一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110564781A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201911010914.5(22)申请日2019.10.23(71)申请人东北农业大学地址150030黑龙江省哈尔滨市香坊区长江路600号(72)发明人张盛明刘雨龙陈海涛于兴华金天浩梅铁瀚马凉非(74)专利代理机构哈尔滨市文洋专利代理事务所(普通合伙)23210代理人何强(51)Int.Cl.C12P7/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法(57)摘要一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，它涉及木质纤维素的预处理方法。它是要解决现有的利用杂多酸降解木质素的方法存在的催化剂的制备成本高、溶剂成本高的技术问题。本方法：将风干秸秆粉与磷钨酸水溶液混匀后，进行两段加热，其中第一段的温度105℃、加热时间1h～4h；第二段的温度130℃～160℃、加热时间20min～60min；然后抽滤，固体残渣为完成预处理的秸秆木质纤维素，滤液收集后回收磷钨酸。本方法的总糖回收率为70％～84％，催化剂回收率为70％～80％，可用于生物质预处理领域。CN110564781ACN110564781A权利要求书1/1页1.一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、将风干秸秆粉碎成秸秆粉，干燥至恒重；二、用蒸馏水配制H3PW12O40水溶液，将秸秆粉与H3PW12O40溶液混合混匀，放置在敞口托盘中，再将托盘转移至鼓风干燥箱中，升温至105～110℃加热1h～4h，完成第一段加热处理；然后再升温至130℃～160℃加热20min～60min，完成第二段加热处理；三、加热结束后降至室温，取出产物，分多次向产物中加入蒸馏水搅拌、抽滤，收集固体残渣和滤液；其中固体残渣是完成预处理的秸秆木质纤维素；向滤液中加入乙醚，振荡，收集下层的乙醚-磷钨酸复合物，将乙醚-磷钨酸复合物蒸发结晶，回收磷钨酸。2.根据权利要求1所述的一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，其特征在于步骤一中秸秆粉的细度为40～80目。3.根据权利要求1或2所述的一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，其特征在于步骤一中所述的干燥温度为60～70℃。4.根据权利要求1或2所述的一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，其特征在于步骤二中，H3PW12O40水溶液的浓度为10mM～20mM。5.根据权利要求1或2所述的一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法，其特征在于步骤二中，1g秸秆粉加入1mL～30mL浓度为10mM～20mM的H3PW12O40水溶液。2CN110564781A说明书1/4页一种秸秆木质纤维素原料的预处理方法技术领域[0001]本发明涉及木质纤维素的预处理方法。背景技术[0002]我国是农业大国，农作物秸秆资源丰富。随着农业生产方式的转变和能源消费替代产品的使用，秸秆资源区域性、季节性、结构过剩现象不断凸显。农作物秸秆中富含木质纤维素，将秸秆木质纤维素转化为燃料乙醇是生物质资源高效利用的重要途径。目前，以粮食为原料生产一代燃料乙醇的技术工艺成熟稳定，但以秸秆等农林废弃物为原料生产二代纤维素乙醇时，由于秸秆木质纤维具有顽抗结构特性，木质素、半纤维素紧密的包裹在纤维素外层，阻碍了酶与底物接触，造成纤维素水解难、糖化率低的问题。所以，在酶解和发酵之前，需要先对秸秆木质纤维素基质进行预处理，以提高其水解糖化效率。[0003]传统的预处理方法各有优点，但难以兼顾能耗、预处理效率、废液处理成本及环保性等问题，限制了纤维素乙醇的工业化进程。目前，稀硫酸水解法仍然是最主要的生物质预处理方法，硫酸催化剂可以有效的水解、溶出纤维素和半纤维素，但是存在废液处理成本高和环保性差的问题；此外，虽然硫酸催化剂对木质素的降解效果差，但是仍有一部分被降解的酸溶木质素与纤维素、半纤维素的水解产物混合在一起，难以分离，造成底物竞争作用，会增加发酵菌株用量、增加生产成本。近年来，新型工业菌株已具备同时转化C6糖和C5糖的能力，半纤维素已能够被转化和利用。因此，降解和脱除木质素成为预处理过程的关键技术问题。[0004]杂多酸属于固体酸范畴，具有催化活性高、选择性好、热稳定性好、可回收再利用和低腐蚀性等优点，在催化化学领域受到广泛关注，尤其是Keggin型结构的杂多酸，其给质子能力强，兼具强酸性和强氧化性，具有储备电子并保持原来结构不变、将体相成为反应场的“假液相”行为，逐渐表现出替代传统酸催化剂的趋势。不久前，国内、外学者研究发现一些Keggin型杂多酸，如：磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸等，对降解木质素表现出良好的选择性。[0005]2018年东北林业大学的硕士论文《杂多酸H3PW12O40与H5PV2Mo