一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸稈中木質(zhì)素的方法
【專利摘要】一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸稈中木質(zhì)素的方法，包括以下步驟：1）將玉米秸稈粉碎成100目的粉末；2）在高壓反應(yīng)釜中加入玉米秸稈粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15，然后加入乙醇-水混合溶液并混合均勻，得到混合物；3）在壓力為0.1-0.5Mpa下反應(yīng)30-100min，分離后得到固體殘渣；4）將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌，風干后即可得到預(yù)處理秸稈片段。本發(fā)明的優(yōu)點是：該方法可最大程度去除玉米秸稈中的木質(zhì)素，堿性分子篩可回收再利用，減少了生產(chǎn)原料的消耗；所需設(shè)備簡單、工藝簡便，且不會造成附加的環(huán)境危害，實現(xiàn)了玉米秸稈的高效利用，具有顯著的社會意義和經(jīng)濟價值。
【專利說明】一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸稈中木質(zhì)素的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法。

【背景技術(shù)】
[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(zhì)能源已成為世界各國普遍關(guān)注的話題。而作為生物質(zhì)主要資源的農(nóng)作物秸桿因資源豐富、便于生產(chǎn)和利用等特點備受關(guān)注。
[0003]玉米秸桿主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成，其中木質(zhì)素約占20-30%，木質(zhì)素難以降解，不僅使儲存在其中的能量無法被人類利用，而且在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是造紙工業(yè)中產(chǎn)生氯酚等有毒物質(zhì)造成環(huán)境的污染，危害人類健康。此外，影響秸桿有效利用的主要因素有三個:原料內(nèi)孔面積、纖維素結(jié)晶度、木質(zhì)素和半纖維素的包覆作用。為了使其更易于利用，必須對原料進行預(yù)處理，以降解木質(zhì)素的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，打破相互之間的包裹。
[0004]目前，秸桿預(yù)處理的方法主要有物理預(yù)處理法、化學預(yù)處理法和生物預(yù)處理法，例如:機械粉碎法、高能輻射法、稀酸法、堿處理法等。物理和化學方法對設(shè)備的要求較高、能耗較大，且存在運行成高、對環(huán)境影響大的缺陷。生物預(yù)處理法雖然有環(huán)境友好、能耗低的優(yōu)點，但其較長的預(yù)處理時間和生產(chǎn)周期限制了其在工程中的應(yīng)用。
[0005]利用堿性分子篩處理玉米秸桿，相對于傳統(tǒng)的物理化學方法，在技術(shù)成本及處理效果上有著明顯的優(yōu)勢。應(yīng)用固體堿催化技術(shù)處理秸桿，可以有效去除木質(zhì)素，破壞纖維素、半纖維素和木質(zhì)素之間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，極大的提高秸桿處理水平，利于后續(xù)生產(chǎn)中對于原材料的資源化利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，該方法通過堿性分子篩催化，去除了玉米秸桿中的大部分木質(zhì)素，為其資源化利用提供了基礎(chǔ)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，包括以下步驟:
1)將玉米秸桿粉碎成100目的粉末；
2)在高壓反應(yīng)釜中加入上述玉米秸桿粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15，然后加入體積比為1:1的乙醇-水混合溶液并混合均勻，得到混合物；
3)將上述混合物在壓力為0.1-0.5Mpa下反應(yīng)30_100min，分離后得到固體殘渣；
4)將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌剩余殘渣，自然風干，即可得到預(yù)處理秸桿片段。
[0008]所述堿性分子篩由MgO和SBA-15混合組成，MgO與SBA-15的質(zhì)量比為1:5_20。
[0009]所述玉米秸桿粉末與堿性分子篩的質(zhì)量比為10-20:1。
[0010]所述玉米秸桿粉末與乙醇-水混合溶液的用量比為Ig:15-50mL。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:
該方法采用堿性分子篩催化玉米秸桿粉末在高壓條件下的溶解，可以最大程度去除玉米秸桿中的木質(zhì)素，堿性分子篩可回收再利用，減少了生產(chǎn)原料的消耗；該方法所需設(shè)備簡單、工藝簡便，且不會造成附加的環(huán)境危害，實現(xiàn)了玉米秸桿的高效利用，提高了生物質(zhì)資源利用效率，解決了玉米秸桿難于降解、再利用的難題，具有顯著的社會意義和經(jīng)濟價值。

【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明通過以下實施例進一步詳述，但本實施例所敘述的技術(shù)內(nèi)容是說明性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護范圍。
[0013]實施例1:
一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，包括以下步驟:
1)將玉米秸桿粉碎成100目的粉末；
2)在高壓反應(yīng)釜中加入上述玉米秸桿粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15所述堿性分子篩由MgO和SBA-15組成,其質(zhì)量比為1:5,玉米稻桿粉末與堿性分子篩的質(zhì)量比為10:1,然后加入體積比為1:1的乙醇-水混合溶液并混合均勻，玉米秸桿粉末與乙醇-水的用量比為lg/15mL,得到混合物；
3)將上述混合物在壓力為0.1Mpa下反應(yīng)30min，分離后得到固體殘渣；
4)將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌剩余殘渣，自然風干，即可得到預(yù)處理秸桿片段。
[0014]檢測表明:經(jīng)過堿性分子篩高溫預(yù)處理的玉米秸桿，其中的木質(zhì)素去除率達到85%。
[0015]實施例2:
一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，包括以下步驟:
1)將玉米秸桿粉碎成100目的粉末；
2)在高壓反應(yīng)釜中加入上述玉米秸桿粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15所述堿性分子篩由MgO和SBA-15組成，其質(zhì)量比為1:10，玉米秸桿粉末與堿性分子篩的質(zhì)量比為15:1，然后加入體積比為1:1的乙醇-水混合溶液并混合均勻，玉米秸桿粉末與乙醇-水的用量比為lg/30mL，得到混合物；
3)將上述混合物在壓力為0.3Mpa下反應(yīng)60min，分離后得到固體殘渣；
4)將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌剩余殘渣，自然風干，即可得到預(yù)處理秸桿片段。
[0016]檢測表明:經(jīng)過堿性分子篩高溫預(yù)處理的玉米秸桿，其中的木質(zhì)素去除率達到89%。
[0017]實施例3:
一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，包括以下步驟:
1)將玉米秸桿粉碎成100目的粉末；
2)在高壓反應(yīng)釜中加入上述玉米秸桿粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15所述堿性分子篩由MgO和SBA-15組成，其質(zhì)量比為1:20，玉米秸桿粉末與堿性分子篩的質(zhì)量比為20:1，然后加入體積比為1:1的乙醇-水混合溶液并混合均勻，玉米秸桿粉末與乙醇-水的用量比為lg/50mL，得到混合物；
3)將上述混合物在壓力為0.5Mpa下反應(yīng)lOOmin，分離后得到固體殘渣；
4)將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌剩余殘渣，自然風干，即可得到預(yù)處理秸桿片段。
[0018]檢測表明:經(jīng)過堿性分子篩高溫預(yù)處理的玉米秸桿，其中的木質(zhì)素去除率達到90%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將玉米秸桿粉碎成100目的粉末； 2)在高壓反應(yīng)釜中加入上述玉米秸桿粉末和堿性分子篩MgO/SBA-15，然后加入體積比為1:1的乙醇-水混合溶液并混合均勻，得到混合物；3)將上述混合物在壓力為0.1-0.5Mpa下反應(yīng)30_100min，分離后得到固體殘渣； 4)將固體殘渣中的堿性分子篩取出，然后用蒸餾水洗滌剩余殘渣，自然風干，即可得到預(yù)處理秸桿片段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，其特征在于:所述堿性分子篩由MgO和SBA-15混合組成，MgO與SBA-15的質(zhì)量比為1:5-20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，其特征在于:所述玉米秸桿粉末與堿性分子篩的質(zhì)量比為10-20:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用堿性分子篩高效脫除玉米秸桿中木質(zhì)素的方法，其特征在于:所述玉米秸桿粉末與乙醇-水混合溶液的用量比為Ig:15-50mL。
【文檔編號】D21C1/06GK104047197SQ201410260625
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉樂, 鞠美庭, 李維尊, 江洋, 張德強, 陳曉英 申請人:南開大學, 天津市塘沽鑫宇環(huán)?？萍加邢薰?br>