CN115787343A - 采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素复合肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素的方法，包括以下步骤：前处理、蒸煮预处理、固液分离、固形物利用和混合液利用五个步骤。所述蒸煮预处理步骤的预处理反应试剂中，氧化剂的加入有助于氨与木质素发生反应，提升木质素粉的肥效；亚铁离子有助于进一步提升氧化剂利用效率，而且其本身也可以作为肥料施用；若氧化剂加入较多，可不添加亚铁离子。亚硫酸钠的加入，可以同时提升蒸煮处理的脱木素效率和改善细小纤维的酶解效率。本申请还提供了采用前述粉状木质素制备木质素复合肥的方法。本发明所述的采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，不但实现了木质纤维素的全组分利用，而且原料成本低，环境友好，产业应用前景良好。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体涉及采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆和木质素复合肥的方法。所述方法基于预处理对木质纤维类生物质组分进行改性、分离和高值化利用，实现了木质纤维生物质综合利用且经济可行。
背景技术
木质纤维类生物质资源是天然植物通过光合作用将太阳能转化为化学能的载体，它是可再生资源的重要组成部分。生物质是唯一的可再生碳源，也是理论上的“零碳排放”资源。我国有着丰富的生物质资源，玉米、水稻、小麦等木质纤维资源每年总量可超过9亿吨，是丰富廉价的可再生资源(生物加工过程,2022,20(5):507-520)。利用这些废弃的生物质资源是解决资源和能源瓶颈制约、保障循环经济可持续发展的重要战略。目前，秸秆焚烧问题依然严重，大量木质纤维类农业废弃物被燃烧或者直接废弃，生物质产业的资源化、商品化利用程度低。如何实现生物质的有效利用依然是世界性难题。
木质纤维类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。目前，研究人员就其利用进行了深入研究，并取得了许多成果；但这些利用方式主要围绕木质纤维的单一组分进行高效利用。关于纤维素制备乙醇，目前已经报道的预处理方法包括蒸汽爆破预处理(天津科技大学学报,2021,36(2):1-7)、酸性预处理(中国造纸，2020,39(3)：35-43)和双螺杆挤压预处理木质纤维(江西农业学报，2022,34(2):27-35)等。这些预处理技术可以提高纤维素的酶解效率，获得大量可发酵糖，但是没有关于木质素或者残余物质利用的记载。因此，现有技术中木质纤维生物质利用存在的问题主要有以下几个方面：(1)各组分未能有效利用，木质素主要作为低价值燃烧物；(2)产品单一，只生产发酵糖，产业链无法有效延伸；(3)未能根据木质纤维生物质的结构特点进行设计技术路线，现有的利用技术难以实现有效整合，经济性差。因此，突破现有的木质纤维生物质利用模式，结合预处理技术剖析各组分的潜在利用价值，实现全组分综合利用，对木质纤维素的高值化利用具有重大意义。
发明内容
针对现有技术中木质纤维素难以实现有效利用的现状，本发明提供一种利用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素复合肥的生物质综合利用技术方案，不但解决了生物质相关产业规模化生产难以实施的问题，而且实现了木质纤维素的高价值利用，应用前景广阔。
本发明的技术方案：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，包括以下步骤：
(1)前处理：将木质纤维生物质切断至3-10cm，清洗后备用。其中，所述的木质纤维生物质是秸秆、玉米芯、麦秆或废树枝；所述清洗采用水膜除尘的方法，具体为采用喷淋水清洗木质纤维生物质。水膜除尘过程中喷淋水洗出悬浊液上层的生物质碎屑，可分离后用作有机肥，去除沙尘的悬浊液则继续循环使用。
(2)蒸煮预处理：按照固液比1:4-1:10，向步骤(1)得到的木质纤维生物质中加入预处理反应试剂，在100-140℃的温度条件下蒸煮处理40-120min得到反应物；其中，所述预处理反应试剂中氨水浓度为10-25wt％、亚铁离子浓度0-0.01wt％、适量亚硫酸钠以及氧化剂；其中，亚硫酸钠为生物质原料重量的2-10wt％。所述预处理反应试剂中，氧化剂的加入有助于氨与木质素发生反应，提升木质素粉的肥效；亚铁离子有助于进一步提升氧化剂利用效率，而且其本身也可以作为肥料施用；若氧化剂加入较多，可不添加亚铁离子。亚硫酸钠的加入，可以同时提升蒸煮处理的脱木素效率和改善细小纤维的酶解效率。
所述的氧化剂为氧气或者双氧水。采用氧气为氧化剂时，具体操作为：将氧气通入密闭反应装置中，直至压力为0.6-1.5MPa，然后进行蒸煮预处理。采用过氧化氢作为氧化剂时，预处理反应试剂中过氧化氢的浓度为0.5-2wt％，蒸煮处理的温度不高于120℃，处理时间小于90min。
(3)将步骤(2)得到的反应物进行固液分离，得到含有木质素的黑液和纤维素为主的固体；将固体清洗中性备用，清洗后的水洗液与黑液混合，得到混合液，备用。
(4)将步骤(3)得到的固体进行磨浆和分级筛分，得到长纤维和细小纤维；磨浆的物料浓度为4-10％，分级筛分的筛网孔径为16-60目。其中，长纤维的长度为0.5-5mm，用作纸浆。细小纤维的长度小于0.5mm，经过酶解制糖；具体步骤为：配置浓度为5-25％的细小纤维浆液，添加纤维素酶2-10FPU/g纤维素，在40-50℃下酶解糖化24-48h，反应结束后固液分离，得到糖液以及酶解渣。酶解渣可用作有机肥，或者和木质素粉肥混合一起用于制备复合肥。
(5)将步骤(3)中得到的混合液加热浓缩，至固形物含量为25-40wt％，干燥，得到含氮元素的粉状木质素。其中，混合液加热浓缩的同时，可以同步回收氨气。这些粉状木质素的主要成分为氨化木质素，伴有少量纤维素、半纤维素、无机灰分以及木质素和半纤维素的小分子降解产物。
采用如前所述的方法制备得到的粉状木质素在制备木质素复合肥中的应用；木质素作为保护剂，可提高肥料的肥效和利用效率，具有较高的应用价值。具体为：称取粉状木质素为40-80份、磷肥25-35份、钾肥25-35份，氮肥0-15份，混合均匀后造粒、烘干、冷却，即得到木质素复合肥。氮肥可以只用木质素，也可以根据需要添加少量其它类型氮肥。
其中，所述的磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二氢钙、钙镁磷肥、磷矿粉中的任意一种或者几种的混合物；所述的钾肥为硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾、钾石盐中的任意一种或者几种的混合物；所述的氮肥为硫酸铵、尿素、碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸铵、硝酸铵中的任意一种或者几种的混合物。
优选的是，所述木质素复合肥中还包括适量步骤(4)得到的酶解渣，所述酶解渣的用量为肥料重量的0-30wt％。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，不但实现了木质纤维素的全组分利用，而且该过程产生的氨可以回收利用，无废水排放，环境友好。
(2)本发明所述的方法工艺简单，采用的原料成本低，且经过简单回收及可重复利用，产业应用前景良好。
(3)本发明所述的方法得到的木质素含有有益的氮元素、半纤维素和降解的小分子产物，无需进一步改性，可直接作为复合肥的核心材料使用，有助于获得性能优良的肥料。
附图说明
附图1是使用实施例1及对比实施例1制备的复合肥的植株照片；
附图2是使用实施例1及对比实施例1制备的复合肥的植株叶长宽对比图；
附图3是使用实施例1及对比实施例1制备的复合肥的植株生物量对比图；
附图4是使用实施例1及对比实施例2制备的复合肥的植株叶长宽对比图；
附图5是使用实施例1及对比实施例2制备的复合肥的植株生物量对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素
将玉米芯打碎切断至4cm左右，然后水洗除尘；对除尘后的物料进行蒸煮预处理。蒸煮预处理的具体步骤为：按照固液比1:5，向前述除尘后的物料中加入预处理反应试剂，在110℃的温度条件下蒸煮处理90min得到反应物。其中，所述预处理反应试剂中氨水浓度为15wt％、亚铁离子浓度0.0025wt％、适量亚硫酸钠以及氧化剂。其中，亚硫酸钠为生物质原料重量的10wt％；采用过氧化氢作为氧化剂，预处理反应试剂中过氧化氢的浓度为0.5wt％。蒸煮结束后进行固液分离，得到黑液和纤维固体；随后进入3级逆流置换洗涤设备，洗液和黑液混合后得到混合液，其中固形物的浓度约为80g/L。
将前述混合液中的固形物送入高浓磨浆机，在浆浓8％下进行磨浆处理。磨浆后的物料按照比例稀释至50g/L，送入筛网孔径为30目的纤维筛分装置，得到长纤维和含有细小纤维的悬浮液；再将含有细小纤维的悬浮液固液分离，得到细小纤维和滤液。其中，滤液用作稀释水对磨浆后的物料进行稀释循环使用；长纤维送入纤维浓缩装备脱水后，作为纸浆使用；磨浆、细小纤维和长纤维滤液均可用作回水使用；细小纤维送入酶解罐进行糖化。将细小纤维配成浓度为12wt％的浆液，添加纤维素酶10FPU/g纤维素，在酶解罐中进行酶解糖化，酶解温度为50℃，酶解时间为48h，总糖得率为93％，反应结束后对料液进行固液分离，得到糖液以及酶解残渣；其中酶解残渣作为有机肥直接施用。
蒸煮反应结束后的混合液进行加热浓缩，得到固含量为30％液体(同步回收氨气)；随后进行喷雾干燥，得到粉状含氮木质素。采用元素分析可知，所述木质素中氮元素的含量约为10％。将粉状含氮木质素、硫酸钾和磷酸二氢钙按比例混合、造粒，制成木质素复合肥。以重量份计，所制备得到的木质素复合肥中，含氮木质素为80份、硫酸钾30份、磷酸二氢钙35份，不额外添加氮肥。木质素复合肥的生产按常规复合肥生产工艺，即配料、搅拌、造粒、颗粒烘干、冷却、包装即得。
实施例2：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素
与实施例1不同的是，将麦秆切断至6cm左右，然后水洗除尘；对除尘后物料进行蒸煮预处理。蒸煮预处理的具体条件为：液固比1：10、处理温度140℃、处理时间40min；预处理试剂中，氨水浓度25％、不添加亚铁离子，亚硫酸钠用量为生物质原料重量的2wt％，采用氧气为氧化剂，具体操作为：将氧气通入密闭反应装置中，直至压力为1.5Mpa。蒸煮结束后进行固液分离，得到黑液和纤维固体；随后进入3级逆流置换洗涤设备，洗液和黑液混合后得到混合液，其中固形物的浓度约为70g/L。
将前述混合液中的固形物送入高浓磨浆机，在浆浓8％下进行磨浆处理。磨浆后物料按照比例稀释至50g/L，送入筛网孔径为30目的纤维筛分装置，得到长纤维和含有细小纤维的悬浮液；再将含有细小纤维的悬浮液固液分离，得到细小纤维和滤液。其中，滤液用作稀释水对磨浆后的物料进行稀释循环使用；长纤维送入纤维浓缩装备脱水后，作为纸浆使用；磨浆、细小纤维和长纤维滤液均可用作回水使用；细小纤维送入酶解罐进行糖化。将细小纤维配成浓度为10wt％的浆液，添加纤维素酶10FPU/g纤维素，在酶解罐中进行酶解糖化，酶解温度为50℃，酶解时间为48h，总糖得率为89％，反应结束后对料液进行固液分离，得到糖液以及酶解残渣；其中酶解残渣作为有机肥直接施用。
蒸煮反应结束后的混合液进行加热浓缩，得到固含量为30％的液体(同步回收氨气)，随后进行喷雾干燥，得到粉状含氮木质素。采用元素分析可知，所述木质素中氮元素的含量约为12％。将粉状含氮木质素、硫酸钾、磷酸二氢钙和尿素按比例混合、造粒，制成木质素复合肥。以重量份计，所制备得到的木质素复合肥中，含氮木质素为50份、硫酸钾35份、磷酸二氢钙30份、尿素10份。
实施例3：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素
与实施例1不同的是，将甘蔗渣打散切断至3cm左右，然后水洗除尘；对除尘后物料进行蒸煮预处理。蒸煮预处理的具体条件为：液固比1：5、处理温度100℃、处理时间120min；预处理试剂中，氨水浓度15％、亚铁离子浓度为0.01wt％、亚硫酸钠用量为生物质原料重量的4wt％、，采用过氧化氢作为氧化剂，过氧化氢的浓度为2wt％。蒸煮结束后进行固液分离，得到黑液和纤维固体，随后进入3级逆流置换洗涤设备，洗液和黑液混合后得到混合液，其中固形物的浓度约为80g/L。
将前述混合液中的固形物送入高浓磨浆机，在浆浓10％下进行磨浆处理。磨浆后物料按照比例稀释至40g/L，送入筛网孔径为30目的纤维筛分装置，得到长纤维和含有细小纤维的悬浮液；再将含有细小纤维的悬浮液固液分离，得到细小纤维和滤液。其中，滤液用作稀释水对磨浆后的物料进行稀释循环使用；长纤维送入纤维浓缩装备脱水后，作为纸浆使用；磨浆、细小纤维和长纤维滤液均可用作回水使用；细小纤维送入酶解罐进行糖化。将细小纤维配成浓度为9wt％的浆液，添加纤维素酶8FPU/g纤维素，在酶解罐中进行酶解糖化，酶解温度为45℃，酶解时间为48h，总糖得率为88％，反应结束后对料液进行固液分离，得到糖液以及酶解残渣；其中酶解残渣作为有机肥直接施用。
蒸煮反应结束后的混合液进行加热浓缩，得到固含量为30％的液体(同步回收氨气)，随后进行喷雾干燥，得到粉状含氮木质素。采用元素分析可知，所述木质素中氮元素的含量约为9％。将粉状含氮木质素、氯化钾、磷矿粉按比例混合、造粒，制成木质素复合肥。以重量份计，所制备得到的木质素复合肥中，含氮木质素为80份、氯化钾28份、磷矿粉30份，不额外添加氮肥。
实施例4：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素
与实施例1不同的是，将玉米秸秆切断至10cm左右，然后水洗除尘；对除尘后物料进行蒸煮预处理。蒸煮预处理的具体条件为：液固比1：5、处理温度120℃、处理时间100min；预处理试剂中氨水浓度10％、亚铁离子浓度为0.003wt％，亚硫酸钠用量为生物质原料重量的3wt％，采用氧气为氧化剂，具体操作为：向密闭装置中通入氧气压力至0.6MPa。蒸煮结束后进行固液分离，得到黑液和纤维固体，随后进入3级逆流置换洗涤设备，洗液和黑液混合后得到混合液，其中固形物的浓度约为70g/L。
将前述混合液中的固形物送入高浓磨浆机，在浆浓4％下进行磨浆处理。磨浆后物料按照比例稀释至50g/L送入筛网孔径为30目的纤维筛分装置，得到长纤维和含有细小纤维的悬浮液；再将含有细小纤维的悬浮液固液分离，得到细小纤维和滤液。其中，滤液用作稀释水对磨浆后的物料进行稀释循环使用；长纤维送入纤维浓缩装备脱水后，作为纸浆使用；磨浆、细小纤维和长纤维滤液均可用作回水使用；细小纤维送入酶解罐进行糖化。将细小纤维配成浓度为8wt％的浆液，添加纤维素酶5FPU/g纤维素，在酶解罐中进行酶解糖化，酶解温度为50℃，酶解时间为48h，总糖得率为87％，反应结束后对料液进行固液分离，得到糖液以及酶解残渣；其中酶解残渣作为有机肥直接施用。
蒸煮反应结束后的混合液进行加热浓缩，得到固含量为30％的液体(同步回收氨气)，随后进行喷雾干燥，得到粉状含氮木质素。采用元素分析可知，所述木质素中氮元素的含量约为9％。将粉状含氮木质素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸铵按比例混合、造粒，制成木质素复合肥。以重量份计，所制备得到的木质素复合肥中，含氮木质素为40份、硫酸钾28份、钙镁磷肥32份，硫酸铵15份。
实施例5：采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及粉状木质素
与实施例1不同的是，将废树枝切断至2cm左右，然后水洗除尘；对除尘后物料进行蒸煮预处理。蒸煮预处理的具体条件为：液固比1：6、处理温度120℃、处理时间100min；预处理试剂中，氨水浓度20％、亚铁离子浓度为0.001wt％，亚硫酸钠用量为生物质原料重量的5wt％，采用过氧化氢作为氧化剂，过氧化氢的浓度为1wt％。蒸煮结束后进行固液分离，得到黑液和纤维固体，随后进入3级逆流置换洗涤设备，洗液和黑液混合后得到混合液，其中固形物的浓度约为80g/L。
将前述混合液中的固形物送入高浓磨浆机，在浆浓8％下进行磨浆处理。磨浆后物料按照比例稀释至50g/L送入筛网孔径为30目的纤维筛分装置，得到长纤维和含有细小纤维的悬浮液；再将含有细小纤维的悬浮液固液分离，得到细小纤维和滤液。其中，滤液用作稀释水对磨浆后的物料进行稀释循环使用；长纤维送入纤维浓缩装备脱水后，作为纸浆使用；磨浆、细小纤维和长纤维滤液均可用作回水使用；细小纤维送入酶解罐进行糖化。将细小纤维配成浓度为8wt％的浆液，添加纤维素酶6FPU/g纤维素，在酶解罐中进行酶解糖化，酶解温度为50℃，酶解时间为48h，总糖得率为87％，反应结束后对料液进行固液分离，得到糖液以及酶解残渣；其中酶解残渣作为有机肥直接施用。
蒸煮反应结束后的混合液进行加热浓缩，得到固含量为30％的液体(同步回收氨气)，随后进行喷雾干燥，得到粉状含氮木质素。采用元素分析可知，所述木质素中氮元素的含量约为11％。将粉状含氮木质素、硫酸钾、磷酸钙按比例混合、造粒，制成木质素复合肥。以重量份计，所制备得到的木质素复合肥中，含氮木质素为70份、硫酸钾32份、磷酸钙32份，不额外添加氮肥。
对比实施例1：
不使用任何氧化剂，按照实施例1中的实验步骤和条件操作，得到的粉状木质素中氮元素含量约为4％，而实施例1中粉状木质素中氮元素的含量约为10％。发明人研究发现，木质素中以化学结合形态存在氮元素的含量，对后续制备复合肥有重要影响；结合态氮元素越多，复合肥的氮元素缓释效果越好、肥效越高。因此，不采用氧化剂制备得到的粉状木质素中，由于结合态氮元素含量的降低，将会影响复合肥中氮元素的缓释效果，从而影响肥效。
对比实施例2：
不使用亚硫酸钠，按照实施例1中的实验步骤和条件操作。蒸煮预处理的脱木素效率会降低，导致黑液中溶解木质素的量会降低；最终洗液和黑液混合后的混合液中，固形物浓度从80g/L降低至60g/L左右。脱木素效果的降低还造成了细小纤维酶解效率的降低，在同样的条件下总糖得率从93％降低至78％。
对比实施例3：
不添加亚铁离子，按照实施例1中的实验步骤和条件操作，得到的粉状木质素中氮元素含量约为6％，而实施例1中粉状木质素中氮元素的含量约为10％。如前所示，粉状木质素中结合态氮元素含量的降低，影响木质素粉的缓释肥效。
实施例6：复合肥使用效果
针对实施例1中制得的木质素复合肥进行盆栽肥效验证。分为4个验证组，具体为：空白对照(无肥料)、木质素复合造粒肥、木质素复合粉肥(木质素肥复合肥不造粒，按照配方混合后直接使用)、常规化肥；每个验证组包括6株盆栽作为平行样品。其中，常规化肥指的是将木质素复合肥中的含氮木质素去掉，用含有同样氮元素量的化肥替代，得到的就是此处使用的常规化肥；木质素复合肥中氮元素的含量为10％。
盆栽实验使用的花盆尺寸为高19cm、口径18cm，土壤采自青岛平度。盆栽实验的具体步骤为：速生568小白菜种子在45℃水中浸泡45min后，用湿润卫生纸包裹，26℃过夜后栽种(每盆栽种1粒种子，每个验证组栽种10盆)；待种子发芽生长1周后，从每个验证组的10个盆栽中挑选生长良好且性状较为均一的5株用作实验；发芽生长40天后，收获采集数据(具体数据采用加和求平均)。施肥方案为：基肥结合生长20天后追肥，基肥和追肥的施用量相同，木质素复合肥单盆单次施肥量为每盆2.06g，常规化肥施肥量按照木质素复合肥的氮磷钾元素重量等量施肥。
实验结果：由图2和图3可知，空白对照组植株的叶长为18.7cm，叶宽为10.5cm，生物量为7g；木质素复合造粒肥植株的叶长为27.8cm，叶宽为17.0cm，生物量为13.2g；木质素复合粉肥植株的叶长为27.5cm，叶宽为16.5cm，生物量为11.7g；常规化肥植株的叶长为27.3cm，叶宽为16.3cm，生物量为9.99g。
由此可知，空白未施肥的植株尺寸矮小，其它三组植株的尺寸差异不大。四组植株生物量的排序为：木素复合肥造粒>木素复合粉肥>常规化肥>空白无肥(图3)。可以明确：与常规化肥相比，采用木质素造粒肥的植株叶长、叶宽相差不大，但生物量具有明显优势，提升了约32.4％；木质素粉肥直接施用优势略小，提升了16.8％。
实施例7：复合肥使用效果对比实施例2：
实施例2-5制备的木质素复合肥进行盆栽肥效验证，以实施例2为例进行说明。实施例2中制得的木质素复合肥的氮元素含量为12％，单次施肥量为1.98g，其它盆栽实验方案细节按照“复合肥使用效果对比实施例1”中的执行。
实验结果：由图4和图5可知，空白对照组植株的叶长为24.9cm，叶宽为15.2cm，生物量为8.2g；木质素复合造粒肥植株的叶长为27.1cm，叶宽为18.2cm，生物量为12.1g；木质素复合粉肥植株的叶长为27.0cm，叶宽为18.7cm，生物量为11g；常规化肥植株的叶长为26.6cm，叶宽为17.6cm，生物量为9.44g。
由此可知，各个施肥植株的尺寸差异不明显，木质素复合肥盆栽的样品尺寸略大。四组植株的生物量排序和实施例6结论相同：木素复合肥造粒>木素复合粉肥>常规化肥>空白无肥；与常规化肥相比，采用木质素造粒肥的植株叶长、叶宽相差不大，但生物量具有明显优势，提升了约28.2％；木质素粉肥直接施用略有优势，提升了16.5％。
综上可知，本发明所述的采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，实现了木质纤维素的全组分利用，而且该过程产生的氨可以回收利用，无废水排放。采用前述方法得到的木质素制备木质素复合肥用于植株种植(以小白菜为例)，植株的叶长和叶宽略有提升，但生物量得到了明显的提升；其中采用木质素造粒肥提升可达32.4％，采用木质素粉肥提升可达16.8％。这说明，前述木质素复合肥与常规化肥相比，不但成本低，而且肥力提升，应用前景广阔，具有重要的产业应用前景和巨大的经济价值。
Claims (10)
1.采用木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法；其特征在于：包括以下步骤：
（1）前处理：将木质纤维生物质切断至3-10 cm，清洗后备用；
（2）蒸煮预处理：按照固液比1:4-1:10，向步骤（1）得到的木质纤维生物质中加入预处理反应试剂，在100-140℃的温度条件下蒸煮处理40-120 min得到反应物；其中，所述预处理反应试剂中氨水浓度为10-25wt%、亚铁离子浓度0-0.01wt%、适量亚硫酸钠以及氧化剂；其中，亚硫酸钠为生物质原料重量的2-10wt%；
（3）将步骤（2）得到的反应物进行固液分离，得到含有木质素的黑液和纤维素为主的固体；将固体清洗中性备用，清洗后的水洗液与黑液混合，得到混合液，备用；
（4）将步骤（3）得到的固体进行磨浆和分级筛分，得到长纤维和细小纤维；其中，长纤维的长度为0.5-5 mm，用作纸浆；细小纤维的长度小于0.5 mm，经过酶解制糖；
（5）将步骤（3）中得到的混合液加热浓缩，至固形物含量为25-40wt%，干燥，得到含氮元素的粉状木质素。
2.根据权利要求1所述的木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，其特征在于：步骤（2）所述的氧化剂为氧气或者双氧水；其中，采用氧气为氧化剂时，具体操作为：将氧气通入密闭反应装置中，直至压力为0.6-1.5 MPa，然后进行蒸煮预处理；采用过氧化氢作为氧化剂时，预处理反应试剂中过氧化氢的浓度为3-8wt%，蒸煮处理的温度不高于120℃，处理时间小于90min。
3.根据权利要求1所述的木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，其特征在于：步骤（4）中，磨浆的物料浓度为4-10%，分级筛分的筛网孔径为16-60目。
4.根据权利要求1所述的木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，其特征在于：步骤（4）中，细小纤维酶解制糖的具体步骤为：配置浓度为5-25%的细小纤维浆液，添加纤维素酶2-10 FPU/g纤维素，在40-50℃下酶解糖化24-48 h，反应结束后固液分离，得到糖液以及酶解渣。
5.根据权利要求1所述的木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，其特征在于：步骤（5）中混合液加热浓缩的同时，同步回收氨气。
6.根据权利要求1所述的木质纤维生物质联产纤维糖、纸浆纤维及木质素的方法，其特征在于：所述的木质纤维生物质是秸秆、玉米芯、麦秆或废树枝；所述清洗采用水膜除尘的方法，具体为采用喷淋水清洗木质纤维生物质。
7.采用权利要求1所述方法制备得到的粉状木质素在制备木质素复合肥中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：具体为：称取粉状木质素为40-80份、磷肥25-35份、钾肥25-35份，氮肥0-15份，混合均匀后造粒、烘干，即得到木质素复合肥。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二氢钙、钙镁磷肥、磷矿粉中的任意一种或者几种的混合物；所述的钾肥为硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾、钾石盐中的任意一种或者几种的混合物；所述的氮肥为硫酸铵、尿素、碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸铵、硝酸铵中的任意一种或者几种的混合物。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的应用，其特征在于：所述木质素复合肥中还包括适量步骤（4）得到的酶解渣，所述酶解渣的用量为肥料重量的0-30wt%。
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