[发明专利]一种生物质预处理工艺及其处理过程中所用溶剂回收方法

说明书

本发明公开了一种生物质预处理工艺及其处理过程中所用溶剂回收方法，包括以下步骤：S1.将生物质与低共熔溶剂按质量比为1：10‑20加入容器中，并在油浴条件下搅拌处理30‑120min，反应结束后冷却至室温，加入无水乙醇混匀后过滤得滤饼，乙醇体积与生物质质量之比为10‑20：1；S2.滤饼再用与S1中相同体积的无水乙醇搅拌洗涤后抽滤，重复洗涤两次，得滤饼；S3.用水洗涤S2中制得的滤饼，水所用体积与S1中所用无水乙醇体积相同，抽滤一次，滤饼即为预处理后的生物质。本方法实现了生物质预处过程中溶剂回收和循环利用，降低了生产成本，解决了生物质预处理过程中废物的排放导致的环境污染问题，是解决生物质预处理清洁生产工艺的重要途径，具有很强的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及化学工程技术领域，特别涉及一种生物质预处理工艺及其处理过程中所用溶剂回收方法。

背景技术

石油、煤炭等化石资源是世界能源体系和化工原料主要部分，但随着这些资源的枯竭问题出现和环境污染问题日益严重，寻找一种可持续和可再生的工业绿色原材料成为人们的研究热点。而世界上分布最广、存量最大的可再生资源木质纤维素成为人们的理想原料来源。但是目前这些生物质没有得到合理利用，只是被弃置或者焚烧，特别是农作物秸秆在我国已经成了一个难题。而且木质纤维素复杂的结构形成了很强的生物化学利用屏障导致了木质纤维素分解困难，难于进一步利用，为了降低这种抗性，使木质纤维素易于水解成单糖等组分，通常需要对木质纤维素进行预处理以破坏木质纤维素复杂结构，脱除部分木质素，增加生物质的孔隙率，提高比表面积和酶对纤维素的可及性，再进行酶等水解，当这些聚合物被水解成低聚物或单体时，就能够利用它们来生产人们所需的各种燃料、化学品和材料。

为了提高木质纤维素的利用效率，人们已经对许多生物质预处理方法进行了广泛的研究，开发出了各种有效的预处理方法，如稀酸预处理、稀碱预处理、蒸汽爆破、氨纤维爆破等方法，但是，这些方法在预处理过程中可能会产生大量的二次污染物，而且还会形成后续微生物发酵的抑制物，因此使得研究人员不断地寻找更优的方法。近年出现的离子液体，可高效溶解纤维素、半纤维素和木质素，为生物质组分的分离提供了一种新方法，但是由于其制备成本高、有毒性和难回收等缺点，限制了离子液体在木质纤维素预处理中的进一步应用。因此探索新型绿色的木质纤维素预处理方法是十分必要的，其中环境友好的低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents，DESs）在生物质预处理中逐渐得到了国内外研究人员的关注。DESs在木质纤维素的预处理中结果表明，DESs可以有效去除植物纤维中的木质素、半纤维素等成分，提高预处理后纤维素的酶水解效率。但是目前用DESs处理木质纤维素工艺中大都是一次性使用DESs溶剂，提高了使用成本，同时由于溶剂的排放可能导致环境污染问题。因此，如何回收和循环利用DESs溶剂，回收DESs溶解成分，降低回收能耗和成本，是解决生物质预处理清洁生产工艺的重要途径，同时生物质生物炼制商业可行性的迫切需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种生物质预处理工艺，达到了预处过程中溶剂循环利用，实现了预处理过程的无废液排放，解决了生物质预处理过程中废物的排放导致的环境污染问题，同时获得了富木质素产物和预处理生物质，提高了预处理后生物质的酶水解效率，降低了生产成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种生物质预处理工艺，包括以下步骤：

S1.将生物质与低共熔溶剂按质量比为1：10-20加入容器中，并在油浴条件下搅拌处理30-120min，反应结束后冷却至室温，加入无水乙醇混匀后过滤得滤饼，乙醇体积与生物质质量之比为10-20：1；

S2.滤饼再用与S1中相同体积的无水乙醇搅拌洗涤后抽滤，重复洗涤两次，得滤饼；

S3.用水洗涤S2中制得的滤饼，水所用体积与S1中所用无水乙醇体积相同，抽滤一次，滤饼即为预处理后的生物质；

S4.将S3预处理后的生物质进行性能评价。