CN106906018A - 一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法 - Google Patents

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鞠美庭
刘乐
李维尊
王雁南
木合塔尔·吐尔洪
王晶
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Nankai University
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    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
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    • C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法中，主要包括以下步骤：将蔗渣粉碎至100目粉末；利用离子液体溶剂体系提取蔗渣中纤维素；高温氨水处理剩余蔗渣制备型煤粘结剂。本发明采用离子液体溶剂体系提取纤维素，可有效地从蔗渣中提取纤维素，且不会造成资源过度浪费；采用高温氨水处理蔗渣，可以有效降解木质素，使得蔗渣中纤维素、半纤维素等组分大幅度分解，产生糖类物质以及果胶等粘性产物，使所得生物质粘结剂具有高粘性。本发明所需设备简单、工艺简便、处理温度低、条件温和且不会造成附加的环境危害，实现了生物质的高效处理，提高生物质资源利用效率，解决了蔗渣难于再利用的难题，具有极其深远的社会意义和经济价值。

Description

一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法
技术领域
本发明涉及生物质处理技术领域，尤其是一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法。
背景技术
煤炭是一次能源的重要组成部分。我国是世界第一产煤大国。煤炭的大量使用，不可避免地会产生一系列环境污染问题，对生态平衡和人类生存有着极大的危害。型煤技术是洁净煤技术之一，联合国能源组织把型煤视为节能减污的有效途径予以推广。
型煤粘结剂是型煤的关键技术，也是影响型煤最终质量的重要保证，长久以来一直是制约型煤发展的瓶颈。型煤粘结剂种类繁多，从广义上来看，可分为有机类粘结剂、无机类粘结剂和复合类粘结剂三大类。近年来，生物质型煤以其易着火、高效燃烧而受到重视。研究表明，型煤的品质可通过添加生物质而得到改善。生物质资源是丰富的可再生能源之一，来源主要为农林作物废弃物如麦秸、稻草、苞米芯、苞米杆、树皮、树干、木屑等。
蔗渣作为一类富含纤维素、半纤维素、木质素以及糖类等成分的生物质资源，是加工制备生物质类型煤粘结剂的优良原材料。通过加工处理蔗渣，不仅可以从中分离得到粗纤维素，也可以得到高质量的型煤粘结剂，实现了生物质的高效处理，提高了生物质资源利用效率，具有极其深远的社会意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法。
本发明的技术方案：
一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将蔗渣粉碎成100目的粉末；
2）将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系按照质量比为1:20-25混合，于60-80℃水浴机械搅拌反应1-3h；
3）反应结束后，将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系分离；
4）在分离得到的溶剂体系中加入去离子水，上清液与去离子水的体积比为1：10，得到含有沉淀物的混合液，抽滤后将得到的沉淀物烘干保存，即为粗纤维素产品；
5）将分离得到的蔗渣粉末取出，加蒸馏水反复洗涤，烘干；
6）向高温反应釜中先后加入处理后的蔗渣粉末和浓度为1.0-3.0mol/L的氨水溶液，蔗渣粉末与氨水溶液的用量比为1g/15ml；
7）启动高温反应釜开始反应，控制反应温度110℃，反应时间10min；
8）待反应体系冷却后，取出蔗渣粉末，加蒸馏水反复洗涤，烘干至含水率10%，即得到生物质粘结剂。
所述离子液体溶剂体系是由1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），按质量比5-9:1混合所得。
本发明的优点是：
1）本发明采用离子液体溶剂体系提取纤维素，其对纤维素的溶解能力强且易于回收、不会挥发，可有效地从蔗渣中提取纤维素，且不会造成资源过度浪费；
2）本发明采用高温氨水处理蔗渣，可以有效降解木质素，形成具有芳香环的交联三维网状结构，有一定的粘合作用；同时可去除木质素与碳水化合物之间的酯键连接，使得蔗渣中纤维素、半纤维素等组分大幅度分解，产生糖类物质以及果胶等粘性产物，使所得生物质粘结剂具有高粘性；
3）本发明所需设备简单、工艺简便、处理温度低、条件温和且不会造成附加的环境危害，实现了生物质的高效处理，提高生物质资源利用效率，解决了蔗渣难于再利用的难题，具有极其深远的社会意义和经济价值。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
实施例1：
一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将蔗渣粉碎成100目的粉末；
2）将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系按照质量比为1:20混合，于60℃水浴机械搅拌反应3h；
3）反应结束后，将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系分离；
4）在分离得到的溶剂体系中加入去离子水，上清液与去离子水的体积比为1:10，得到含有沉淀物的混合液，抽滤后将得到的沉淀物烘干保存，即为粗纤维素产品；
5）将分离得到的蔗渣粉末取出，加蒸馏水反复洗涤，烘干；
6）向高温反应釜中先后加入处理后的蔗渣粉末和浓度为1.0 mol/L的氨水溶液，蔗渣粉末与氨水溶液的用量比为1g/15ml；
7）启动高温反应釜开始反应，控制反应温度110℃，反应时间10min；
8）待反应体系冷却后，取出蔗渣粉末，加蒸馏水反复洗涤，烘干至含水率10%，即得到生物质粘结剂。
所述离子液体溶剂体系是由1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），按质量比5:1混合所得。
实施例2：
1）将蔗渣粉碎成100目的粉末；
2）将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系按照质量比为1:25混合，于80℃水浴机械搅拌反应2h；
3）反应结束后，将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系分离；
4）在分离得到的溶剂体系中加入去离子水，上清液与去离子水的体积比为1:10，得到含有沉淀物的混合液，抽滤后将得到的沉淀物烘干保存，即为粗纤维素产品；
5）将分离得到的蔗渣粉末取出，加蒸馏水反复洗涤，烘干；
6）向高温反应釜中先后加入处理后的蔗渣粉末和浓度为2.0mol/L的氨水溶液，蔗渣粉末与氨水溶液的用量比为1g/15ml；
7）启动高温反应釜开始反应，控制反应温度110℃，反应时间10min；
8）待反应体系冷却后，取出蔗渣粉末，加蒸馏水反复洗涤，烘干至含水率10%，即得到生物质粘结剂。
所述离子液体溶剂体系是由1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），按质量比9:1混合所得。
实施例3：
1）将蔗渣粉碎成100目的粉末；
2）将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系按照质量比为1: 25混合，于80℃水浴机械搅拌反应1h；
3）反应结束后，将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系分离；
4）在分离得到的溶剂体系中加入去离子水，上清液与去离子水的体积比为1：10，得到含有沉淀物的混合液，抽滤后将得到的沉淀物烘干保存，即为粗纤维素产品；
5）将分离得到的蔗渣粉末取出，加蒸馏水反复洗涤，烘干；
6）向高温反应釜中先后加入处理后的蔗渣粉末和浓度为3.0mol/L的氨水溶液，蔗渣粉末与氨水溶液的用量比为1g/15ml；
7）启动高温反应釜开始反应，控制反应温度110℃，反应时间10min；
8）待反应体系冷却后，取出蔗渣粉末，加蒸馏水反复洗涤，烘干至含水率10%，即得到生物质粘结剂。
所述离子液体溶剂体系是由1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），按质量比9:1混合所得。

Claims (2)

1.一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将蔗渣粉碎成100目的粉末；
2）将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系按照质量比为1:20-25混合，于60-80℃水浴机械搅拌反应1-3h；
3）反应结束后，将蔗渣粉末与离子液体溶剂体系分离；
4）在分离得到的溶剂体系中加入去离子水，上清液与去离子水的体积比为1：10，得到含有沉淀物的混合液，抽滤后将得到的沉淀物烘干保存，即为粗纤维素产品；
5）将分离得到的蔗渣粉末取出，加蒸馏水反复洗涤，烘干；
6）向高温反应釜中先后加入处理后的蔗渣粉末和浓度为1.0-3.0mol/L的氨水溶液，蔗渣粉末与氨水溶液的用量比为1g/15ml；
7）启动高温反应釜开始反应，控制反应温度110℃，反应时间10min；
8）待反应体系冷却后，取出蔗渣粉末，加蒸馏水反复洗涤，烘干至含水率10%，即得到生物质粘结剂。
2.根据权利要求1所述一种蔗渣中粗纤维素分离及生物质粘结剂的制备方法，其特征在于：所述离子液体溶剂体系是由1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI），按质量比5-9:1混合所得。
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