加0.1～0.4mol的过氧化氢，物料浓度为10～100g/L，温度50～90℃，处理0.5～3h,过滤水洗得到纤维素。本发明工艺将汽爆、弱碱、有机溶剂和过氧化氢催化碳酸酯产过氧酸结合起来，整个工艺方法清洁环保，经济可行。

Description

一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺
技术领域
本发明属于生物化工领域，涉及一种利用农业木质纤维废弃物清洁制备高纯度纤维素的方法。
背景技术
纤维素是生物质原料的主要组成成分之一，占40％左右，是一种自然界储量最丰富的可再生的、可生物降解的天然高分子聚合物。
纤维素应用广泛，以分离纯化的纤维素为原料，可以制备酯类衍生物和醚类衍生物，可用于石油钻井，食品，陶瓷釉料，日用化工，石墨制品，涂料等。另外，也可用做建筑材料，如干粉砂浆建材，内外墙耐水膩子粉，粘结剂，填缝剂等。工业上制备纤维素的方法是亚硫酸盐法和碱法，这两种方法分别需要使用大量的亚硫酸盐和高浓度的碱溶液，环境污染严重且后期水处理困难。
发明内容
本发明提供一种绿色环保的利用农业木质纤维废弃物制备纤维素的方法，包括以下步骤：
制备纤维素的清洁方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以农业木质纤维废弃物为原料，按照固体原料与液体的质量比为1:1～1:6加入质量浓度为0.1％～1％的酸溶液，在25～80℃放置1～10小时,压滤排出没有被吸收的酸溶液，得到经酸预处理的物料；
(2)将步骤(1)所述经酸预处理的物料输送至蒸汽***机，将0.4～2.0MPa的蒸汽通入到蒸汽***机的滞留器筒体，物料在滞留器筒体内停留5～40min,将物料推送至滞留器筒体尾部喷爆装置，打开气动球阀，使压力降至一个标准大气压，得到蒸汽***物料；
(3)将步骤(2)所述蒸汽***物料进行水洗，去除半纤维素的水解产物，烘干得到去除半纤维素的汽爆物料；
(4)将步骤(3)所述汽爆物料按照汽爆物料和混合体系质量比为1:20～1:5加入到混合体系中，该混合体系中有机溶剂体积百分比是40～90％，碱的质量百分比含量为0.01～0.2％，将高温反应釜温度升至80～280℃，反应时间是1～5小时,反应结束后过滤,30～60℃烘干得到弱碱有机溶剂物料；
(5)将步骤(4)所述弱碱有机溶剂物料按照5～100g/L的物料浓度加入到碳酸酯中，每克弱碱有机溶剂物料再添加0.1～0.4mol的过氧化氢，在50～90℃的温度下处理0.5～3h,过滤水洗得到纤维素。
优选地，步骤(1)所述原料来源为玉米芯、玉米秸秆、甘蔗渣、棉杆、稻草杆、木薯酒糟中的一种或多种。
优选地，步骤(1)所述酸为硫酸、盐酸、磷酸、草酸、乙酸、亚硫酸中的一种或多种。
优选地，步骤(3)所述的半纤维素的水解产物是木糖，***糖，甘露糖，半乳糖，鼠李糖。
优选地，步骤(4)所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、1,4-二氧六环、甲酸、乙酸中的一种或多种。
优选地，步骤(4)所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵中的一种或几种。
优选地，步骤(5)所述的碳酸酯为所有含碳酸酯官能团的试剂，如碳酸二甲酯，乙基碳酸酯，环己基碳酸酯等。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明通过设计合理的工艺参数，使得整个工艺路线不仅适用于农业木质纤维废弃物原料，还适用于非粮作物原料。
2.本发明使用酸浸泡和蒸汽***处理，显著地降解了半纤维素，提高了纤维素的提取产率。
3.本发明使用有机溶剂处理汽爆物料，清洁环保，且使用后有机溶剂(甲醇、乙醇、丙酮、1,4-二氧六环、甲酸、乙酸中的一种或多种)可通过精馏循环使用。
4.本发明采用过氧化氢催化碳酸酯产过氧酸反应处理有机溶剂物料，反应后产物为甲醇，清洁可行，有广阔的发展空间。
附图说明
图1纤维素制备流程图；
图2为制备的纤维素；
图3为本发明实施例1中提取的纤维素的13C CP/MAS NMR谱图。
具体实施方式
下述实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
以玉米芯为原料制备纤维素，具体方法为：取300g粉粹至直径1cm的玉米芯，加入500mL质量分数为0.2％的稀硫酸溶液，在25℃放置10h,压滤排出没有吸收的酸溶液继续回用。将酸预处理的玉米芯倒入蒸汽***机，通入1.0MPa的蒸汽压力，玉米芯在滞留器筒体内停留10min,降压至一个大气压，水洗得到汽爆物料，烘干。取10g干燥的汽爆物料，加乙醇90mL，加水10mL，添加氢氧化钠0.2g,在高压反应釜中升温至200℃，搅拌速度为300rmp,反应1h。冷却至室温后过滤水洗，在40℃烘干。取5g烘干后的物料加入到50mL碳酸二甲酯中，添加17g过氧化氢，在60℃的温度下处理2h,过滤水洗,在40℃烘干，得到纤维素。通过13C CP/MAS核磁检测谱图，来自半纤维素的羰基含量几乎为零，表明半纤维素含量几乎为零，木质素也几乎检测不出，该纤维素中几乎不含半纤维素和木质素。
实施例2
以稻草杆为原料制备纤维素，具体方法为：取300g稻草杆，水洗除去灰尘及杂质，加入1.2L质量分数为0.3％的草酸溶液，在80℃放置1h,压滤排出没有吸收的酸溶液继续回用。将酸预处理的稻草杆倒入蒸汽***机，通入0.8MPa的蒸汽压力，稻草杆在滞留器筒体内停留10min,降压至一个大气压，水洗得到汽爆物料，烘干。取10g干燥的汽爆物料,加1，4-二氧六环40mL，加水60mL，加氢氧化铵0.04g，在高压反应釜中升温至180℃，搅拌速度为300rmp,反应5h。冷却至室温后过滤，在50℃烘干。取5g烘干后的物料加入到80mL碳酸二乙基酯中，添加过氧化氢25.5g，在90℃的温度下处理0.5h,过滤水洗,在40℃烘干，得到纤维素。
实施例3
以甘蔗渣为原料制备纤维素，具体方法为：取300g甘蔗渣，水洗除去杂质，加入1L质量分数为1％的磷酸溶液，在40℃放置6h,压滤排出没有吸收的酸溶液继续回用。将酸预处理的甘蔗渣倒入蒸汽***机，通入2.0MPa的蒸汽压力，稻草杆在滞留器筒体内停留40min,降压至一个大气压，水洗得到汽爆物料，烘干。取15g干燥的汽爆物料,加甲酸30mL，加水20mL，加氢氧化钾0.01g，在高压反应釜中升温至280℃，搅拌速度为300rmp,反应3h。冷却至室温后过滤，在50℃烘干。取5g烘干后的物料加入到500mL环己基碳酸酯中，添加过氧化氢51g，在50℃的温度下处理3h,过滤水洗,在40℃烘干，得到纤维素。

Claims (7)

1.一种制备纤维素的清洁方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以农业木质纤维废弃物为原料，按照固体原料与液体的质量比为1:1～1:6加入质量浓度为0.1％～1％的酸溶液，在25～80℃放置1～10小时,压滤排出没有被吸收的酸溶液，得到经酸预处理的物料；
(2)将步骤(1)所述经酸预处理的物料输送至蒸汽***机，将0.4～2.0MPa的蒸汽通入到蒸汽***机的滞留器筒体，物料在滞留器筒体内停留5～40min,将物料推送至滞留器筒体尾部喷爆装置，打开气动球阀，使压力降至一个标准大气压，得到蒸汽***物料；
(3)将步骤(2)所述蒸汽***物料进行水洗，去除半纤维素的水解产物，烘干得到去除半纤维素的汽爆物料；
(4)将步骤(3)所述汽爆物料按照汽爆物料和混合体系质量比为1:20～1:5加入到混合体系中，该混合体系中有机溶剂体积百分比是40～90％，碱的质量百分比含量为0.01～0.2％，将高温反应釜温度升至80～280℃，反应时间是1～5小时,反应结束后过滤,30～60℃烘干得到弱碱有机溶剂物料；
(5)将步骤(4)所述弱碱有机溶剂物料按照5～100g/L的物料浓度加入到碳酸酯中，每克弱碱有机溶剂物料再添加0.1～0.4mol的过氧化氢，在50～90℃的温度下处理0.5～3h,过滤水洗得到纤维素。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述原料来源为玉米芯、玉米秸秆、甘蔗渣、棉杆、稻草杆、木薯酒糟中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述酸为硫酸、盐酸、磷酸、草酸、乙酸、亚硫酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的半纤维素的水解产物是木糖，***糖，甘露糖，半乳糖。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、1,4-二氧六环、甲酸、乙酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述碳酸酯为碳酸二甲酯，二乙基碳酸酯或环己基碳酸酯。
CN201610516174.2A 2016-07-02 2016-07-02 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺 Active CN105951488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610516174.2A CN105951488B (zh) 2016-07-02 2016-07-02 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610516174.2A CN105951488B (zh) 2016-07-02 2016-07-02 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105951488A true CN105951488A (zh) 2016-09-21
CN105951488B CN105951488B (zh) 2018-06-26

Family

ID=56903237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610516174.2A Active CN105951488B (zh) 2016-07-02 2016-07-02 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105951488B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106565736A (zh) * 2016-11-13 2017-04-19 北京化工大学 一种利用蒸汽***制备石榴皮中鞣花酸的方法
CN109423503A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中粮营养健康研究院有限公司 含木薯渣的原料的预处理方法
CN109423502A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中粮营养健康研究院有限公司 木薯渣的回收利用方法
CN109608553A (zh) * 2018-11-12 2019-04-12 中国农业大学 一种玉米秸秆制备三醋酸纤维素的方法
CN110373927A (zh) * 2019-07-15 2019-10-25 徐州工程学院 基于***波-碱联合处理秸秆类生物质原料的方法
CN113174770A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 中南林业科技大学 一种渗透剂协同磷酸浸润耦合蒸汽***预处理杨木纤维的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029588A1 (en) * 2001-05-08 2003-02-13 Xiaoyuan Cui Process for the selective modification of carbohydrates by peroxidase catalyzed oxidation
CN101492700A (zh) * 2009-03-05 2009-07-29 王建设 一种秸秆类物质或农林废弃物精深加工的方法
CN101725068A (zh) * 2008-10-29 2010-06-09 三星电子株式会社 用于分级分离基于木质纤维素的生物质的方法和装置
CN102134616A (zh) * 2011-01-28 2011-07-27 中国科学院过程工程研究所 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
CN102341413A (zh) * 2009-03-09 2012-02-01 柯兰姆有限公司 与纸浆厂回收***组合的成形纤维素制造工艺
CN102561082A (zh) * 2012-03-01 2012-07-11 北京林业大学 从木质纤维原料提取半纤维素、纤维素和木质素的方法
CN103131018A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 济南圣泉集团股份有限公司 一种木质纤维素生物质的综合利用工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029588A1 (en) * 2001-05-08 2003-02-13 Xiaoyuan Cui Process for the selective modification of carbohydrates by peroxidase catalyzed oxidation
CN101725068A (zh) * 2008-10-29 2010-06-09 三星电子株式会社 用于分级分离基于木质纤维素的生物质的方法和装置
CN101492700A (zh) * 2009-03-05 2009-07-29 王建设 一种秸秆类物质或农林废弃物精深加工的方法
CN102341413A (zh) * 2009-03-09 2012-02-01 柯兰姆有限公司 与纸浆厂回收***组合的成形纤维素制造工艺
CN102134616A (zh) * 2011-01-28 2011-07-27 中国科学院过程工程研究所 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
CN103131018A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 济南圣泉集团股份有限公司 一种木质纤维素生物质的综合利用工艺
CN102561082A (zh) * 2012-03-01 2012-07-11 北京林业大学 从木质纤维原料提取半纤维素、纤维素和木质素的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张云菲: "过氧酸体系提取小麦秸秆中纤维素及其水溶液的制备", 《高分子通报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106565736A (zh) * 2016-11-13 2017-04-19 北京化工大学 一种利用蒸汽***制备石榴皮中鞣花酸的方法
CN106565736B (zh) * 2016-11-13 2019-01-04 北京化工大学 一种利用蒸汽***制备石榴皮中鞣花酸的方法
CN109423503A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中粮营养健康研究院有限公司 含木薯渣的原料的预处理方法
CN109423502A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中粮营养健康研究院有限公司 木薯渣的回收利用方法
CN109608553A (zh) * 2018-11-12 2019-04-12 中国农业大学 一种玉米秸秆制备三醋酸纤维素的方法
CN110373927A (zh) * 2019-07-15 2019-10-25 徐州工程学院 基于***波-碱联合处理秸秆类生物质原料的方法
CN113174770A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 中南林业科技大学 一种渗透剂协同磷酸浸润耦合蒸汽***预处理杨木纤维的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105951488B (zh) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105951488A (zh) 一种利用木质纤维素清洁制备纤维素的工艺
Sun et al. Glycerol organosolv pretreatment can unlock lignocellulosic biomass for production of fermentable sugars: present situation and challenges
JP6148981B2 (ja) リグニンの回収方法
US6409841B1 (en) Process for the production of organic products from diverse biomass sources
CN105884907B (zh) 一种秸秆组分分离制备超低粘度羧甲基纤维素的方法
CN101120102A (zh) 纤维素和木质纤维素材料的酸水解方法、消化罐和水解反应器
KR20150044854A (ko) 헤미셀룰로스의 제거 방법
CN101736646A (zh) 芦苇或秸秆纤维素浆粕的制备方法
CN106702802B (zh) 一种离子液体-氨基磺酸二元体系从秸秆中提取高纯纤维素的方法
CN102659723A (zh) 用高粗纤维植物农副产品制备糠醛的方法
CN102449232A (zh) 从含木质纤维素的生物质获得浆料的方法
CN103451986B (zh) 用于生物炼制的木质纤维素原料的预处理方法
CN104004582A (zh) 木质纤维素生物质制备生物油反应物及生物油的方法
CN105297511A (zh) 农业废弃物中有机组分的分离方法
Ringkas The effect of various pretreatment methods on empty fruit bunch for glucose production
KR20170114465A (ko) 탈무기질 바이오매스, 이를 이용한 복합 연료 생산 시스템 및 그 제조방법
CN106702800A (zh) 一种用质子型离子液体去除秸秆木质素和半纤维素的方法
JPWO2013111762A1 (ja) バイオマスの糖化方法
CN100427508C (zh) 利用超临界二氧化碳制备纤维素氨基甲酸酯的方法
Wu et al. In-situ lignin sulfonation for enhancing enzymatic hydrolysis of poplar using mild organic solvent pretreatment
CN103266148B (zh) 一种有效提高竹材纤维素酶水解产可发酵糖效率的预处理方法
CN105175746B (zh) 一种木质纤维均相转酯化改性方法
CN111154817A (zh) 一种离子液体-高沸醇复合体系高效分离木质纤维素并酶解的方法
CN103806318A (zh) 一种从糠醛渣中提取纤维素的方法
Brazdausks et al. The effect of catalyst amount on the production of furfural and acetic acid from birch wood in a biomass pretreatment process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant