CN104313928A - 高效分离秸秆中半纤维素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效分离秸秆中半纤维素的方法，属于秸秆综合利用技术领域。本发明方法包括以下步骤：将经预处理的秸秆置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5~10%的碱液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对秸秆进行汽爆分离；所述汽爆分离的条件为：温度20~200℃、压力0.1~2MPa、时间5~60min；所述汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液。本发明通过对秸秆蒸汽爆破处理，半纤维素与纤维素和木质素分离，即，半纤维素存在于液相中，绝大多数半纤维素被提取出来。该方法工艺简单，环境友好，成本低且半纤维素提取率高，达到80~90%。

Description

高效分离秸秆中半纤维素的方法
技术领域
本发明涉及秸秆综合利用技术领域，特别涉及一种高效分离秸秆中半纤维素的方法。
背景技术
农作物生长周期短、产量大，作为农业副产品的秸秆是一类取之不尽的可再生天然资源。生物质资源不仅具有可再生性，而且具有良好的生物相容性以及可生物降解性。目前秸秆多被整体利用，如秸秆发电、秸秆焚烧、秸秆造乙醇等，附加值低，只有靠国家财政补贴才能维持，因此使得秸秆的利用受到限制。
所述秸秆，包括小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、大豆、花生等农作物及苜蓿、沙打旺等牧草收获子实后的茎、叶、皮（壳）等以及芦苇等水生植物。
一般秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，其中纤维素含量最大，纤维素的质量分数约为40%，木质素的质量分数约为25%，半纤维素的质量分数约为20%；秸秆中还有质量分数约为15%的矿物质和蛋白质等。秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素三组分之间通过化学键及氢键等复杂的化学和非化学键作用形成复杂的超分子结构，难于分离利用。
半纤维素是重要的化工原料。目前从秸秆中提取半纤维素的方法，存在提取率低的缺点，如公开号为“CN 103467627 A”的发明专利公开了一种玉米秸秆半纤维素的制备方法。以玉米秸秆为原料，与碱溶液混合密封后装入蒸煮锅中，升温保持一定时间，冷却，过滤，得到半纤维素提取液。该方法直接对秸秆采用碱液浸泡，采用碱溶法抽提秸秆中的半纤维素，但是半纤维素与纤维素和木质素通过复杂作用缠绕在一起，即，纤维素和木质素影响半纤维素的分离。该方法碱液消耗量大、提取率低，只有50%左右。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种工艺简单、成本低、环保且半纤维素提取率高的高效分离秸秆中半纤维素的方法。
本发明的技术方案为：
一种高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：将经预处理的秸秆置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5~10%的碱液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对秸秆进行汽爆分离；所述汽爆分离的条件为：温度20~200℃、压力0.1~2MPa、时间5~60min；所述汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液。
秸秆的预处理包括对秸秆切割、除尘、洗涤。
所述的汽爆分离机即为用于蒸汽爆破（即，所述的汽爆分离）秸秆的设备，任何可以用来进行蒸汽爆破的设备均可称为本发明中的汽爆分离机，如汽爆罐。
优选的，所述汽爆分离的条件为：温度20~200℃、压力0.1~2MPa、时间5~60min。
作为优选，还包括半纤维素的纯化过程：对步骤1）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。
优选的，所述汽爆分离前向汽爆分离机中加入的碱液为NaOH或KOH的水溶液。
作为优选，半纤维素的纯化过程中所述的酒精可回收再利用。
本发明的有益效果为：
本发明方法通过对秸秆蒸汽爆破处理，秸秆细胞内部压力突然释放，使得秸秆组织细胞得到破坏，半纤维素与纤维素和木质素分离，即，半纤维素被释放到液相中，且绝大多数半纤维素被提取出来。该方法工艺简单，环境友好，成本低且半纤维素提取率高，达到80~90%。
具体实施方式
实施例1
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg水稻秸秆，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入60kg质量分数为3%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度120℃、压力1.2MPa、时间40min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到81.3kg纯化的半纤维素，理论提取率为81.3%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
实施例2
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg小麦秸秆，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入80kg质量分数为5%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度200℃、压力1.8MPa、时间40min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到85.2kg纯化的半纤维素，理论提取率为85.2%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
实施例3
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg玉米秸秆，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入50kg质量分数为10%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度200℃、压力2.0MPa、时间20min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到90.1kg纯化的半纤维素，理论提取率为90.1%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
实施例4
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg芦苇，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入80kg质量分数为6%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度140℃、压力1.5MPa、时间50min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到83.2kg纯化的半纤维素，理论提取率为83.2%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
实施例5
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg棉花秸秆，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入50kg质量分数为9%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度110℃、压力0.8MPa、时间60min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到80.5kg纯化的半纤维素，理论提取率为80.5%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。
实施例6
高效分离秸秆中半纤维素的方法，包括以下步骤：
1）秸秆预处理
称量500kg高粱秸秆，对秸秆分别进行切割、除尘、水洗；
2）半纤维素的提取
将经过步骤1）预处理过的秸秆置于汽爆分离机中，向汽爆分离机中加入40kg质量分数为8%的氢氧化钠溶液，封闭汽爆分离机并通入蒸汽，对秸秆进行蒸汽爆破；蒸汽爆破的条件为：温度170℃、压力1.5MPa、时间50min；蒸汽爆破完毕，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液；
3）半纤维素的纯化
对步骤2）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，过滤，滤渣干燥得到86.1kg纯化的半纤维素，理论提取率为86.1%；半纤维素被进一步加工成木糖、低聚木糖、阿拉伯糖、糠醛等。

Claims (5)

1.一种高效分离秸秆中半纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：将经预处理的秸秆置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5~10%的碱液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对秸秆进行汽爆分离；所述汽爆分离的条件为：温度20~200℃、压力0.1~2MPa、时间5~60min；所述汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为半纤维素粗液。
2.如权利要求1所述的高效分离秸秆中半纤维素的方法，其特征在于：所述汽爆分离的条件为：温度20~200℃、压力0.1~2MPa、时间5~60min。
3.如权利要求1所述的高效分离秸秆中半纤维素的方法，其特征在于，还包括半纤维素的纯化过程：对步骤1）所得的半纤维素粗液进行水洗，然后采用微滤机过滤，向所得透过液中加入酒精，产生沉淀，沉淀不再增加时停止加入酒精，所得沉淀即为纯化的半纤维素。
4.如权利要求1所述的高效分离秸秆中半纤维素的方法，其特征在于：所述汽爆分离前向汽爆分离机中加入的碱液为NaOH或KOH的水溶液。
5.如权利要求3所述的高效分离秸秆中半纤维素的方法，其特征在于：半纤维素的纯化过程中所述的酒精可回收再利用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105693869A (zh) * 2016-03-11 2016-06-22 山东滕新材料股份有限公司 以秸秆为原材料制备纤维素
CN106632581A (zh) * 2016-09-27 2017-05-10 济南米铎碳新能源科技有限公司 秸秆组分的多层分离与组分精炼的方法
CN106906265A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 天津科技大学 一种无废液产生的秸秆预处理方法
CN107151277A (zh) * 2016-09-27 2017-09-12 济南米铎碳新能源科技有限公司 稻草中半纤维素预提取及硅质预处理方法
CN108385421A (zh) * 2018-04-08 2018-08-10 华南理工大学 木质纤维素超临界co2爆破及其组分分离方法
CN108517707A (zh) * 2018-04-12 2018-09-11 南京高新工大生物技术研究院有限公司 一种连续分离木质纤维素组分的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1786340A (zh) * 2005-10-14 2006-06-14 山东丰源中科生态科技有限公司 利用蒸汽爆破秸杆制浆生产的瓦楞原纸及其生产方法
CN101628920A (zh) * 2009-08-17 2010-01-20 福州大学 玉米芯综合利用方法
CN102051383A (zh) * 2010-11-05 2011-05-11 中国科学院过程工程研究所 汽爆处理木质纤维素原料联产沼气、纤维素和木质素的方法
CN102153528A (zh) * 2011-02-01 2011-08-17 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆制备糠醛、聚醚多元醇、酚醛树脂、纳米二氧化硅的方法
CN102274249A (zh) * 2011-08-15 2011-12-14 中国科学院过程工程研究所 一种银杏叶的汽爆预处理方法
CN102277391A (zh) * 2011-08-25 2011-12-14 温志明 一种秸秆类原料的综合利用方法
US20130341569A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-26 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1786340A (zh) * 2005-10-14 2006-06-14 山东丰源中科生态科技有限公司 利用蒸汽爆破秸杆制浆生产的瓦楞原纸及其生产方法
CN101628920A (zh) * 2009-08-17 2010-01-20 福州大学 玉米芯综合利用方法
CN102051383A (zh) * 2010-11-05 2011-05-11 中国科学院过程工程研究所 汽爆处理木质纤维素原料联产沼气、纤维素和木质素的方法
CN102153528A (zh) * 2011-02-01 2011-08-17 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆制备糠醛、聚醚多元醇、酚醛树脂、纳米二氧化硅的方法
CN102274249A (zh) * 2011-08-15 2011-12-14 中国科学院过程工程研究所 一种银杏叶的汽爆预处理方法
CN102277391A (zh) * 2011-08-25 2011-12-14 温志明 一种秸秆类原料的综合利用方法
US20130341569A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-26 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106906265A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 天津科技大学 一种无废液产生的秸秆预处理方法
CN105693869A (zh) * 2016-03-11 2016-06-22 山东滕新材料股份有限公司 以秸秆为原材料制备纤维素
CN106632581A (zh) * 2016-09-27 2017-05-10 济南米铎碳新能源科技有限公司 秸秆组分的多层分离与组分精炼的方法
CN107151277A (zh) * 2016-09-27 2017-09-12 济南米铎碳新能源科技有限公司 稻草中半纤维素预提取及硅质预处理方法
CN107151277B (zh) * 2016-09-27 2020-01-31 济南米铎碳新能源科技有限公司 稻草中半纤维素预提取及硅质预处理方法
CN108385421A (zh) * 2018-04-08 2018-08-10 华南理工大学 木质纤维素超临界co2爆破及其组分分离方法
CN108517707A (zh) * 2018-04-12 2018-09-11 南京高新工大生物技术研究院有限公司 一种连续分离木质纤维素组分的方法
CN108517707B (zh) * 2018-04-12 2019-10-29 南京高新工大生物技术研究院有限公司 一种连续分离木质纤维素组分的方法

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