CN113908788A - 一种基于电迁移效应的生物质预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电迁移效应的生物质预处理方法。一种基于电迁移效应的生物质预处理方法,生物质材料和化学反应试剂混匀后,加盐调整反应体系电导率值达500μS/cm以上,磁力搅拌混匀后,在蠕动泵的作用下泵入磁感应电场技术反应器中,利用所述磁感应电场强化生物质的预处理,反应到达终点后终止化学反应,当反应混合物冷却至25℃后,所得产物经纯化、干燥后,即得生物质的预处理产物。本发明以常见的生物质为原料,通过交变磁通直接在样品内部诱导产生感应电场,从而在无金属电极存在的条件下,强化带电化学试剂定向迁移,实现生物质的高效定向降解。
Description
技术领域
本发明属于农副产品高值化利用技术领域,涉及一种基于电迁移效应的生物质预处理方 法。
背景技术
生物质能是人类赖以生存的可再生能源,消费总量仅次于煤炭、石油和天然气,在整个能 源系统中占有重要地位。然而,生物质不能作为碳源被酵母等微生物直接利用,必须通过一系 列的预处理手段将其转化为单糖、低聚糖或5-羟甲基糠醛等化工中间体。因此,如何有效地调 控、阐释、设计和应用化学反应,将生物质最快速、最大程度地转化为高价值化工原料,一直 是绿色化学的目标。电场作为常用的物理加工手段,其特有的电学特性在化学反应强化方面表 现出了高适应现象。电场诱导的强电流作用,不仅可避免使用有毒或危险的试剂、催化剂,而 且可减少或消除反应器冷却或加热工序,减少能源消耗。因此,电催化技术已成为追求更安全、 更环保、更廉价的化工生产工艺的新宠。例如,外加电场可显著改变氧化铝催化的顺式-2,3- 二苯基环氧乙烷的重排反应,产物醛和酮的比例可由未加电场下的1:4转变为外加电场后的 17:1,变化比例高达63倍[1]。然而,现有电场技术均是通过对金属电极施加电压的方式产生电 场。电极表面的电解反应,不仅导致电场调控化学反应的机制变得复杂、难以探究,而且还会 引起产品的电化学污染,成为电场技术大规模工业化应用的卡脖子问题。从而,目前关于电场 强化生物质预处理的报道少之又少。
根据法拉第电磁感应定律,交变磁通可在导体中诱导产生交变电流(磁感应电场)。发明 人前期基于差异性磁通诱导原理,利用呈螺旋状的液体样品流路代替传统变压器的次级金属线 圈,开发出了基于变压器结构的无电极接触式电催化反应装置(CN201811607051.5)。然而, 与金属导体不同,液体样品的电阻通常较大,导致产生的感应电场强度受限。因此,本发明专 利通过调控反应介质电性质,利用磁感应原理直接在生物质预处理液中诱导产生足够强度电 流,从而实现生物质的高效、定向预处理,并减少化学试剂的用量和缩短预处理的时间。本发 明技术可在避免电极表面电解反应的情况下,促进带电化学试剂的快速、定向迁移,完成对各 类电解质物料的快速均匀加热,技术拓展性强,符合绿色化学的要求。
发明内容
针对生物质预处理存在化学试剂用量大、反应时间长等缺陷,本发明旨在提供一种基于电 迁移效应的生物质预处理方法。本发明利用磁感应电场驱动带电粒子定向迁移,从物料内部快 速、均匀产热;同时通过电驱动带电化学试剂快速、定向攻击生物质分子链,提高传质效率。 从而,提高生物质化学降解效率和选择性,减少化学试剂的用量并缩短反应时间。
本发明的技术方案如下:
一种基于电迁移效应的生物质预处理方法,生物质材料和化学反应试剂混匀后,加盐调整 反应体系电导率值达500μS/cm以上,磁力搅拌混匀后,在蠕动泵的作用下泵入磁感应电场 技术反应器中,利用所述磁感应电场强化生物质的预处理,反应到达终点后终止化学反应,当 反应混合物冷却至25℃后,所得产物经纯化、干燥后,即得生物质的高值化反应产物;所述 磁感应电场系统参数为:正弦交流电;励磁电压10-300V;励磁频率50-1000Hz;样品流速 5-300mL/min;处理温度25-100℃;处理时间0.5-60h;其中,所述的生物质材料选自纯淀 粉、纯纤维素或主要成分为淀粉、纤维素的农副产品;所加化学反应试剂应带电荷,选自酸、 碱、盐中的一种或多种。
作为本发明的一种优选,所述的主要成分为淀粉、纤维素的农副产品选自马铃薯皮、甘蔗 渣、玉米芯、果皮。
作为本发明的一种优选,所述的生物质材料在反应体系中的浓度为10-30%(w/v)。
作为本发明的一种优选,所加化学反应试剂选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠、碳 酸氢钠、金属盐、离子液中的一种或多种;
作为本发明的一种优选,所述的盐为金属盐,优选氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化铁、硫 酸钠、硫酸钾中的一种或多种。
作为本发明的一种优选,所述的盐在反应体系中的浓度为0.5-9%(w/v)。
作为本发明的一种优选,当生物质为纯淀粉或淀粉基农副产品时,所述磁感应电场系统参 数为:正弦交流电;励磁电压75-300V;励磁频率400-1000Hz;样品流速150-300mL/min; 处理温度45-60℃;处理时间0.5-4h。
作为本发明的一种优选,当生物质为纯纤维素或纤维素基农副产品时,所述磁感应电场系 统参数为:正弦交流电;励磁电压150-300V;励磁频率550-700Hz;样品流速150-300mL/min; 处理温度50-90℃;处理时间12-60h。
作为本发明的一种优选,当生物质为主要成分为淀粉、纤维素的农副产品时,在预处理前 需干燥至水分含量低于6%,粉碎过0.3-0.5mm筛网。
作为本发明的进一步优选,40-120g生物质材料与400mL含化学反应试剂的水溶液混匀 后,加入与0.5-9%(w/v)盐调整反应介质电导率,将混合液泵入磁感应电场反应器系统的玻 璃弹簧管中,在励磁电压10-300V、励磁频率50-1000Hz条件下处理0.5~60h达到反应终点后, 终止化学反应。当反应混合物冷却至25℃后,所得产物经纯化、干燥后,即得生物质的高值 化反应产物。
上述具体步骤中所采用的电场技术应为磁感应电场技术,是通过磁电诱导的方式直接在样 品内部产生电场,应避免使用金属电极,从而防止电极表面电化学反应导致样品重金属污染和 设备损耗的问题;
按照上述方法强化生物质的预处理,预处理效率可提高2倍以上,反应时间缩短50%以上, 且化学试剂的添加量低于传统水浴加热处理时的使用量。
所述的磁感应电场技术反应器详细的技术方案见CN201811607051.5授权公告文本说明书 第0007段~第0014段。
本发明的有益效果:
本发明方法原理基于电场诱导带电粒子定向迁移,从生物质反应体系内部快速、均匀产热; 同时,化学反应试剂在电场驱动下可快速、定向攻击反应底物,促进传质。因此,采用电场强 化生物质的化学反应,可提高反应速率、减少生物质预处理所需的化学试剂用量和缩短反应时 间。
本发明利用磁感应电场诱导电流通过生物质-化学试剂反应体系产热,考虑产热效率与反应 介质电导率成正比,通过加盐调节介质电导率的方式,改变升温速率,与传统水浴加热相比, 具有加热速率快、加热均匀等优点(图2为磁感应电场处理过程中不同浓度KCl溶液的升温曲 线)。
本发明考虑在磁感应电场作用下带电化学试剂的快速有序运动,通过调节励磁电压和频 率,改变电场作用下带电粒子的运动速率和方向,使得反应试剂定向攻击生物质分子链,从而 提高生物质降解的速率和选择性,降低化学试剂的用量。
与现有技术相比,本发明将物理法与化学法相结合,其生产步骤简单,具有反应条件温和、 反应速率快和产物效益高等有益效果,所得产物纯度高、生物可降解性好。
与现有电场技术相比,本发明采用磁电诱导的方式直接在样品内部产生电场,无须使用金 属电极,避免了电极表面氧化还原反应导致电化学腐蚀和电化学污染的问题,在生物质资源工 业化放大利用方面具有一定优势,应用前景广泛。
本发明从样品内部直接产热,避免了传统水浴加热不均匀的问题,特别适合粘度大、含有 颗粒物质的液体物料的处理;同时,可提高反应的选择性,减少传统化学反应的化学试剂用量 和反应时间。
附图说明
图1基于电迁移效应强化生物质预处理的机制示意图
图2磁感应电场处理不同浓度KCl溶液的温度变化曲线
具体实施方式
为了更好地支持本发明,下面结合实施例对本发明做进一步描述,但本发明的实施方式不 限于此。本发明适用于所有带电化学试剂参与的化学反应。以下实施例所使用的生物质基农副 产品来自于食品加工厂和南京市周边农作物副产品;所使用的纯生物质材料、化学试剂均为市 售通用产品;加工处理所使用的电场技术是通过磁电诱导的方式直接在样品内部产生电场,无 需使用金属电极,具体见CN201811607051.5。
实施例1-1
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.15mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至143.6mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压150V、励磁频率400 Hz、不控温条件下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠 调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。 所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高 效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw) 和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
实施例1-2
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.15mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至143.6mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压300V、励磁频率400 Hz、不控温条件下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠 调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。 所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高 效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw) 和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
实施例1-3
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.15mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至143.6mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压150V、励磁频率1000 Hz、不控温条件下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠 调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。 所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高 效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw) 和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
实施例1-4
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.25mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至182.2mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压150V、励磁频率400 Hz、50℃的条件下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠 调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。 所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高 效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw) 和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
对比例1-1
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.25mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至182.2mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、 反应温度50℃的条件下处理4h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化 钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量 [2]。所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器 的高效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw) 和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
对比例1-2
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.25mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至182.2mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下 以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、 反应温度80℃的条件下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧 化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含 量[2]。所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测 器的高效凝胶排阻色谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量 (Mw)和数均分子量(Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
对比例1-3
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.25mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至182.2mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,50℃恒温水浴条件 下处理4h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱 度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。所得沉淀物经洗涤、 干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高效凝胶排阻色谱 (HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn) 计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
对比例1-4
以32.0g玉米淀粉(过0.3mm筛网)为原料,以0.25mol/L HCl为化学反应试剂(400mL), 添加KCl调整反应介质电导率至182.2mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,80℃恒温水浴条件 下处理30min。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液 酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。所得沉淀物经 洗涤、干燥后即为酸解淀粉,利用配备多角度激光散射检测器和示差检测器的高效凝胶排阻色 谱(HPSEC-MALLS-RI)测定酸解淀粉的分子量分布,并根据重均分子量(Mw)和数均分子量 (Mn)计算多分散系数(PDI=Mw/Mn)[3]。
实施例2-1
甘蔗渣用自来水清洗后于55℃干燥6h,以确保其中的水分含量低于6%。干燥后的物料 粉碎后过0.3mm筛网,贮藏与干燥器中备用。以50g甘蔗渣粉为原料,以1.5%(v/v)硫酸 溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电导率为45.3mS/cm)置于储液瓶中,在蠕动泵 的作用下以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压300V、励 磁频率550Hz、不控温条件下处理12h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原 糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解纤维素。
实施例2-2
以50g甘蔗渣粉为原料,以3%(v/v)硫酸溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电 导率为102.4mS/cm)置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300mL/min的流速泵入感应电场 反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压300V、励磁频率550Hz、反应温度50℃的条件下处理24 h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0 以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥 后即为酸解纤维素。
对比例2-1
以50g甘蔗渣粉为原料,以3%(v/v)硫酸溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电 导率为102.4mS/cm)置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300mL/min的流速泵入感应电场 反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、反应温度50℃的条件下处理24h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解纤维素。
对比例2-2
以50g甘蔗渣粉为原料,以3%(v/v)硫酸溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电 导率为102.4mS/cm)置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300mL/min的流速泵入感应电场 反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、反应温度80℃的条件下处理12h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解纤维素。
对比例2-3
以50g甘蔗渣粉为原料,以3%(v/v)硫酸溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电 导率为102.4mS/cm)置于储液瓶中,50℃恒温水浴条件下处理24h。反应完成后,将水解产 物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利 用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解纤维素。
对比例2-4
以50g甘蔗渣粉为原料,以3%(v/v)硫酸溶液为化学反应试剂(2000mL),将混合液(电 导率为102.4mS/cm)置于储液瓶中,80℃恒温水浴条件下处理12h。反应完成后,将水解产 物冷却至室温,用1.0mol/L氢氧化钠调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利 用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2],而所得沉淀物经洗涤、干燥后即为酸解纤维素。
实施例3-1
玉米芯经粉碎、过0.3mm筛网后,在50℃条件下干燥48h,贮藏于干燥器中备用。以10g玉米芯粉为原料,以0.25mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至101.8mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压300V、励磁频率700Hz、不控温或反应温度50℃的条件下处理36h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L盐酸调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。
实施例3-2
以10g玉米芯粉为原料,以0.75mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至132.3mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300 mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压300V、励磁频率700Hz、不 控温或反应温度50℃的条件下处理36h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L 盐酸调节反应混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含 量[2]。
对比例3-1
以10g玉米芯粉为原料,以0.75mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至132.3mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300 mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、反应温 度50℃的条件下处理18h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L盐酸调节反应 混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。
对比例3-2
以10g玉米芯粉为原料,以0.25mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至101.8mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,在蠕动泵的作用下以300 mL/min的流速泵入感应电场反应器的玻璃弹簧管中,在励磁电压0V、励磁频率0Hz、反应温 度50℃的条件下处理36h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L盐酸调节反应 混合液酸碱度至8.0以终止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。
对比例3-3
以10g玉米芯粉为原料,以0.75mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至132.3mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,50℃恒温水浴条件下处理36 h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L盐酸调节反应混合液酸碱度至8.0以终 止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。
对比例3-4
以10g玉米芯粉为原料,以0.25mol/L氢氧化钠溶液为化学反应试剂(400mL),添加FeCl3调整反应介质电导率至101.8mS/cm后,将混合液置于储液瓶中,80℃恒温水浴条件下处理36 h。反应完成后,将水解产物冷却至室温,用1.0mol/L盐酸调节反应混合液酸碱度至8.0以终 止反应。离心后,利用DNS法测定上清液中的还原糖含量[2]。
表1电场对生物质化学改性的强化作用
经测定,上述实施例及对比例中反应液中还原糖含量(酸解体系、碱处理体系)以及产物的多 分散系数如表1所示,可以看出通过本发明的磁感应电场强化生物质化学反应,可同时促进传 热传质,使得生物质材料与化学试剂间快速、定向碰撞,从而增加化学反应的效率和选择性。 相较于对比例,本发明利用将物理法与化学法相结合,其生产步骤简单,具有反应条件温和、 反应速率快、化学试剂用量少等有益效果,化学反应程度可控、产物均一性好、生物可降解。
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Claims (10)
1.一种基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:生物质材料和化学反应试剂混匀后,加盐调整反应体系电导率值达500μS/cm以上,磁力搅拌混匀后,在泵入磁感应电场技术反应器中,利用所述磁感应电场强化生物质的预处理,反应到达终点后终止化学反应,当反应混合物冷却至25℃后,所得产物经纯化、干燥后,即得生物质的高值化反应产物;所述磁感应电场系统参数为:正弦交流电;励磁电压10-300V;励磁频率50-1000Hz;样品流速5-300mL/min;处理温度25-100℃;处理时间0.5-60h;其中,所述的生物质材料选自纯淀粉、纯纤维素或主要成分为淀粉、纤维素的农副产品;所加化学反应试剂应带电荷,选自酸、碱、盐中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所述的主要成分为淀粉、纤维素的农副产品选自马铃薯皮、甘蔗渣、玉米芯、果皮。
3.根据权利要求1所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所述的生物质材料在反应体系中的浓度为10-30%(w/v)。
4.根据权利要求1所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所加化学反应试剂选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠、碳酸氢钠、金属盐、离子液中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所述的盐为金属盐,优选氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化铁、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所述的盐在反应体系中的浓度为0.5-9%(w/v)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:当生物质为纯淀粉或淀粉基农副产品时,所述磁感应电场系统参数为:正弦交流电;励磁电压75-300V;励磁频率400-1000Hz;样品流速150-300mL/min;处理温度45-60℃;处理时间0.5-4h。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:当生物质为纯纤维素或纤维素基农副产品时,所述磁感应电场系统参数为:正弦交流电;励磁电压150-300V;励磁频率550-700Hz;样品流速150-300mL/min;处理温度50-90℃;处理时间12-60h。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:当生物质为主要成分为淀粉、纤维素的农副产品时,在预处理前需干燥至水分含量低于6%,粉碎过0.3-0.5mm筛网。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的基于电迁移效应的生物质预处理方法,其特征在于:所述的磁感应电场技术反应器为CN201811607051.5中保护的间歇式感应热反应器。
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