CN101920205A - 一种磁性固体催化剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性固体催化剂及其应用。将金属阳离子、沉淀剂与的去离子水均匀混合后，20～140℃，反应0.5～12h。反应物80～150℃老化0.5～12h。沉淀物离心、洗涤、100～150℃干燥6～24h；300～800℃煅烧3～12h，粉碎成0.05～100μm，得磁性固体催化剂。该磁性固体催化剂具有阳离子可调变性、阴离子可交换性和记忆功能，在分散剂作用下及电荷调变下，催化剂悬浮于水解液，可以加速木质纤维素水解过程，缩短反应时间，降低能耗。能提升木质纤维素的水解率高，且水解液葡萄糖的相对浓度高，乙酸和糠醛等浓度低，有利于水解液发酵制备燃料乙醇。且在外加电场作用下催化剂易分离后重复使用。
Description
技术领域
本发明属于固体催化剂制备技术领域，具体涉及一种新型磁性固体催化剂。同时，本发明还涉及该磁性固体催化剂的应用。
背景技术
能源是经济社会快速发展的重要动力。矿物能源的应用推动了社会经济的发展，但其资源却在日益耗尽，同时引起日趋严重的环境问题。为了维持经济的可持续发展，许多国家正积极开发可再生生物能源，2003年6月召开的“国际可再生能源会议”提出了全球应加速实现从矿物能源时代向可再生能源过渡的发展战略。许多国家开始制定或调整能源政策，大力加强生物能源的研究和开发。乙醇作为安全、洁净的燃料及汽油添加剂备受关注，大力发展乙醇与汽油的混合燃料势在必行。
传统的乙醇发酵工业主要以玉米、小麦等粮食淀粉或甘蔗汁为原料，但其原料成本高达总成本的40％。而中国地少人多的国情现状，也决定了基于粮食为原料的乙醇大规模生产必将导致“与人争粮，与粮争地”的不利局面。同时利用玉米、甘蔗等粮食作物生产燃料乙醇也将受到土地资源和原料成本的限制而无法大规模推广。
木质纤维原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。全世界每年通过光合作用产生的木质纤维生物质高达1000亿吨，其中89％目前尚未被人类利用。木质纤维原料中纤维素约占干重的35-50％，半纤维素约占15-30％。木质纤维素结构复杂，半纤维素和木质素通过共价键联结成网络结构，纤维素镶嵌其中。由于木质素和半纤维素对水解的保护作用，以及纤维素本身的结晶结构使得天然木质纤维素直接进行酶水解，其水解糖化率低，且是影响酶糖化过程中的糖化效率、糖化速度和水解糖成分的重要因素，因此，如何提高木质纤维素的水解效率，是目前以木质纤维素原料生产燃料乙醇技术中的关键环节。
目前应用于木质纤维素水解的方法主要有：液体酸水解、生物酶水解和固体酸碱水解法。CN 101434663A公开了一种高得率制浆废液中半纤维素分离方法及其半纤维素的应用，该方法采用浓硫酸水解工艺。浓酸水解反应条件温和、能耗低、速度快、糖化率高，但是浓酸腐蚀性强，回收处理工艺复杂，成本高。CN 1896254A公开了水解并发酵木质纤维素类物质生产酒精的方法，木质纤维素水解包括硫酸浸泡及蒸汽爆破预处理和生物酶水解三步骤，预处理复杂、能耗高，且水解酶价格高，不易回收，耐受性差，水解周期长。CN 101638442A和CN 101638441A公开了固体酸碱水解木质纤维素的方法，超声波或微波协同固体酸碱催化水解木质纤维素，可显著缩短反应时间，降低能耗。而以磁性固体催化剂水解木质纤维素尚未见有相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磁性固体催化剂，应用该磁性固体催化剂可有效提高木质纤维素水解液中葡萄糖的含量。
本发明的目的还在于提供所述的磁性固体催化剂在木质纤维素水解中的具体应用。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
一种磁性固体催化剂，由下述方法制备得到：
1、金属阳离子的摩尔比：Zn∶Ca∶Fe＝(0.1～4)∶(0.1～4)∶1；
2、沉淀剂与金属阳离子的摩尔比：沉淀剂∶金属阳离子＝(2～6)∶1；
3、将金属阳离子、沉淀剂与两者质量5倍的去离子水均匀混合后，20～140℃，反应0.5～12h；
4、反应物80～150℃老化0.5～12h；
5、沉淀物离心、洗涤、100～150℃干燥6～24h；
6、沉淀物300～800℃煅烧3～12h，粉碎成0.05～100μm，得磁性固体催化剂；
所述的金属阳离子选自其相应的硝酸盐、硫酸盐、氯化物、有机盐中的一种，或是它们的混合物；
所述的沉淀剂为尿素、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水和有机碱的一种或几种。
所述的磁性固体催化剂在水解木质纤维素中的应用，具体为：
1、将木质纤维素粉末与水按质量比1∶(5～40)混合均匀，制成匀浆液；
2、匀浆液升温至120～180℃，压力0.5～40Mpa，加入占木质纤维素质量0.5～3.0％的分散剂和占木质纤维素质量1.0～4.0％的磁性固体催化剂，搅拌速率50～1000rpm，催化反应0.4～12h进行木质纤维素的水解；
3、反应结束后，以电磁场分离磁性固体催化剂，得到木质纤维素水解液。
所述的分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类或脂类分散剂。
所述的木质纤维素粉末大小优选为0.05～1000μm。
相对于现有技术，本发明有如下优点：
1.本发明采用了磁性固体催化剂水解木质纤维素，木质纤维素的水解率高，且水解液葡萄糖的相对浓度高，乙酸和糠醛等浓度低，有利于水解液发酵制备燃料乙醇。
2.磁性固体催化剂水解木质纤维素，反应结束后在外加电场作用下，催化剂与木质纤维素水解液易分离，外加电场消失后催化剂可重复使用。
3.磁性固体催化剂具有阳离子可调变性、阴离子可交换性和记忆功能，在分散剂作用下及电荷调变下，催化剂悬浮于水解液，加速木质纤维素水解过程，缩短反应时间，降低能耗。
附图说明
图1为应用实施例1所得木质纤维素水解液的高效液相色谱图。
图2为应用本发明磁性固体催化剂水解木质纤维素的装置结构示意图。
图中1.木质纤维素粉碎罐；2.分散剂和水存贮罐；3.水泵；4.加热器；5.传送带；6.微波反应罐；7.催化剂入口；8.外加电源；9.污泥泵；10.离心分离罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们不是对本发明的限定。
实施例1
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝1∶3∶2，金属阳离子盐为硝酸盐，沉淀剂为尿素，尿素与金属阳离子摩尔配比2∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，120℃反应6h，沉淀物与母液100℃老化6h，离心，洗涤，120℃干燥18h，沉淀物500℃煅烧6h，粉碎成0.1μm，得磁性固体催化剂。
实施例2
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝3∶3∶2，金属阳离子盐为Zn(NO3)2、CaCl2和Fe(NO3)3，沉淀剂为尿素，尿素与金属阳离子摩尔配比4∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，120℃反应8h，沉淀物与母液100℃老化6h，离心，洗涤，150℃干燥12h，沉淀物600℃煅烧3h，粉碎成0.2μm，得磁性固体催化剂。
实施例3
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝1∶2∶3，金属阳离子盐为ZnCl2、CaCl2和FeCl3，沉淀剂为氢氧化钠和碳酸钠，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比3∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，80℃反应8h，沉淀物与母液120℃老化8h，离心，洗涤，100℃干燥6h，沉淀物500℃煅烧5h，粉碎成5μm，得磁性固体催化剂。
实施例4
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝1∶3∶1，金属阳离子盐为硫酸盐，沉淀剂为氢氧化钠和碳酸钠，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比5∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，60℃反应8h，沉淀物与母液120℃老化10h，离心，洗涤，100℃干燥6h，沉淀物500℃煅烧5h，粉碎成5μm，得磁性固体催化剂。
实施例5
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝1∶1∶1，金属阳离子盐为有机盐，沉淀剂为有机碱，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比5∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，70℃反应10h，沉淀物与母液90℃老化12h，离心，洗涤，100℃干燥6h，沉淀物600℃煅烧3h，粉碎成6μm，得磁性固体催化剂。
实施例6
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝3∶1∶1，金属阳离子盐为ZnCl2、CaCl2和Fe(NO3)3，沉淀剂为有机碱，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比4∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，125℃反应8h，沉淀物与母液100℃老化10h，离心，洗涤，150℃干燥5h，沉淀物500℃煅烧5h，粉碎成0.1μm，得磁性固体催化剂。
实施例7
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝3∶1∶1，金属阳离子盐为ZnCl2、Ca(NO3)2和Fe(NO3)3，沉淀剂为尿素，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比4∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，125℃反应12h，沉淀物与母液100℃老化12h，离心，洗涤，150℃干燥12h，沉淀物500℃煅烧6h，粉碎成0.5μm，得磁性固体催化剂。
实施例8
金属阳离子的摩尔配比为n(Zn)∶n(Ca)∶n(Fe)＝3∶3∶1，金属阳离子盐为ZnCl2、Ca(NO3)2和FeCl3，沉淀剂为氢氧化钠和碳酸钠，沉淀剂与金属阳离子摩尔配比4∶1，将金属阳离子、尿素与5倍金属盐和尿素质量的去离子水均匀混合，90℃反应6h，沉淀物与母液120℃老化10h，离心，洗涤，100℃干燥6h，沉淀物500℃煅烧5h，粉碎成10μm，得磁性固体催化剂。
应用实施例1
木质纤维素的水解装置如图2所示，木质纤维素粉碎罐(1)经传送带(5)与微波反应器(6)相连，分散剂和水存贮罐(2)经水泵(3)和加热器(4)与微波反应器(6)相连，催化剂入口(7)置于微波反应器(6)顶部，外加电源(8)位于微波反应器(6)侧部，微波反应器(6)的内壁为电磁材料，微波反应器(6)经污泥泵(9)与离心分离罐(10)相连，离心分离后的木质纤维素返回木质纤维素粉碎罐(1)重复利用。
水解反应时外加电源(8)断开，水解反应结束后接通外加电源，在电磁场作用下磁性固体催化剂与木质纤维素水解液分离。
将木质纤维素粉末(细度10μm)与水以质量比1∶15均匀混合，置于微波反应器(高压釜式反应罐)中，制成匀浆液。匀浆液升温至150℃，压力0.8Mpa，加入占木质纤维素质量0.5％的土司80(分散剂)和占木质纤维素质量1.5％的实施例1所得的磁性固体催化剂，搅拌速率300rpm，催化反应10h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示(见图1)，水解液中葡萄糖相对含量73％，TOC测定木质纤维素水解率40％。
应用实施例2
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度5μm)与水以质量比1∶18均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至170℃，压力1.0Mpa，加入占木质纤维素质量1.5％的分散剂土司60和占木质纤维素质量1.8％的实施例2所得的磁性固体催化剂，搅拌速率400rpm，催化反应8h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量75％，TOC测定木质纤维素水解率35％。
应用实施例3
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度25μm)与水以质量比1∶12均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至180℃，压力1.5Mpa，加入占木质纤维素质量1.8％的分散剂聚乙二醇400和占木质纤维素质量2.0％的实施例3所得的磁性固体催化剂，搅拌速率500rpm，催化反应6h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量67％，TOC测定木质纤维素水解率37％。
应用实施例4
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度60μm)与水以质量比1∶12均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至160℃，压力2.4Mpa，加入占木质纤维素质量1.2％的分散剂聚乙二醇400和占木质纤维素质量1.0％的实施例4所得的磁性固体催化剂，搅拌速率400rpm，催化反应10h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量72％，TOC测定木质纤维素水解率38％。
应用实施例5
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度0.5μm)与水以质量比1∶18均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至170℃，压力1.0Mpa，加入占木质纤维素质量1.8％的分散剂土司60和占木质纤维素质量1.8％的实施例5所得的磁性固体催化剂，搅拌速率400rpm，催化反应9h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量72％，TOC测定木质纤维素水解率45％。催化剂第3次重复使用，水解液中葡萄糖相对含量71.6％，TOC测定木质纤维素水解率44.2％。
应用实施例6
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度0.1μm)与水以质量比1∶12均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至170℃，压力0.8Mpa，加入占木质纤维素质量1.5％的分散剂土司60和占木质纤维素质量1.5％的实施例6所得的磁性固体催化剂，搅拌速率300rpm，催化反应5h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量63％，TOC测定木质纤维素水解率50％。催化剂第5次重复使用，水解液中葡萄糖相对含量57.6％，TOC测定木质纤维素水解率44.9％。
应用实施例7
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度0.4μm)与水以质量比1∶14均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至160℃，压力2.0Mpa，加入占木质纤维素质量1.4％的分散剂土司60和占木质纤维素质量1.7％的实施例7所得的磁性固体催化剂，搅拌速率500rpm，催化反应7h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量72％，TOC测定木质纤维素水解率55％。催化剂第4次重复使用，水解液中葡萄糖相对含量69.4％，TOC测定木质纤维素水解率54.1％。
应用实施例8
重复应用实施例1，有以下不同点：将木质纤维素粉末(细度1μm)与水以质量比1∶12均匀混合，置于高压釜式反应罐中，制成匀浆液。匀浆液升温至160℃，压力1.2Mpa，加入占木质纤维素质量1.5％的分散剂聚乙二醇400和占木质纤维素质量2.0％的实施例8所得的磁性固体催化剂，搅拌速率300rpm，催化反应10h进行木质纤维素的水解，反应结束后，接通高压釜式反应罐外侧的外加电源，磁性固体催化剂在外加电磁场作用下与木质纤维素水解液分离，得到木质纤维素水解液。
测定分离磁性固体催化剂后的木质纤维素水解液中的葡萄糖相对含量，高效液相色谱测定显示水解液中葡萄糖相对含量75.1％，TOC测定木质纤维素水解率45.0％。催化剂第4次重复使用，水解液中葡萄糖相对含量72.3％，TOC测定木质纤维素水解率43.7％。
Claims (6)
1.一种磁性固体催化剂，由下述方法制备得到：
(1)金属阳离子的摩尔比：Zn∶Ca∶Fe＝(0.1～4)∶(0.1～4)∶1；
(2)沉淀剂与金属阳离子的摩尔比：沉淀剂∶金属阳离子＝(2～6)∶1；
(3)将金属阳离子、沉淀剂与两者质量5倍的去离子水均匀混合后，20～140℃，反应0.5～12h；
(4)反应物80～150℃老化0.5～12h；
(5)沉淀物离心、洗涤、100～150℃干燥6～24h；
(6)沉淀物300～800℃煅烧3～12h，粉碎成0.05～100μm，得磁性固体催化剂。
2.根据权利要求1所述的磁性固体催化剂，其特征在于：所述的金属阳离子选自其相应的硝酸盐、硫酸盐、氯化物、有机盐中的一种，或是它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的磁性固体催化剂，其特征在于：所述的沉淀剂为尿素、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水和有机碱的一种或几种。
4.权利要求1所述的磁性固体催化剂在水解木质纤维素中的应用，具体为：
(1)将木质纤维素粉末与水按质量比1∶5～1∶40混合均匀，制成匀浆液；
(2)匀浆液升温至120～180℃，压力0.5～40Mpa，加入占木质纤维素质量0.5～3.0％的分散剂和占木质纤维素质量1.0～4.0％的磁性固体催化剂，搅拌速率50～1000rpm，催化反应0.4～12h进行木质纤维素的水解；
(3)反应结束后，以电磁场分离磁性固体催化剂，得到木质纤维素水解液。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类或脂类分散剂。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的木质纤维素粉末大小为0.05～1000μm。
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102218306A (zh) * | 2011-04-27 | 2011-10-19 | 中国科学院西双版纳热带植物园 | 一种固体纳米催化剂及其在纤维素水解中的应用 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060124124A1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-15 | Gas Technology Institute | Hydroxyl radical/dilute acid hydrolysis of lignocellulosic materials |
| EP1978086A1 (de) * | 2007-03-13 | 2008-10-08 | Stirl Anlagentechnik GmbH | Verfahren zum Hybridaufschluss von lignocellulosehaltiger Biomasse |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060124124A1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-15 | Gas Technology Institute | Hydroxyl radical/dilute acid hydrolysis of lignocellulosic materials |
| EP1978086A1 (de) * | 2007-03-13 | 2008-10-08 | Stirl Anlagentechnik GmbH | Verfahren zum Hybridaufschluss von lignocellulosehaltiger Biomasse |
| CN101638441A (zh) * | 2009-08-28 | 2010-02-03 | 中国科学院西双版纳热带植物园 | 一种水解木质纤维素的方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102218306A (zh) * | 2011-04-27 | 2011-10-19 | 中国科学院西双版纳热带植物园 | 一种固体纳米催化剂及其在纤维素水解中的应用 |
| CN102513111A (zh) * | 2011-10-30 | 2012-06-27 | 中国科学院西双版纳热带植物园 | 一种CaFe2O4型磁性固体催化剂及其应用 |
| CN103663894A (zh) * | 2012-09-19 | 2014-03-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种污泥的处理方法 |
| CN103663894B (zh) * | 2012-09-19 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种污泥的处理方法 |
| US10227666B2 (en) | 2015-12-10 | 2019-03-12 | Industrial Technology Research Institute | Solid catalysts and method for preparing sugars using the same |
| US10883151B2 (en) | 2015-12-10 | 2021-01-05 | Industrial Technology Research Institute | Solid catalysts |
| CN106492839A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-03-15 | 中国科学院西双版纳热带植物园 | 一种以小桐子果壳为碳源载体制备的磁性催化剂及其应用 |
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