[发明专利]一种采用苯酚类低共熔溶剂分离木质纤维素的方法

说明书

本发明公开了一种采用苯酚类低共熔溶剂高效分离木质纤维素的方法，通过预处理使得木质素与纤维素有效分离，预处理得到的纤维素用纤维素酶处理实现高效糖化率，其过程主要包括以下两步：第一步，以间苯二酚与乙醇胺盐酸盐合成低共熔溶剂，将预处理的原料加入其中并混合均匀，待反应完成后冷却至室温，加入过量质量浓度为95%的无水乙醇，再经过过滤、旋蒸、加水、过滤等操作，分别得到纤维素和木质素。同时，将滤液经过旋蒸除水可回收低共熔溶剂。本发明方法相较于传统的方法，分离效率高，分离的纤维素纯度很高，且低共熔溶剂可回收等优点，具有较高的实际应用价值。

技术领域

本发明属于木质纤维素分离技术领域，具体涉及一种采用苯酚类低共熔溶剂高效分离木质纤维素的方法。

背景技术

随着全球工业的高速发展，对化石能源的依赖也日益加剧，大量化石能源燃料的消耗也造成环境污染，社会可持续发展的主要问题就是解决能源以及环境问题，同时如何高效绿色利用可持续资源一直都是关注的焦点。木质纤维素来源于生物界，主要来源于四个方面：林业废弃物（软木和硬木、树叶等）、农业废弃物（秸秆、稻杆、玉米芯等）、能源作物（构树、柳枝等）以及纤维素类废弃物（生活垃圾、厨余垃圾等）。这些木质纤维素经过化学或者生物转化可以制备生物柴油、生物乙醇等高附加值产品。

天然木质纤维素结构复杂多样，主要由纤维素、半纤维素、木质素三大部分组成，它们直接由共价键和非共价键连成致密的结构，很难直接被酶或者微生物利用，但是预处理过程可以打破木质纤维素的紧密结构和抗性屏障，降低纤维素的结晶度和聚合度，增加纤维素酶的结合位点，增强酶对纤维素的催化能力，促使酶水解能力大幅提高。木质纤维素的预处理方法包括物理、化学、生物等方法，常见的处理方法主要是热处理法、化学处理法，但这些方法都存在一定缺陷，如处理效果差、环境污染大、无法有效回收再利用、成本问题等。离子液体作为一种新型溶剂，其超强的溶解能力和可设计性被认为是开发预处理木质纤维素的新研究方向。

离子液体通常被认为是在室温下由阴阳离子组成的有机液体熔盐，作为一种新型介质，其因蒸汽压低、热稳定性高、结构可调、溶解性好等独特的物理化学性质而受到广泛关注，在分离技术、生物催化、有机合成和电化学等领域倍受关注，然而使用大量有机溶剂合成这些功能化离子液体导致生产成本急剧增加，导致其很难被大规模工业化应用。

低共熔溶剂（DESs）作为一种类离子液体的液体物质，由一定比例的氢键供体(HBD )和氢键受体( HBA )组成低共熔混合物，其物理化学性质与离子液体极其相似，如温度范围宽、电导率高、合成简单、成本低等，因此也有人把它归为一类新型离子液体或离子液体类似物。目前，DESs已引起了世界各国研究者的广泛重视，已广泛应用于反应介质、催化反应、生物转化、气体吸收与分离等领域。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用苯酚类低共熔溶剂高效分离木质纤维素的方法，该方法相比传统方法，不仅可以高效分离纤维素和木质素，还可保留木质素的结构以增强纤维素酶解效率，该方法成本低廉、绿色环保。

本发明上述目的通过已下技术方案实现：

一种采用苯酚类低共熔溶剂高效分离木质纤维素的方法，包括以下过程：

1）乙醇胺盐酸盐-间苯二酚二元低共熔溶剂的制备：取乙醇胺盐酸盐和间苯二酚置于烧瓶中，80-100℃下搅拌2~4h；

2）预处理：将烘干的木质纤维素原料和低共熔溶剂于烧瓶中混合，120℃~140℃下搅拌2-4h，待反应完成加入过量质量浓度为95%的乙醇溶液，固液体分离后再洗涤并烘干得到纤维素，滤液经过旋蒸浓缩回收乙醇，再加入50℃~60℃的热水搅拌，固液分离再洗涤并烘干得到木质素，将滤液经过旋蒸浓缩回收低共熔溶剂再利用；

3）酶解：将步骤（2）中获得的纤维素固体底物与酶解介质充分混合，再加入纤维素酶进行酶解。

进一步地，所述木质纤维素原料为黄竹粉，其粉碎过80目筛。