CN109384224A - 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法 - Google Patents

一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109384224A
CN109384224A CN201710668935.0A CN201710668935A CN109384224A CN 109384224 A CN109384224 A CN 109384224A CN 201710668935 A CN201710668935 A CN 201710668935A CN 109384224 A CN109384224 A CN 109384224A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furfural
oil tea
xylose
tea shell
coproduction
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
CN201710668935.0A
Other languages
English (en)
Inventor
夏海岸
章磊
孙国瀚
安佳欢
左宋林
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.)
Nanjing Forestry University
Original Assignee
Nanjing Forestry University
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 Nanjing Forestry University filed Critical Nanjing Forestry University
Priority to CN201710668935.0A priority Critical patent/CN109384224A/zh
Publication of CN109384224A publication Critical patent/CN109384224A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C07D307/48—Furfural
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
    • C13K13/002—Xylose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)

Abstract

本发明是一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，将粉碎的油茶壳、酸性溶液加入反应器中，形成反应体系，待反应结束后进行过滤，得到固体残渣和液体产物。所得固体残渣用作制备活性炭；液体产物可以用作制备糠醛。用去离子水将固体残渣洗至中性，用物理法或化学法活化洗至中性的固体残渣，活化后，洗至中性、干燥、粉碎，即可生产药用活性炭。将液体产物作为反应底物，投入相应的有机溶剂，形成两相反应体系，制备较高产率的糠醛。优点：1)实用性强，生产周期短，工艺简单，并且可以得到较高产率的木糖。2)利用木糖水解液还可以制得较高产率的糠醛。3)油茶壳原料制备木糖和糠醛所剩余的固体残渣用来制备出低灰分的药用活性炭。4)除了生产出高产率的木糖和糠醛，还可以将水解后的固体残渣生产出低灰分的药用活性炭，实现了油茶壳的全值化利用，减少了资源的浪费。

Description

一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法
技术领域
本发明涉及的是一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，具体的说是一种从油茶壳中制备木糖和糠醛以及联产药用活性炭的方法，属于化工反应技术领域。
背景技术
油茶壳作为油茶果实加工后所剩余的废弃物，廉价易得，其每年的总产量约为200万吨。目前，丰富的油茶壳资源并没有得到高值化利用，其主要处理方式仍为直接抛弃或焚烧处理，不仅造成了极大的资源浪费和经济损失，而且对生态环境造成了一定的破坏。油茶壳中半纤维素含量丰富，因此可作为一种廉价的生物质原料生产制备一系列具有高附加值的生物质化学品，如木糖、糠醛、乙醇、乙二醇、丙二醇等。木糖作为一种新兴的功能性食品配料，被广泛应用于各种功能性食品中，其生理调节功能主要有：低热量、抗龋齿、降低血压、血清胆固醇及血糖。糠醛被美国能源部选为前30大生物质衍生平台化合物之一，其化学性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制备众多衍生物，被广泛应用于合成塑料、医药、农药等工业。因此，发展油茶壳制备木糖和糠醛尤为重要，在制备木糖和糠醛的同时产生的固体残渣可以用来制备低灰分的活性炭。使油茶壳得到全值化利用，既减少了资源的浪费，也使得油茶壳更为经济有效的利用。
活性炭由于其含有大量微孔、具有巨大的比表面积、机械强度高、耐酸、耐碱、不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、制药、军事化学防护等各个领域。药用活性炭最大的特点就是脱色速度快，吸附能力强，内孔隙结构发达，孔隙粗大等特点，能够有效的吸附药水中的色素，并且降低药水的杂质，而不影响药水的其它成分浓度和药性。其主要来源于富含碳的有机材料，如木材、果壳、椰壳、木屑、稻草等。
随着油茶壳的经济实用价值逐渐显现，已经引起了广泛的关注。蒋应梯等以油茶壳为原料制备活性炭，其最优工艺得到的活性炭灰分为4.6～5.2％(蒋应梯等，生物质化学工程vol.45No.2Mar.2011)。故其缺点较为明显：制备的活性炭的灰分较高。一种用油茶壳制备木糖醇的方法(201610698186.1)、一种用油茶壳生产乙醇的方法(201610698146.7)、一种用油茶壳制备糠醛的方法(201610692335.0)等一系列专利已经陆续发表。值得注意的是：以上专利均只能得到单一的产品，不能实现油茶壳原料的全值化利用。本专利以酸水解油茶壳的水解液作为反应底物制备糠醛和木糖以及联产药用活性炭，工艺简单、产品附加值高、经济效益高等优点，具有大规模工业生产的潜力。
发明内容
本发明提出的是一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其目的是为了解决现有活性炭灰分含量高，生物质资源利用不充分的问题。本发明提供了一种油茶壳原料全值化利用方法。使用酸性溶液制备木糖、用木糖水解液作为反应底物生产高产率的糠醛，所得剩余固体残渣用物理或化学法制备低灰分的药用活性炭。本发明既得到了低灰分的药用活性炭，又得到应用价值较高的木糖和糠醛。
本发明的技术解决方案：一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，包括以下工艺：
步骤1：将粉碎的油茶壳，酸性溶液放入反应器，形成反应体系。在惰性气体的保护下反应0.01-100h；
步骤2：将反应产物进行固液分离，木糖溶于液体产物中。将得到的固体残渣洗至中性，干燥；
步骤3：用化学活化法活化干燥后的固体，保持12h，放入炭化炉中活化，得到炭化料，用去离子水将活化料洗至中性、干燥、既得活性炭；
步骤4：用木糖水解液作为反应底物，加入有机溶剂，形成两相反应体系，在温度为60-600℃下进行反应，得到糠醛。
所述的油茶壳粒径为0.01-20mm；
所述的酸性溶液质量分数为0.01-98％；
所述的酸性溶液为甲酸、乙酸、乙二酸、硫酸、盐酸、碳酸、氯化铵、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、硫酸氢钾、亚硫酸氢钾、硝酸的水溶液；
所述的固体产物放入炭化炉中，在400-1000℃的环境下活化0.01-100h；
所述的化学法包括用，磷酸、氯化锌、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸二氢钾、硝酸锌、硝酸钙、硝酸钠、磷酸钙的水溶液活化。
所述的物理法包括水蒸气、空气、二氧化碳、二氧化硫、烟道气高温活化，化学法活化溶液质量分数为0.01-80％。
所述的有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、四氯化碳、正丁醇、异丁醇、环己醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、甲基异丁基酮、环己酮、戊烷、己烷、庚烷；
本发明具有以下优点：
1)工艺简单，生产周期短，并且木糖和糠醛有较高收率。
2)利用油茶壳原料制备木糖和糠醛的固体残渣用来制备活性炭，且活性炭的灰分较低。
3)实现了油茶壳全值化利用，生产出高附加值的木糖和糠醛的同时，联产低灰分的优质药用活性炭(灰分＜1％)。
具体实施方式
实施例1
一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、稀硫酸溶液投入反应釜中，所述的油茶壳与溶剂的比为1∶10；
步骤2：在温度为80℃，惰性气体保护下，反应2h后进行固液分离，使用高效液相色谱仪分析液体中木糖含量。用去离子水将分离的固体残渣洗至中性，干燥，干燥温度为90℃，得到物料一；
步骤3：用磷酸浸渍干燥后的物料，物料与磷酸的质量比为1∶2，浸渍时间为12h。放入炭化炉中炭化，活化温度为500℃，活化时间为1h。冷却至室温，用去离子水洗至中性，干燥，干燥温度为90℃，即得到低灰分的活性炭。
结论：实施例1中得到的木糖含量为95.1％(以半纤维素含量计算)。
在活化温度为500℃时，活性炭的收率为31.4％。测得其碘吸附值为937.9mg/g，亚甲基蓝吸附值为145.5mg/g，灰分的质量分数为0.6％。
实施例2
一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、稀硫酸溶液投入反应釜，所述的油茶壳与溶剂比为1∶10；
步骤2：在温度为100℃，惰性气体的保护下，反应1h后进行固液分离，使用高效液相色谱仪分析液体中木糖的含量；
步骤3：将得到的木糖水解液与有机溶剂甲苯按体积比1∶3投入反应容器，在反应温度为180℃下反应20min。用高效液相色谱仪分别测出有机相和水相中的糠醛含量。
结论：实施例2中木糖产率为91.6％(以半纤维素含量计算)，糠醛产率为85.5％(以木糖含量计算)。
实施例3
一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳、稀硫酸溶液投入反应釜，所述的油茶壳与溶剂比为1∶10；
步骤2：在温度为80℃，惰性气体的保护下，反应1.5h后进行固液分离，使用高效液相色谱仪分析液体中木糖的含量。
结论：实施例3中木糖产率为88.7％(以半纤维素含量计算)。
实施例4
一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1：将粉碎的油茶壳与磷酸按质量比为1∶2，浸渍12h；
步骤2：浸渍后，放入炭化炉中活化，活化温度为500℃，活化时间为1h。
步骤3：冷却至室温，用去离子水洗至中性，干燥，干燥温度为90℃。
结论：实施例4的得到的活性炭的收率为29.9％，其灰分的质量分数为2.4％。

Claims (7)

1.一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是包括以下工艺步骤：
步骤1：将油茶壳、酸性溶液加入反应器中，形成反应体系，所述的油茶壳和酸性溶液的质量体积比为1∶1-1∶100；
步骤2：在反应温度20-400℃，反应时间为0.01-100h条件下进行反应，反应结束后进行固液分离，木糖溶解于液体产物中，所得固体残渣可用于制备活性炭；
步骤3：用去离子水将固体残渣洗至中性，干燥至恒重，用物理或化学法活化干燥至恒重的固体残渣，活化后，将活化产物用去离子水洗至中性，在40-300℃条件下干燥，即得生产低灰分的活性炭。
步骤4：将木糖水解液和有机溶剂放入反应容器，形成反应体系，在两相法下制备高产率的糠醛。
2.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述油茶壳粒径为0.01-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述酸性溶液的质量浓度为0.01-60％。
4.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述的酸性溶液为甲酸、乙酸、乙二酸、硫酸、盐酸、碳酸、氯化铵、硫酸氢钠、亚硫酸氢钠、硫酸氢钾、亚硫酸氢钾、硝酸的水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述的固体残渣在炭化炉中400-1000℃温度下活化0.01-1000h。
6.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述的有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、四氯化碳、正丁醇、异丁醇、环己醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、甲基异丁基酮、环己酮、戊烷、己烷、庚烷。
7.根据权利要求1所述的一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法，其特征是所述的化学法包括用磷酸、氯化锌、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸二氢钾、硝酸锌、硝酸钙、硝酸钠、磷酸钙的水溶液活化，物理法包括水蒸气、空气、二氧化碳、二氧化硫、烟道气高温活化，化学法活化溶液的质量分数为0.01-80％。
CN201710668935.0A 2017-08-02 2017-08-02 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法 Pending CN109384224A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710668935.0A CN109384224A (zh) 2017-08-02 2017-08-02 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710668935.0A CN109384224A (zh) 2017-08-02 2017-08-02 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109384224A true CN109384224A (zh) 2019-02-26

Family

ID=65413719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710668935.0A Pending CN109384224A (zh) 2017-08-02 2017-08-02 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109384224A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110451509A (zh) * 2019-08-20 2019-11-15 江西省科学院应用化学研究所 一种以硝酸锌为活化剂制备氮掺杂多孔碳材料的方法
CN111470505A (zh) * 2020-03-02 2020-07-31 北京林业大学 一种油茶低聚木糖、木质素及活性炭的联产方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261184A (zh) * 2010-12-21 2013-08-21 纳幕尔杜邦公司 由生物质制备糠醛的方法
CN103910357A (zh) * 2014-04-10 2014-07-09 青田中野天然植物科技有限公司 一种从茶果壳中分级制备糠醛和活性炭的方法
CN104072450A (zh) * 2014-07-14 2014-10-01 南京林业大学 生物质原料制备5-羟甲基糠醛与糠醛的新方法
CN105498801A (zh) * 2015-12-29 2016-04-20 华南理工大学 一种磺酸化炭化玉米芯催化剂的制备及其催化木糖制备糠醛的方法
CN106185924A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京林业大学 一种油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法
WO2017063434A1 (zh) * 2015-10-15 2017-04-20 济南圣泉集团股份有限公司 一种含碳纳米结构的复合物、使用其的高分子材料及制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261184A (zh) * 2010-12-21 2013-08-21 纳幕尔杜邦公司 由生物质制备糠醛的方法
CN103910357A (zh) * 2014-04-10 2014-07-09 青田中野天然植物科技有限公司 一种从茶果壳中分级制备糠醛和活性炭的方法
CN104072450A (zh) * 2014-07-14 2014-10-01 南京林业大学 生物质原料制备5-羟甲基糠醛与糠醛的新方法
WO2017063434A1 (zh) * 2015-10-15 2017-04-20 济南圣泉集团股份有限公司 一种含碳纳米结构的复合物、使用其的高分子材料及制备方法
CN105498801A (zh) * 2015-12-29 2016-04-20 华南理工大学 一种磺酸化炭化玉米芯催化剂的制备及其催化木糖制备糠醛的方法
CN106185924A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京林业大学 一种油茶壳原料生产低灰分活性炭和还原糖方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIDESHI HATTORI等: "《固体酸催化》", 31 May 2016, 复旦大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110451509A (zh) * 2019-08-20 2019-11-15 江西省科学院应用化学研究所 一种以硝酸锌为活化剂制备氮掺杂多孔碳材料的方法
CN110451509B (zh) * 2019-08-20 2022-10-18 江西省科学院应用化学研究所 一种以硝酸锌为活化剂制备氮掺杂多孔碳材料的方法
CN111470505A (zh) * 2020-03-02 2020-07-31 北京林业大学 一种油茶低聚木糖、木质素及活性炭的联产方法
CN111470505B (zh) * 2020-03-02 2021-09-03 北京林业大学 一种油茶低聚木糖、木质素及活性炭的联产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105754114B (zh) 一种低共熔离子液分离提取秸秆木质素的方法
CN103012335B (zh) 一种利用木质纤维素生物质联产糠醛和5-羟甲基糠醛的方法
EP3587431B1 (en) Method for preparing levoglucosenone by catalytic pyrolysis of biomass
CN104311411B (zh) 多级酸水解制备乙酰丙酸的方法
CN101381351A (zh) 葡萄糖的甲酸高温催化脱水联产5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸的方法
CN109384224A (zh) 一种油茶壳制备木糖和糠醛及联产药用活性炭的方法
CN105498801A (zh) 一种磺酸化炭化玉米芯催化剂的制备及其催化木糖制备糠醛的方法
CN103694203B (zh) 纤维素基磺酸催化剂催化果糖制备5-羟甲基糠醛的方法
CN101880329A (zh) 制备植物半纤维素水解液及提取木糖和提取阿拉伯糖的方法
CN102584751B (zh) 一种反应精馏法制备糠醛的工艺
CN102329211A (zh) C12-c13长链二元酸的精制方法
CN102703135A (zh) 一种制备生物柴油的方法
CN109651307A (zh) 一种纤维类中药渣制备呋喃衍生物的方法
CN103949223B (zh) 一种用于脱除发酵抑制物的吸附剂的制备方法
CN107673968A (zh) 一种离子液体直接催化农林废弃物制备乙酰丙酸酯的方法
CN107971035A (zh) 一种秸秆基纤维素化学转化制备多元醇的方法
CN105523783B (zh) 一种秸秆生产高附加值化学品联产缓释肥的方法
TWI664291B (zh) 自含有葡萄糖之原料製備5-羥甲基糠醛的方法
CN105198744B (zh) 一种合成碳酸二甲酯的方法
CN105080527B (zh) 一种复合催化剂、其制备方法和木质素的解聚方法
CN107337598A (zh) 一种基于酸性催化剂在异丙醇中催化木糖转化为乙酰丙酸异丙酯的方法
CN101125847A (zh) 一种一氯碳酸乙烯酯的制备方法
CN106278876B (zh) 由玉米芯水解残渣一步催化制备乙酰丙酸化合物的方法
CN106045867A (zh) 乙二胺‑n‑n′‑二乙酸二钠的合成工艺
CN106946690B (zh) 乙酰丙酸的分离方法

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190226