專利名稱：水/離子液體二元體系中纖維素水解制備葡萄糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以纖維素在環(huán)境友好的條件下水解制備還原糖的方法，屬于可再生的生物質(zhì)資源利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維素(cellulose)不溶于水及一般有機溶劑，是自然界中廣泛存在的可再生資源。據(jù)估計，地球上每年通過生物合成的纖維素達(dá)1000億噸以上，消耗的纖維素中，大約有10億噸被當(dāng)做當(dāng)作燃料和建筑原木，另外造紙消耗約I. 0億噸，紡織消耗約0. 12億噸。在石化資源日益緊張的形勢下，如何充分利用這種可再生資源，使其成為石化資源的替代品成為急需研究的課題。纖維素主要由葡萄糖組成的高分子多糖，通過水解可以得到還原糖，從而轉(zhuǎn)化為 化工原料或者發(fā)酵為燃料乙醇，目前受關(guān)注的處理方法主要有酸堿水解、酶水解以及超(近)臨界水解。酸堿水解，不僅會帶來污染問題，而且會對設(shè)備造成較大腐蝕性，應(yīng)用中受到很大的限制。酶水解，由于酶具有高度選擇性、不同的酶需要相應(yīng)條件，對于復(fù)雜的天然纖維素高效水解目前難度很大。
纖維素超(近)臨界水解，由于其不用催化劑就可以快速高效使纖維素水解，作為一種環(huán)境友好的綠色工藝過程具有很好的應(yīng)用前景，不過由于通常在約300°C的近臨界水甚至是超過374°C的超臨界水中進行，極端的高溫高壓條件，目前工業(yè)化應(yīng)用存在很大的難度。而且水解產(chǎn)生的還原糖在高溫高壓下容易進一步反應(yīng)，副產(chǎn)品比較多，還原糖的分離提純都很困難?；谘芯楷F(xiàn)狀，本發(fā)明通過加入離子液體，以增進纖維素的分散溶解著手，在水/離子液體二元體系中，使纖維素溶解在液相形成均相體系的基礎(chǔ)上，在溫和條件下加快纖維素水解制備葡萄糖。此外，離子液體與水的混合體系，可增加水的離解平衡常數(shù)Kw，使得體系中和0H_離子的濃度提高，也有利用纖維素的水解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在水/離子液體二元體系中纖維素水解制備葡萄糖的方法。本發(fā)明是一種水/離子液體二元體系中纖維素水解制備葡萄糖的方法，其特征在于具有三個步驟，分別是原料預(yù)處理、水解、以及產(chǎn)物分離；
a原料預(yù)處理纖維素在80±5°C干燥、破碎至20 40目；
b水解反應(yīng)將干燥后的纖維素粉末、離子液體、水按相應(yīng)比例加到反應(yīng)釜中，設(shè)定溫度，反應(yīng)一段時間，使纖維素水解制得葡萄糖；所用的離子液體為[Amim]Cl，[Bmim]Cl或[EmimlCl中的任一種；纖維素粉末與離子液體的質(zhì)量比為I:(廣5);離子液體與水的質(zhì)量比為8: (I 6);反應(yīng)溫度為12(Tl80°C ;反應(yīng)時間為3 IOh ；
c產(chǎn)品分離將反應(yīng)后的產(chǎn)物冷卻，加入一定量的超純水稀釋后倒出，將產(chǎn)物抽濾，得到含葡萄糖的液相產(chǎn)物。本發(fā)明利用纖維素在水/離子液體二元體系下水解，具有條件溫和、產(chǎn)率高、反應(yīng)速度快、環(huán)保等特點。纖維素作為一種以葡萄糖聚合形成的聚合 物，其水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的主要反應(yīng)方程式為如下。
權(quán)利要求
1.1 一種水/離子液體二元體系中纖維素水解制備葡萄糖的方法，其特征在于具有三個步驟，分別是原料預(yù)處理、水解、以及產(chǎn)物分離； a原料預(yù)處理纖維素在80±5°C干燥、破碎至20 40目； b水解反應(yīng)將干燥后的纖維素粉末、離子液體、水按相應(yīng)比例加到反應(yīng)釜中，設(shè)定溫度，反應(yīng)一段時間，使纖維素水解制得葡萄糖；所用的離子液體為[Amim]Cl，[Bmim]Cl或[EmimlCl中的任一種；纖維素粉末與離子液體的質(zhì)量比為I:(廣5);離子液體與水的質(zhì)量比為8: (I 6);反應(yīng)溫度為12(Tl80°C ;反應(yīng)時間為3 IOh ； c產(chǎn)品分離將反應(yīng)后的產(chǎn)物冷卻，加入一定量的超純水稀釋后倒出，將產(chǎn)物抽濾，得 到含葡萄糖的液相產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以纖維素在環(huán)境友好的條件下水解制備還原糖的方法，屬于可再生的生物質(zhì)資源利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在水/離子液體二元體系中，不需酸作為催化劑的綠色溫和條件下水解纖維素，得到以葡萄糖為主的降解產(chǎn)物。選取對纖維素的溶解能力很強的離子液體-氯化咪唑鹽與水形成二元體系，利用其可以較好的促進纖維素分散溶解于混合液體中的特性，從而加快纖維素水解。在水與離子液體的質(zhì)量比為0.1-0.4、反應(yīng)溫度為120-160℃、反應(yīng)時間4-8h，微晶纖維素的水解率60%-90%，葡萄糖的收率45%-70%。
文檔編號C13K1/02GK102719569SQ201210188959
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者劉鋒, 季俊華, 季益梅, 徐天嬌, 陳晉陽 申請人:上海大學(xué)