一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法
2023-12-08 12:44:21 3
一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法。其主要步驟包括：將蔗渣粉碎成粉末；利用離子液體溶解蔗渣；綜纖維素產品提取。本發明採用組合沉澱劑提取蔗渣中的綜纖維素，所需設備簡單，工藝簡便，實現了蔗渣的高效處理，提高生物質資源利用效率，解決了蔗渣難於降解、再利用的難題，具有極其深遠的社會意義和經濟價值。
【專利說明】一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物質預處理領域，特別涉及一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法。
【背景技術】
[0002]伴隨一次性化石燃料資源的漸趨枯竭、能源及資源的日趨緊張，如何高效綜合利用可再生能源——生物質能源已成為世界各國普遍關注的話題。而作為生物質主要資源的農作物秸杆因資源豐富、便於生產和利用等特點備受關注。
[0003]蔗渣是一種重要的農林廢棄物生物質，通常含有40-50%纖維素、20-25%的半纖維素和18-24%的木質素。纖維素是自然界中分布最廣、儲量最大的生物質高分子，其結構由葡萄糖分子通過￠-1,4-糖苷鍵連接而形成的葡聚糖。通常含數千個葡萄糖單位，是植物細胞壁的主要成分。每年植物可以通過光合作用產生1000億噸的纖維素，同時由於無汙染、生物相容性、易降解性、來源廣泛等諸多優點，被視為是取之不盡，用之不竭的可再生資源。半纖維素是植物性材料的重要組成成分之一，佔15-30%，是陸生植物細胞壁的一種主要組分。製取半纖維素有重要的意義，如其在生物製漿，生物漂白，轉化半纖維素為單糖、酒精，處理造紙廠廢水的環境汙染等方面都具有廣闊的應用前景。
[0004]利用離子液體提取纖維素/半纖維素時，沉澱劑是一個重要因素。對於那些對綜纖維素(主要指纖維素和半纖維素)有很好溶解能力的離子液體來說，可以通過選擇適宜的多種沉澱劑，從離子液體中分批次來分離所溶解的纖維素和半纖維素，以實現對生物質資源的高效利用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，利用組合沉澱劑提取分別得到了纖維素及半纖維素產品，可實現纖維素和半纖維素的高效分批提取，不會造成資源過度浪費；所需設備簡單，工藝簡便，處理溫度低，條件溫和，且不會造成附加的環境危害，實現了蔗渣的高效利用。
[0006]本發明的技術方案:
一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，包括以下步驟:
1)將蔗渣粉碎成100目碎末；
2)將上述蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(艦頂0^)混合均勻，然後於60-801下水浴機械攪拌反應5-61！，充分溶解後得到混合物；
3)在上述混合物中加入1號沉澱劑，靜置直至沉澱完全，過濾後分別得到沉澱物和濾液，將沉澱物用蒸餾水洗滌2次，自然風乾，得到纖維素；
4)在上述濾液中加入2號沉澱劑，靜置直至沉澱完全，過濾後得到沉澱物，用無水乙醇洗滌2次，自然風乾，得到半纖維素產品。
[0007]所述蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(艦頂0^)的質量比為1:20-25。
[0008]所述I號沉澱劑為PH 8-10的NaOH溶液，混合物與I號沉澱劑的體積比為1:
0.5_3 ο
[0009]所述2號沉澱劑為體積比1:1-3的乙醇/水混合液，濾液與2號沉澱劑的體積比為 1: 0.5- 3。
[0010]本發明的優點和有益效果是:
1)本發明採用1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMIMOAc)溶解蔗渣粉末，其溶解能力強且易於回收、不會揮發，可有效地溶解其中的綜纖維素；
2)使用組合沉澱劑分別提取溶解在離子液體中的纖維素和半纖維素，可實現纖維素和半纖維素的高效分批提取，不會造成資源過度浪費；
3)所需設備簡單，工藝簡便，處理溫度低，條件溫和，且不會造成附加的環境危害，實現了蔗渣的高效利用，提高了生物質資源利用效率，具有極其深遠的社會意義和經濟價值。
【具體實施方式】
[0011]本發明通過以下實施例進一步詳述，但本實施例所敘述的技術內容是說明性的，而不是限定性的，不應依此來局限本發明的保護範圍。
[0012]實施例1:
一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，包括以下步驟:
1)將蔗渣經粉碎設備粉碎形成100目碎末；
2)將蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)按照質量比1:20混合置於圓底燒瓶中於60°C水浴機械攪拌反應5h，充分溶解後得到混合物；
3)在上述混合物中加入I號沉澱劑，I號沉澱劑為PH8的NaOH溶液，混合物與I號沉澱劑體積比為1: 0.5，靜置直至沉澱完全，過濾後分別得到沉澱物和濾液，將沉澱物用蒸餾水洗滌2次，自然風乾，得到纖維素；
4)在上述濾液中加入2號沉澱劑，2號沉澱劑為體積比1:1的乙醇/水混合液，濾液與2號沉澱劑的體積比為1: 1，靜置直至沉澱完全，過濾後得到沉澱物，用無水乙醇洗滌2次，自然風乾，得到半纖維素產品。
[0013]利用組合沉澱劑對蔗渣中的綜纖維素進行提取，所得纖維素的產率為80%，所得半纖維素的產率為89%。
[0014]實施例2:
一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，包括以下步驟:
1)將蔗渣經粉碎設備粉碎形成100目碎末；
2)將蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)按照質量比1:20混合置於圓底燒瓶中於70°C水浴機械攪拌反應5h，充分溶解後得到混合物；
3)在上述混合物中加入I號沉澱劑，I號沉澱劑為PH9的NaOH溶液，混合物與I號沉澱劑體積比為1: 1，靜置直至沉澱完全，過濾後分別得到沉澱物和濾液，將沉澱物用蒸餾水洗滌2次，自然風乾，得到纖維素；
4)在上述濾液中加入2號沉澱劑，2號沉澱劑為體積比1:2的乙醇/水混合液，濾液與2號沉澱劑的體積比為1: 1，靜置直至沉澱完全，過濾後得到沉澱物，用無水乙醇洗滌2次，自然風乾，得到半纖維素產品。
[0015]利用組合沉澱劑對蔗渣中的綜纖維素進行提取，所得纖維素的產率為85%，所得半纖維素的產率為92%。
[0016]實施例3:
一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，包括以下步驟:
1)將蔗渣經粉碎設備粉碎形成100目碎末；
2)將蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(燦010&)按照質量比1:25混合置於圓底燒瓶中於801水浴機械攪拌反應5匕充分溶解後得到混合物；
3)在上述混合物中加入1號沉澱劑，1號沉澱劑為10的版10?溶液，混合物與1號沉澱劑體積比為1: 3，靜置直至沉澱完全，過濾後分別得到沉澱物和濾液，將沉澱物用蒸餾水洗滌2次，自然風乾，得到纖維素；
4)在上述濾液中加入2號沉澱劑，2號沉澱劑為體積比1:3的乙醇/水混合液，濾液與2號沉澱劑的體積比為1: 3，靜置直至沉澱完全，過濾後得到沉澱物，用無水乙醇洗滌2次，自然風乾，得到半纖維素產品。
[0017]利用組合沉澱劑對蔗渣中的綜纖維素進行提取，所得纖維素的產率為86%，所得半纖維素的產率為91%。
【權利要求】
1.一種利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)將蔗渣粉碎成100目碎末； 2)將上述蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)混合均勻，然後於60-80°C下水浴機械攪拌反應5-6h，充分溶解後得到混合物； 3)在上述混合物中加入I號沉澱劑，靜置直至沉澱完全，過濾後分別得到沉澱物和濾液，將沉澱物用蒸餾水洗滌2次，自然風乾，得到纖維素； 4)在上述濾液中加入2號沉澱劑，靜置直至沉澱完全，過濾後得到沉澱物，用無水乙醇洗滌2次，自然風乾，得到半纖維素產品。
2.根據權利要求1所述利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，其特徵在於:所述蔗渣碎末與1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽(AMMOAc)的質量比為1:20-25。
3.根據權利要求1所述利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，其特徵在於:所述I號沉澱劑為PH 8-10的NaOH溶液，混合物與I號沉澱劑的體積比為1: 0.5_3。
4.根據權利要求1所述利用組合沉澱劑分離蔗渣中綜纖維素的方法，其特徵在於:所述2號沉澱劑為體積比1:1-3的乙醇/水混合液，濾液與2號沉澱劑的體積比為1: 0.5-3。
【文檔編號】D21C3/02GK104313929SQ201410434076
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】劉樂, 鞠美庭, 李維尊, 王遜巍, 楚春禮, 邵超峰, 江洋, 侯其東, 劉益良 申請人:南開大學, 天津百利陽光環保設備有限公司