CN106431860A - 玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，以木糖制备过程中产生的酸解渣和秸秆碱法预处理过程中产生的碱煮液为原料制备高附加值的芳香醛化合物，包括以下步骤：（1）玉米芯经稀酸水解后固液分离得酸解渣；（2）秸秆经温和碱法预处理后固液分离得碱煮液；（3）将上述酸解渣和碱煮液混合，采用湿氧化法制备芳香醛。本发明所用酸解渣和碱煮液皆为木质纤维素原料预处理后产生的废弃物，避免了直接排放对环境的危害，提高了木质纤维素综合利用效率；碱煮液既是反应物又是反应溶剂，减少了用水量；工艺简单，应用价值高。
Description
技术领域
本发明属于生物质化工技术领域，具体地说涉及玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法。
背景技术
玉米芯中的半纤维素组分主要是聚木糖类，含量高且很容易被无机酸催化水解成单糖，酸解液经过中和、过滤、离交、脱色一系列过程可制备木糖、阿拉伯糖等糖类，酸解渣的主要组分是木质素和纤维素，考虑到成本问题，一般作为废弃料燃烧处理，既浪费了木质素和纤维素资源，又增加了木糖的生产成本。
以秸秆类生物质为原料制备燃料乙醇通常需要对原料进行预处理，常用的方法之一是对原料进行碱处理，脱除或部分脱除木质素，以增加后续酶水解过程中纤维素表面与纤维素酶的接触，提高酶解效率。而碱处理过程产生的碱煮液含有大量的被蒸煮药液溶解出来的木素和糖类等有机化合物，COD非常高而不能直接排放，通常是浓缩后燃烧进行碱回收，处理难度也很大。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，以木糖制备过程中产生的酸解渣和秸秆碱法预处理过程中产生的碱煮液为原料制备高附加值的芳香醛化合物。
本发明的技术解决方案是该芳香醛制备方法包括以下步骤：
（1）玉米芯酸解渣的制备：玉米芯和稀酸溶液的质量比为1：5~1：10，100℃~150℃反应30min~180min，稀酸溶液质量浓度为1%~3%，反应结束后固液分离并用清水洗涤，所得固形物即为酸解渣；酸解液用于制备木糖；
（2）秸秆碱煮液的制备：称取与玉米芯同质量的秸秆，秸秆和稀碱溶液的质量比为1：5~1：10，100℃~110℃反应60min~90min，稀碱溶液质量浓度为1%~2%，反应结束后固液分离所得液体即为碱煮液，碱煮渣进一步水解为葡萄糖用于制备生物乙醇；
其特征是还包括以下步骤：
（3）芳香醛混合液的制备：在反应器中将步骤（1）的酸解渣与步骤（2）的碱煮液及催化剂混合，补加碱使反应体系中碱液质量浓度为5%~10%，催化剂硫酸铜的质量为酸解渣与碱煮液总质量的0.1%~0.2%，反应温度160℃~200℃，氧气压力0.5MPa ~1.0MPa，反应时间60min~180min；反应结束后离心使固液分离，得芳香醛混合液。
其中，所述秸秆为玉米秸秆、麦草秸秆、稻草秸秆中的一种。
其中，稀酸水解所用酸为硫酸、盐酸、磷酸中的一种。
其中，温和碱法预处理所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种。
本发明的优点在于：
1、所用原料酸解渣和碱煮液皆为木质纤维素原料预处理后产生的废弃物，充分实现了两种废弃物中木质素组分的有效利用，避免了直接排放对环境的危害，提高了木质纤维素综合利用的效率；
2、碱煮液既是反应物又是反应溶剂，大大减少了用水量。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
本发明中涉及到的百分号“%”，若未特别说明，是指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指在20℃时容量的比例。
实施例1：依以下步骤制备芳香醛混合液
（1）酸解渣的制备：玉米芯1千克，加入3%的硫酸溶液5千克，150℃反应30min，反应结束后固液分离并采用清水洗涤，酸解液用于制备木糖，酸解渣待用；
（2）碱煮液的制备：玉米秸秆1千克，加入1%的氢氧化钠溶液5千克，110℃反应60min，反应结束后固液分离，碱煮渣用于酶解制糖，碱煮液待用；
（3）芳香醛混合液的制备：将步骤（1）的酸解渣和步骤（2）的碱煮液混合，补加氢氧化钠200克，加入硫酸铜6克，充入0.5MPa氧气，200℃反应60min；反应结束后离心使固液分离，测定液体中香草醛、丁香醛及对羟基苯甲醛的含量，经计算，三种芳香醛的总产率为23.67%（对原料中的克拉森木素），其中香草醛和丁香醛的含量占92.51%。
实施例2：依以下步骤制备芳香醛混合液
（1）酸解渣的制备：玉米芯1千克，加入1%的盐酸溶液10千克，100℃反应180min，反应结束后固液分离并采用清水洗涤，酸解液用于制备木糖，酸解渣待用；
（2）碱煮液的制备：麦草秸秆1千克，加入2%的氢氧化钾溶液10千克,100℃反应90min，反应结束后固液分离，碱煮渣用于酶解制糖，碱煮液待用；
（3）芳香醛的制备：将步骤（1）的酸解渣和步骤（2）的碱煮液混合，补加氢氧化钠800克，加入硫酸铜22克，充入1.0MPa氧气，160℃反应180min；反应结束后离心使固液分离，测定液体中香草醛、丁香醛及对羟基苯甲醛的含量，经计算，三种芳香醛的总产率为21.24%（对原料中的克拉森木素），其中香草醛和丁香醛的含量占94.08%。
实施例3：依以下步骤制备芳香醛混合液
（1）酸解渣的制备：玉米芯1千克，加入2%的磷酸溶液8千克，120℃反应120min，反应结束后固液分离并采用清水洗涤，酸解液用于制备木糖，酸解渣待用；
（2）碱煮液的制备：稻草秸秆1千克，加入2%的氢氧化钙溶液8千克,110℃反应90min，反应结束后固液分离，碱煮渣用于酶解制糖，碱煮液待用；
（3）芳香醛的制备：将步骤（1）的酸解渣和步骤（2）的碱煮液混合，补加氢氧化钠600克，加入硫酸铜15克，充入1.0MPa氧气，180℃反应60min；反应结束后离心使固液分离，测定液体中香草醛、丁香醛及对羟基苯甲醛的含量，经计算，三种芳香醛的总产率为26.37%（对原料中的克拉森木素），其中香草醛和丁香醛的含量占90.72%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，以木糖制备过程中产生的酸解渣和秸秆碱法预处理过程中产生的碱煮液为原料制备高附加值的芳香醛化合物；包括以下步骤：
（1）玉米芯酸解渣的制备：玉米芯和稀酸溶液的质量比为1：5~1：10，100℃~150℃反应30min~180min，稀酸溶液质量浓度为1%~3%，反应结束后固液分离并用清水洗涤，所得固形物即为酸解渣；酸解液用于制备木糖；
（2）秸秆碱煮液的制备：称取与玉米芯同质量的秸秆，秸秆和稀碱溶液的质量比为1：5~1：10，100℃~110℃反应60min~90min，稀碱溶液质量浓度为1%~2%，反应结束后固液分离所得液体即为碱煮液，碱煮渣进一步水解为葡萄糖用于制备生物乙醇；
其特征是还包括以下步骤：
（3）芳香醛混合液的制备：在反应器中将步骤（1）的酸解渣与步骤（2）的碱煮液及催化剂混合，补加碱使反应体系中碱液质量浓度为5%~10%，催化剂硫酸铜的质量为酸解渣与碱煮液总质量的0.1%~0.2%，反应温度160℃~200℃，氧气压力0.5MPa ~1.0MPa，反应时间60min~180min；反应结束后离心使固液分离，得芳香醛混合液。
2.根据权利要求1所述的玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，其特征是：所述秸秆为玉米秸秆、麦草秸秆、稻草秸秆中的一种。
3.根据权利要求1所述的玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，其特征是：稀酸水解所用酸为硫酸、盐酸、磷酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的玉米芯酸解渣与秸秆碱煮液混合制备芳香醛的方法，其特征是：温和碱法预处理所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种。
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| CN101759856A (zh) * | 2009-10-21 | 2010-06-30 | 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 | 木质素磺酸钠减水剂的制备方法 |
| CN103059067A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-24 | 淮阴师范学院 | 木质纤维素水解残渣两步法制备芳香醛的方法 |
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| CN103059067A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-24 | 淮阴师范学院 | 木质纤维素水解残渣两步法制备芳香醛的方法 |
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 石忠亮等: "木质素催化氧化降解制备芳香醛的研究", 《化工科技》 * |
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