CN107268313A - 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法 - Google Patents

一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107268313A
CN107268313A CN201710504918.3A CN201710504918A CN107268313A CN 107268313 A CN107268313 A CN 107268313A CN 201710504918 A CN201710504918 A CN 201710504918A CN 107268313 A CN107268313 A CN 107268313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid acid
acid catalyst
microwave
based solid
hydrolysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710504918.3A
Other languages
English (en)
Inventor
解安庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Fengyuan Biotechnology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Fengyuan Biotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Fengyuan Biotechnology Co Ltd filed Critical Suzhou Fengyuan Biotechnology Co Ltd
Priority to CN201710504918.3A priority Critical patent/CN107268313A/zh
Publication of CN107268313A publication Critical patent/CN107268313A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，本发明中经氯化锌浸泡后的木质纤维素，在微波辐射下，微波辐射和氯代盐的偶合作用，促进木质纤维素中的木质素和半纤维发生降解，同时纤维素分子链发生断裂，使包裹在其中的糖苷键暴露出来，之后在水解处理过程中，通过微波辐射作用，糖苷键上的氧原子能够与固体酸催化剂表面的羟基基团发生很好的接触，使得碳基固体酸催化剂和糖苷键的可及度增加，提高了纤维素的水解效率。本发明提供的木质纤维原料的水解方法操作简便、条件温和，缩短了水解处理的时间，降低了生产成本和能量消耗，应用前景广阔。

Description

一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法
技术领域
本发明属于木质纤维素降解利用及工业催化领域，具体涉及一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法。
背景技术
利用分布广泛而廉价的木质纤维资源代替石油资源生产重要的精细化工产品已成为国内外资源和能源领域的研究热点之一。木质纤维的组成和结构复杂，如何高效地催化木质纤维转化为粮食和精细化学品，以满足人类社会发展的需要是关键所在。
纤维素水解产物能进一步酶解制取燃料乙醇，因此对纤维素水解的研究具有重要意义。木质纤维素原料由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成，结构十分复杂，因此，必须对木质纤维素进行预处理，破坏木质素与半纤维素对纤维素的包裹及纤维素自身的晶体结构和聚合度，增加可用表面积和底物的孔体积，提高纤维素的可及度及疏松性。
发明内容
本发明提供一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，本方法操作简便、条件温和，显著地提高了木质纤维素的水解处理效率，缩短了水解处理的时间，降低了生产成本和能量消耗。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，包括以下具体步骤：
（1）预处理：
将100重量份木质纤维素原料粉碎至60-100目，在50-60℃下干燥5-10小时，然后浸入40%的ZnCl2溶液中，搅拌均匀分散；
（2）微波辐射处理：
将分散均匀后的木质纤维素混合液转移至微波炉中进行预处理，微波功率300-500W，微波处理时间50-80分钟，停止微波，过滤、洗涤，烘干备用；
（3）固体酸催化水解：
将步骤（2）经微波处理后的木质纤维素按照1:10-30的固液比与水混合均匀，加入一定量的碳基固体酸催化剂，搅拌混合均匀，之后转移至反应器中，接着把反应器置入微波炉反应器中，进行微波辐射处理，催化水解反应20-40分钟，停止微波辐射，然后固液分离，完成了木质纤维素的水解。
其中，所述的木质纤维素原料为竹竿、玉米秸秆、稻秆、松木中的一种或一种以上的混合物。
其中，所述的步骤（3）中微波辐射功率为400-1000W，微波频率为900-1500MHz。
其中，所述的碳基固体酸催化剂是指将农作物秸秆通过水热炭化-磺化法制备的生物质碳基固体酸催化剂。
其中，所述的碳基固体酸催化剂占木质纤维素重量的0.5-5%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中经氯化锌浸泡后的木质纤维素，在微波辐射下，氯离子可以和纤维素中的羟基形成氢键，打破了纤维素的分子内和分子间氢键，促使纤维素的溶胀和溶解，微波辐射和氯代盐的偶合作用，促进木质纤维素中的木质素和半纤维发生降解，同时纤维素分子链发生断裂，使包裹在其中的糖苷键暴露出来，之后在水解处理过程中，通过微波辐射作用，木质纤维素可以与碳基固体酸催化剂表面的-SO3H基团之间形成氢键，纤维素分子糖苷键上的氧原子能够与固体酸催化剂表面的羟基基团发生很好的接触，使得碳基固体酸催化剂和糖苷键的可及度增加，提高了纤维素的水解效率。
具体实施方式
一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，包括以下具体步骤：
（1）预处理：
将100重量份木质纤维素原料粉碎至60-100目，在55℃下干燥7小时，然后浸入40%的ZnCl2溶液中，搅拌均匀分散；
（2）微波辐射处理：
将分散均匀后的木质纤维素混合液转移至微波炉中进行预处理，微波功率350W，微波处理时间60分钟，停止微波，过滤、洗涤，烘干备用；
（3）固体酸催化水解：
将步骤（2）经微波处理后的木质纤维素按照1:20的固液比与水混合均匀，加入一定量的碳基固体酸催化剂，搅拌混合均匀，之后转移至反应器中，接着把反应器置入微波炉反应器中，进行微波辐射处理，催化水解反应40分钟，停止微波辐射，然后固液分离，完成了木质纤维素的水解。
其中，所述的木质纤维素原料为竹竿、玉米秸秆、稻秆、松木中的一种或一种以上的混合物。
其中，所述的步骤（3）中微波辐射功率为600W，微波频率为950MHz。
其中，所述的碳基固体酸催化剂是指将农作物秸秆通过水热炭化-磺化法制备的生物质碳基固体酸催化剂。
其中，所述的碳基固体酸催化剂占木质纤维素重量的3%。

Claims (5)

1.一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）预处理：
将100重量份木质纤维素原料粉碎至60-100目，在50-60℃下干燥5-10小时，然后浸入40%的ZnCl2溶液中，搅拌均匀分散；
（2）微波辐射处理：
将分散均匀后的木质纤维素混合液转移至微波炉中进行预处理，微波功率300-500W，微波处理时间50-80分钟，停止微波，过滤、洗涤，烘干备用；
（3）固体酸催化水解：
将步骤（2）经微波处理后的木质纤维素按照1:10-30的固液比与水混合均匀，加入一定量的碳基固体酸催化剂，搅拌混合均匀，之后转移至反应器中，接着把反应器置入微波炉反应器中，进行微波辐射处理，催化水解反应20-40分钟，停止微波辐射，然后固液分离，完成了木质纤维素的水解。
2.根据权利要求书1所述的一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，其特征在于，所述的木质纤维素原料为竹竿、玉米秸秆、稻秆、松木中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求书1所述的一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，其特征在于，所述的步骤（3）中微波辐射功率为400-1000W，微波频率为900-1500MHz。
4.根据权利要求书1所述的一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，其特征在于，所述的碳基固体酸催化剂是指将农作物秸秆通过水热炭化-磺化法制备的生物质碳基固体酸催化剂。
5.根据权利要求书1、4所述的一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法，其特征在于，所述的碳基固体酸催化剂占木质纤维素重量的0.5-5%。
CN201710504918.3A 2017-06-28 2017-06-28 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法 Pending CN107268313A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710504918.3A CN107268313A (zh) 2017-06-28 2017-06-28 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710504918.3A CN107268313A (zh) 2017-06-28 2017-06-28 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107268313A true CN107268313A (zh) 2017-10-20

Family

ID=60070161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710504918.3A Pending CN107268313A (zh) 2017-06-28 2017-06-28 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107268313A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108586770A (zh) * 2018-03-20 2018-09-28 青岛大学 一种从植物生物质中清洁分离木质素和半纤维素的方法
CN109097501A (zh) * 2018-07-23 2018-12-28 华南理工大学 一种微波辅助碳基固体酸诱导纤维素水解制备葡萄糖的方法
CN109535443A (zh) * 2018-12-27 2019-03-29 浙江大学常州工业技术研究院 木质纤维素的水解方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101638442A (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
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
CN101670299A (zh) * 2009-10-16 2010-03-17 青岛生物能源与过程研究所 一种纳米碳基固体酸的制备方法
CN102060817A (zh) * 2011-01-05 2011-05-18 河北工业大学 一种降解纤维素转化为1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮的方法
CN102125874A (zh) * 2011-01-07 2011-07-20 华南理工大学 一种以废弃生物质为原料制备炭基固体酸催化剂的方法
CN103351368A (zh) * 2013-06-19 2013-10-16 上海中科高等研究院 利用生物质微波温和热解制备糠醛的方法
CN105330623A (zh) * 2015-11-12 2016-02-17 中国石油化工股份有限公司 无机盐催化合成5-羟甲基糠醛的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101638442A (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
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
CN101670299A (zh) * 2009-10-16 2010-03-17 青岛生物能源与过程研究所 一种纳米碳基固体酸的制备方法
CN102060817A (zh) * 2011-01-05 2011-05-18 河北工业大学 一种降解纤维素转化为1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮的方法
CN102125874A (zh) * 2011-01-07 2011-07-20 华南理工大学 一种以废弃生物质为原料制备炭基固体酸催化剂的方法
CN103351368A (zh) * 2013-06-19 2013-10-16 上海中科高等研究院 利用生物质微波温和热解制备糠醛的方法
CN105330623A (zh) * 2015-11-12 2016-02-17 中国石油化工股份有限公司 无机盐催化合成5-羟甲基糠醛的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108586770A (zh) * 2018-03-20 2018-09-28 青岛大学 一种从植物生物质中清洁分离木质素和半纤维素的方法
CN108586770B (zh) * 2018-03-20 2020-11-17 青岛大学 一种从植物生物质中清洁分离木质素和半纤维素的方法
CN109097501A (zh) * 2018-07-23 2018-12-28 华南理工大学 一种微波辅助碳基固体酸诱导纤维素水解制备葡萄糖的方法
CN109535443A (zh) * 2018-12-27 2019-03-29 浙江大学常州工业技术研究院 木质纤维素的水解方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Current perspective on pretreatment technologies using lignocellulosic biomass: An emerging biorefinery concept
Amini et al. Microwave assisted pretreatment of eucalyptus sawdust enhances enzymatic saccharification and maximizes fermentable sugar yield
Ingle et al. New trends in application of nanotechnology for the pretreatment of lignocellulosic biomass
Subhedar et al. Intensification of enzymatic hydrolysis of lignocellulose using ultrasound for efficient bioethanol production: a review
US9056893B2 (en) Method and apparatus for treatment of biomass substrates
Yoon et al. Comparison of ionic liquid, acid and alkali pretreatments for sugarcane bagasse enzymatic saccharification
CN104830928B (zh) 一种微波辅助碱性亚硫酸钠的木质纤维素预处理方法
CN104107684B (zh) 食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法
CN101638442B (zh) 一种水解木质纤维素的方法
Song et al. Two-stage alkali-oxygen pretreatment capable of improving biomass saccharification for bioethanol production and enabling lignin valorization via adsorbents for heavy metal ions under the biorefinery concept
US20140273104A1 (en) Pretreatment and fractionation of lignocellulosic biomass
CN107268313A (zh) 一种微波促进碳基固体酸催化剂水解木质纤维素的方法
Wei et al. Preparation and Characterization of Aldehyde-Functionalized Cellulosic Fibers through Periodate Oxidization of Bamboo Pulp.
Wang et al. Recycling cellulase towards industrial application of enzyme treatment on hardwood kraft-based dissolving pulp
Wu et al. BIOMASS CHAR SULFONIC ACIDS (BC-SO 3 H)-CATALYZED HYDROLYSIS OF BAMBOO UNDER MICROWAVE IRRADIATION.
CN103408768A (zh) 一种用离子液体提高工业木质素品质的方法
Yang et al. The effect of laccase pretreatment conditions on the mechanical properties of binderless fiberboards with wheat straw
Agu et al. Pretreatment of crop residues by application of microwave heating and alkaline solution for biofuel processing: A review
CN104910341B (zh) 一种利用微波‑CuO处理造纸废液制备木素酚醛树脂胶黏剂的方法
CN106591395A (zh) 一种超声波‑微波同步辅助离子液体体系预处理木质纤维素提高其酶解效率的方法
CN104762419A (zh) 一种微波辅助水热处理玉米芯制备低聚木糖的方法
CN102586493B (zh) 一种超临界二氧化碳与超声耦合预处理促进生物质水解制取还原糖的方法
CN107904271A (zh) 一种微波强化碱石灰预处理木质纤维素的方法
Ali et al. Alkali pretreatment and acid hydrolysis of coconut pulp and empty fruit bunch to produce glucose
CN104005248A (zh) 一种提高烷基化改性效率的植物纤维预处理方法及其烷基化改性方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171020

RJ01 Rejection of invention patent application after publication