非木材制漿黑液多糖、二氧化硅、木質(zhì)素分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種使用二氧化碳聯(lián)合酸沉淀劑酸化分離非木材制漿黑液或堿提取液中多糖、二氧化硅、木質(zhì)素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多糖作為豐富的天然高分子化合物，廣泛存在于自然界高等植物、動(dòng)物、細(xì)菌類(lèi)、藻類(lèi)中，具有優(yōu)良的、多方面的生物活性和功能。多糖可以作為光譜免疫促進(jìn)劑，具有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能，對(duì)風(fēng)濕病、病毒性肝炎等免疫系統(tǒng)疾病均有一定的治療作用。同時(shí)多糖還具有抗感染、抗放射、抗凝血、降血脂、低毒性等特點(diǎn)。此外，多糖還是重要的化學(xué)品原料。它在生物醫(yī)療和化工上有著較好的應(yīng)用前景。非木材制漿黑液(含堿提取液)中有著豐富的多糖資源，但由于缺少有效多糖分離方法，使得黑液中多糖資源未能得到充分利用。并且由于非木材制漿黑液的高硅含量使其在堿回收前需要進(jìn)行除硅處理，而通常的除硅方法在除硅的同時(shí)，也將很大部分的多糖和部分木質(zhì)素作為雜質(zhì)從黑液中去除，造成資源的極大浪費(fèi)。
[0003]木質(zhì)素作為非木材制漿黑液中較為豐富的資源，是地球上第二大環(huán)境友好型生物高分子物質(zhì)，主要存在于木材、草類(lèi)和農(nóng)作物秸桿等植物中。在植物體內(nèi)的含量約為15%-36%，是無(wú)毒且其功能特點(diǎn)的高聚物。木質(zhì)素是苯丙烷結(jié)構(gòu)單元通過(guò)醚鍵和碳碳鍵連接而成具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的高聚物。木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中豐富的苯環(huán)、碳鏈、甲氧基、羥基、羰基、羧基等使其具有了非常大的潛在工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。木質(zhì)素衍生物具有優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于混凝土、油墨、涂料以及土壤保水劑，其分子結(jié)構(gòu)存在的羥基使得木質(zhì)素具有酯化和醚化的能力而聚合成各種工程材料。更重要的是木質(zhì)素是未來(lái)最重要的生物質(zhì)之一。但是非木材制漿黑液木質(zhì)素及其副產(chǎn)品的利用并不充分，主要由于傳統(tǒng)的黑液木質(zhì)素分離方法的限制，很難從黑液中分離出得率和純度可靠的工業(yè)木質(zhì)素，因而阻礙了對(duì)黑液木質(zhì)素工業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
[0004]目前普遍使用的多糖分離方法為乙醇或丙酮沉淀法(參見(jiàn)圖1)，但是這一種方法并不完全適用于制漿黑液的多糖分離。該方法較多的使用了化學(xué)藥品作為助劑，增加了后續(xù)黑液的處理難度，同時(shí)也不利于黑液其他組分的有效分離；傳統(tǒng)除硅方法通常采用生石灰沉淀法(參見(jiàn)圖2)和煙道氣沉淀法(參見(jiàn)圖3)，但是這兩種傳統(tǒng)方法均是只針對(duì)除硅，因而在除硅的同時(shí)造成較多的多糖和木質(zhì)素?fù)p失，造成了黑液多糖和木質(zhì)素資源的極大浪費(fèi)；傳統(tǒng)的黑液木質(zhì)素提取方法為酸析沉淀法(參見(jiàn)圖4)，但是這種方法沒(méi)有進(jìn)行有效的分級(jí)分離，導(dǎo)致所得木質(zhì)素構(gòu)成復(fù)雜，提高了后續(xù)木質(zhì)素提純的難度，并且傳統(tǒng)酸析方法通常使用硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸，后續(xù)黑液處理負(fù)荷較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種非木材制漿黑液多糖、二氧化硅、木質(zhì)素分離方法，它至少符合以下一條或者多條乃至于全部的標(biāo)準(zhǔn):1、多糖、二氧化硅、木質(zhì)素的得率高；2、多糖級(jí)分、二氧化硅級(jí)分、木質(zhì)素級(jí)分純度高；3、分離過(guò)程簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)，可重復(fù)性強(qiáng)；4、利于黑液后續(xù)處理。
[0006]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它包括多糖分離、二氧化硅分離和木質(zhì)素分離三個(gè)步驟:(I)多糖分離步驟:(I)多糖分離步驟:以非木材(麥草、稻草、棉桿、桑枝、荻、葦、芒桿、龍須草、麻桿等其他非木材料中的一種或多種)為原料制漿產(chǎn)生的黑液，其中黑液于40— 100°C的溫度條件下預(yù)熱(預(yù)熱溫度可以相同，也可以不同)，向黑液中通入CO2氣體并不斷攪拌調(diào)節(jié)黑液pH值至10 —12，將黑液置于50— 100°C的溫度條件下保溫20— 60分鐘(保溫溫度可以相同，也可以不同)，然后分離得上層液并收集沉淀，清水洗滌，沉淀干燥，得到粗多糖樣品；(2) 二氧化硅分離步驟:上層液于50— 100°C的溫度條件下預(yù)熱(預(yù)熱溫度可以相同，也可以不同)，向上層液中通入CO2氣體并不斷攪拌調(diào)節(jié)PH值至9一 10，將黑液置于25— 80°C的溫度條件下保溫20— 60分鐘(保溫溫度可以相同，也可以不同)，然后離心分離收集沉淀，清水洗滌，沉淀干燥，得到粗二氧化硅樣品；
(3)木質(zhì)素分離步驟:上層液于50— 100°C的溫度條件下預(yù)熱(預(yù)熱溫度可以相同，也可以不同)，向上層液中加入酸沉淀劑并不斷攪拌調(diào)節(jié)PH值至2—5，將黑液置于40— 100°C的溫度條件下保溫20—60分鐘(保溫溫度可以相同，也可以不同)，然后離心分離收集沉淀，清水洗滌，沉淀干燥，得到粗木質(zhì)素樣品。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的黑液可替換為堿提取液。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的干燥可以選用離心干燥、噴霧干燥等干燥方式。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多糖分離步驟中通入二氧化碳并不斷攪拌是處于40— 100°C的溫度條件下進(jìn)行的，攪拌速度為250— lOOOrpm，優(yōu)選為650— lOOOrpm。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多糖分離步驟中的保溫時(shí)間為20— 60分鐘，優(yōu)選為20— 48分鐘。
[0011 ] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多糖分離步驟中的分離方法采用離心分離，離心分離是處于-10 — 90°C的溫度條件下進(jìn)行的，離心速度為5000— lOOOOrpm，優(yōu)選為6500一lOOOOrpm。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的二氧化硅分離步驟中的上層液是分離多糖后的離心液。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的二氧化硅分離步驟中通入二氧化碳并不斷攪拌是處于50— 100°C的溫度條件下進(jìn)行的，攪拌速度為100— 550rpm，優(yōu)選為100— 300rpm。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的二氧化硅分離步驟中的保溫時(shí)間為15 — 60分鐘，優(yōu)選為15— 40分鐘。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的二氧化硅分離步驟中的離心分離是處于-10—90°C的溫度條件下進(jìn)行的，離心速度為3000— 7000rpm，優(yōu)選為3000— 6000rpm。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的木質(zhì)素分離步驟中的上層液是分離多糖、二氧化硅后的離心液。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的木質(zhì)素分離步驟中加入的酸沉淀劑選用有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，優(yōu)選為檸檬酸，加入酸沉淀劑不斷攪拌是處于50— 100°C的溫度條件下進(jìn)行的，攪拌速度為350— lOOOrpm,優(yōu)選為400-1000rpm。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的木質(zhì)素分離步驟中的保溫時(shí)間為15 — 60分鐘，優(yōu)選為15—48分鐘。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的木質(zhì)素分離步驟中的離心分離是處于-10—90°C的溫度條件下進(jìn)行的，離心速度為5000— lOOOOrpm，優(yōu)選為5000— 8000rpm。
[0020]本發(fā)明通過(guò)利用二氧化碳聯(lián)合檸檬酸調(diào)節(jié)黑液pH成功分離多糖、二氧化硅、木質(zhì)素，多糖得率達(dá)70%，二氧化硅得率達(dá)到80%，木質(zhì)素得率達(dá)到80%，并且分離多糖、二氧化硅、木質(zhì)素的純度可以分別達(dá)到80%，75%，80%。分離過(guò)程簡(jiǎn)便、可控，并且無(wú)需添加其他化學(xué)助劑，綠色環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中乙醇或丙酮沉淀法多糖分離流程圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中生石灰法除硅流程圖；
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中煙道氣除硅流程圖；