CN117800826B - 一种生物质制备乳酸的工艺 - Google Patents
一种生物质制备乳酸的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117800826B CN117800826B CN202410234846.5A CN202410234846A CN117800826B CN 117800826 B CN117800826 B CN 117800826B CN 202410234846 A CN202410234846 A CN 202410234846A CN 117800826 B CN117800826 B CN 117800826B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignin
- biomass
- hours
- solution
- lactic acid
- 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.)
- Active
Links
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 126
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 186
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 256
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 125
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 116
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 106
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 84
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 84
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 82
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 68
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 63
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 63
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 62
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 50
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 46
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 43
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 42
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 42
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 42
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 41
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 41
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 41
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 25
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 25
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 24
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 23
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 23
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 21
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 21
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 claims description 21
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 20
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 20
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims description 2
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 claims description 2
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims description 2
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims description 2
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
Abstract
本发明属于化学制备领域，具体涉及一种生物质制备乳酸的工艺，先制备脱脂生物质；将部分脱脂生物质碳化，同时进行改性负载，制得改性生物炭；再取剩余脱脂生物质进行分离，得到木质素和糖化溶液，然后对部分木质素改性，得改性木质素；按配比使改性生物炭和改性木质素对糖化溶液中的糖催化制备乳酸；本发明的生物质制备乳酸的工艺，原料来源简单易得，生态环保，且乳酸产率高。
Description
技术领域
本发明属于化学制备领域，具体涉及一种生物质制备乳酸的工艺。
背景技术
随着国际化的逐渐深入，咖啡消费进一步普及，国内咖啡消费量逐年上升。咖啡产生的咖啡渣占咖啡质量的近90%，大量咖啡渣的产生会对环境带来压力，但其本身也是一种巨大的生物质资源，众多研究者致力于寻求高效利用咖啡渣的方法。乳酸是一种多用途的精细化学药品，需求量仅次于柠檬酸。现有的制备乳酸的方法主要是将成分较为单一的秸秆作为纤维素来源，进行酶水解发酵制备乳酸。但咖啡渣中除了有纤维素和半纤维素，还有大量木质素、脂质，以及蛋白质、多酚等多种物质，使用酶水解会产生大量副产物。并且常规秸秆的纤维素结构与咖啡渣不同，绝大部分的秸秆处理方法无法应用在咖啡渣上。
发明内容
本发明主要提供了一种利用木质素含量较多，纤维较短的生物质制备乳酸的工艺，可对木质素进行利用，低成本且环保。其技术方案如下：
一种生物质制备乳酸的工艺，步骤包括：先制备脱脂生物质；将部分脱脂生物质碳化，同时进行改性负载，制得改性生物炭；再取剩余脱脂生物质进行分离，得到木质素和糖化溶液，然后对部分木质素改性，得改性木质素；按配比使改性生物炭和改性木质素将糖化溶液中的糖类催化制备乳酸。
进一步的，所述生物质选自咖啡渣、甘蔗渣、花生壳和黄豆壳中的一种。
进一步的，在催化制备乳酸时，所述改性生物炭和改性木质素的质量比为1：1.5~2，所述改性木质素与糖化溶液的干物质的质量比为1：20~25。
进一步的，包括以下步骤：
a．将生物质置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡10~12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇体积含量为50~60%，继续浸泡3~8h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂生物质；
b．在氮气气氛下，将部分脱脂生物质在700~800℃下碳化1~2h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20~30%，继续反应0.5~1h，得碳化生物质；
c．取部分脱脂生物质与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3~8℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
d．将氯化锌、氧化锌与木质素混合，得混合粉末，加水使混合粉末湿润，以300~400rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，然后将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
e．将改性生物炭和改性木质素与糖化溶液混合，在120~150℃条件下反应3~5h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
进一步的，步骤c所述脱脂生物质与氯化铁的质量比为1：8~12。
进一步的，步骤d所述氯化锌与氧化锌质量比为1：5~8；所述氧化锌与木质素的质量比为1：100~150；所述混合粉末与水的质量比为1：2.5~3。
进一步的，在将木质素进行改性前，需要对其进行预处理，步骤包括：将木质素和研磨液放入球磨槽中，加入10~100 个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10~20 min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20~30 min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥。
进一步的，所述研磨液包括0.5~0.8mol/L的磷酸；所述木质素和研磨液的质量比为1：2~2.5。
进一步的，所述改性生物炭的制备包括以下步骤：制备钛酸四丁酯乙醇溶液，将碳化生物质置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性生物炭。
进一步的，所述钛酸四丁酯乙醇溶液的浓度为1~1.2mol/L；所述钛酸四丁酯与冰醋酸的物质的量之比为1：3~4；所述钛酸四丁酯与碳化生物质的质量比为1：80~100。
采用上述方案，本发明方法具有以下优点：
本发明的制备乳酸的工艺，乳酸产率达到60%以上，具有极大的工业化应用前景。
本发明使用生物质制备改性生物炭和改性木质素，形成催化剂，形成对生物质的充分利用，在将木质素和纤维素进行必要的分离后，还对木质素进行再利用，减少更多催化材料的引入，还省去了另外增加木质素的成本。
本发明将钛、锌负载于生物炭和木质素上，通过钛、铁、锌的协同作用，配合生物炭和木质素，产生良好的催化活性和反应选择性，催化糖类高选择性地制备乳酸。
本发明使用化学方法将生物质制备成乳酸，避免了常规制备方法中高成本的纤维素酶的使用，也避免了发酵生产乳酸时pH降低及乳酸对发酵的抑制等问题，成本低。
本发明在碳化时通入二氧化碳气体，与内部残余水反应，加快反应进程，控制碳化程度，减少副反应的发生，使碳化生物质的结构更加均匀，负载能力更强，催化活性更高。
本发明对木质素进行预处理，使木质素形成微解聚，提高木质素的表面积和表面活性，提高其负载能力和催化活性。
本发明使用的催化剂是来源于生物质的改性生物炭和改性木质素，且实现了木质素含量较高的咖啡渣等生物质的充分利用，缓降了农林废弃物带来的环境问题。
本发明，原料丰富，成本低，制备条件温和，制备工艺简单、易操作成本低杂质少，降低了工艺门槛，也更符合环保可持续原则。
具体实施方式
实施例1：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例2：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在30%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例3：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应1h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例4：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将100倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例5：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：12的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例6：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至8℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例7：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2.5的质量比将木质素和0.8mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100 个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例8：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨20min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨30min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例9：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：8的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例10：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入150倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例11：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：2的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例12：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素25倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例13：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在120℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例14：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在150℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例15：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应3h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例16：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应5h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
对比例1：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的脱脂咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡渣；
（3）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（4）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（5）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（6）以1：1.5的质量比将改性咖啡渣和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
对比例2：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化1.5h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20%，继续反应0.5h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（6）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
对比例3：（1）将咖啡渣置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇含量（v/v）为50~60%，继续浸泡5h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂咖啡渣；
（2）在氮气气氛下，将部分脱脂咖啡渣在750℃下碳化4h，得碳化咖啡渣；
（3）取钛酸四丁酯制备1.2mol/L的钛酸四丁酯乙醇溶液，将80倍于钛酸四丁酯质量的碳化咖啡渣置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将3~4倍于钛酸四丁酯物质的量的冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性咖啡炭；
（4）以1：8的质量比取部分脱脂咖啡渣与氯化铁混合，搅拌均匀。然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
（5）以1：2的质量比将木质素和0.5mol/L的磷酸研磨液放入球磨槽中，加入10~100个磨球，在密封条件下，以300~400 rpm研磨10min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥，得预处理后的木质素；
（6）以1：5的质量比将氯化锌与氧化锌混合，再加入100倍于氧化锌质量的处理后的木质素，得混合粉末；于混合粉末中加2.5~3倍质量的水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，再将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
（7）以1：1.5的质量比将改性咖啡炭和改性木质素混合，并置于干物质的质量为改性木质素20倍的糖化溶液中混合，在140℃条件下反应4h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
实施例样品测试：
用液相色谱仪测出乳酸含量。计算乳酸质量和糖化溶液的干物质的质量比，得到乳酸的产率。结果如下：
各实施例的乳酸产率都在60%以上，且变化幅度小，说明本发明的工艺复现率高，可控性强。相比于实施例1，实施例2的咖啡渣在碳化过程中，二氧化碳的浓度更高，产率更高，实施例3的二氧化碳参与时间更长，产率略有提升，但提升不明显，可能提升效果已经接近饱和。对比例3在碳化过程中没有二氧化碳的参与，碳化时间需要延长，且即便延长后，其产率也有明显下降。而对比例1没有对咖啡渣进行碳化，其负载能力与催化能力下降，乳酸产率断崖式减小，说明钛和咖啡炭对产乳酸的进程有明显的催化作用。实施例4的更低的钛酸四丁酯浓度是为了增加溶剂乙醇的含量，保证反应的充分进行。实施例4的碳化咖啡渣含量更高，产率有所增加，可能是反应时更多的碳化咖啡渣催化作用增加，并且对钛的吸附负载能力更强，相比于实施例1的钛含量减少不明显，结合没有对咖啡渣进行碳化的对比例1更能证明碳化咖啡渣对产率的提升作用；但结合误差来看，实施例4的产率增加幅度较小，与碳化咖啡渣增加量不成正比，可能是实施例4钛的含量略有减小造成的。实施例5的氯化铁含量更高，留于溶液中参与生产乳酸的催化，产率也有明显增加。实施例6降温所达温度略高，将木质素分离不彻底，糖化溶液中杂质更多，乳酸产率下降明显。实施例7在将木质素进行预处理时，磷酸含量更高，但乳酸产率并没有升高反而略有下降，可能是磷酸量达到一定程度之后，会使木质素的结构过于疏松，反而影响负载和催化能力。
实施例8预处理时研磨时间更长，木质素的比表面积更大，负载能力和催化能力更强，乳酸产率升高。相对应的，对比例2没有对木质素进行预处理，乳酸产率下降明显，说明预处理的步骤对木质素的负载和催化活性的提升具有明显的正面影响。实施例9的氯化锌比例更小，产率略有下降，可能是氯化锌的减少不利于氧化锌进入并负载于木质素内部，氧化锌负载量减少。实施例10木质素负载的锌减少，乳酸产率明显下降。实施例11的改性木质素含量更高，锌相比于钛的相对添加量也更高，但乳酸的产率并没有升高，反而减小了，结合实施例10来看，锌和钛之间具有协同增效的作用，单独增加和减少锌的加入量，均会改变锌和钛之间的比例，影响催化效果。实施例12的催化剂加入量相对更少，产率明显下降。实施例13的反应温度降低对乳酸产率影响较大，但实施例14的温度升高，产率提升不明显，说明一味提高温度并不能一直提升产率。实施例15的催化反应时间短，产率明显下降，但反应时间更长的实施例16的产率并没有明显提升，可能是催化已经接近饱和。
Claims (7)
1.一种生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，步骤包括：先制备脱脂生物质；将部分脱脂生物质碳化，同时进行改性负载，制得改性生物炭；再取剩余脱脂生物质进行分离，得到木质素和糖化溶液，然后对部分木质素改性，得改性木质素；按配比使改性生物炭和改性木质素将糖化溶液中的糖类催化制备乳酸；
具体包括以下步骤：
a．将生物质置于5wt%的氢氧化钠溶液中浸泡10~12h，然后于反应体系中加入乙醇，调节体系中乙醇体积含量为50~60%，继续浸泡3~8h，用水洗涤过滤至中性后，得脱脂生物质；
b．在氮气气氛下，将部分脱脂生物质在700~800℃下碳化1~2h，然后通入二氧化碳气体，使体系中二氧化碳的浓度保持在20~30%，继续反应0.5~1h，得碳化生物质；
c．制备钛酸四丁酯乙醇溶液，将碳化生物质置于钛酸四丁酯乙醇溶液中，搅拌均匀，得混合液；然后边搅拌，边将冰醋酸缓慢加入混合液中，搅拌反应1.5~2.5 h；过滤后，在氮气气氛中，500~550℃下煅烧2~3h，得改性生物炭；
d．取部分脱脂生物质与氯化铁混合，搅拌均匀，然后，在90~95℃，300~400 rpm下反应2~3h，反应完成后，将反应体系迅速降至3~8℃；采用乙酸乙酯从均相溶液中提取木质素，并收集下层糖化溶液；
e．将木质素和研磨液放入球磨槽中，加入10~100 个磨球，在密封条件下，以300~400rpm研磨10~20 min；然后加入碳酸氢钠，调节体系pH为中性，继续研磨20~30 min后，过滤并用水洗涤，40~60℃干燥；
f．将氯化锌、氧化锌与木质素混合，得混合粉末，加水使混合粉末湿润，以300~400 rpm研磨0.5~1h，得混合浆液，然后将混合浆液在120 ℃条件下反应6h，得改性木质素；
g．将改性生物炭和改性木质素与糖化溶液混合，在120~150℃条件下反应3~5h后，加入去离子水，离心后收集上层液体，经提纯后得乳酸。
2.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，所述生物质选自咖啡渣、甘蔗渣、花生壳和黄豆壳中的一种。
3.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，在催化制备乳酸时，所述改性生物炭和改性木质素的质量比为1：1.5~2，所述改性木质素与糖化溶液的干物质的质量比为1：20~25。
4.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，步骤c所述脱脂生物质与氯化铁的质量比为1：8~12。
5.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，步骤d所述氯化锌与氧化锌质量比为1：5~8；所述氧化锌与木质素的质量比为1：100~150；所述混合粉末与水的质量比为1：2.5~3。
6.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，所述研磨液包括0.5~0.8mol/L的磷酸；所述木质素和研磨液的质量比为1：2~2.5。
7.根据权利要求1所述的生物质制备乳酸的工艺，其特征在于，所述钛酸四丁酯乙醇溶液的浓度为1~1.2mol/L；所述钛酸四丁酯与冰醋酸的物质的量之比为1：3~4；所述钛酸四丁酯与碳化生物质的质量比为1：80~100。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410234846.5A CN117800826B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种生物质制备乳酸的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410234846.5A CN117800826B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种生物质制备乳酸的工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117800826A CN117800826A (zh) | 2024-04-02 |
| CN117800826B true CN117800826B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=90432326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410234846.5A Active CN117800826B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种生物质制备乳酸的工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117800826B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102603512A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 厦门大学 | 乳酸的制备方法 |
| WO2012100375A1 (zh) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种秸秆半纤维素制备生物基产品及其组分全利用的方法 |
| CN108658747A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-16 | 贵州理工学院 | 一种钨基固体酸在生物质糖类制备乳酸及乳酸酯中的应用 |
| CN109627455A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-16 | 湖南绿燊环保科技有限公司 | 改性木质素及其制备方法、生物质阻燃剂及其制备方法、改性聚乳酸及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201406366D0 (en) * | 2014-04-09 | 2014-05-21 | Plaxica Ltd | Biomass processing method |
-
2024
- 2024-03-01 CN CN202410234846.5A patent/CN117800826B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012100375A1 (zh) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种秸秆半纤维素制备生物基产品及其组分全利用的方法 |
| CN102603512A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 厦门大学 | 乳酸的制备方法 |
| CN108658747A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-16 | 贵州理工学院 | 一种钨基固体酸在生物质糖类制备乳酸及乳酸酯中的应用 |
| CN109627455A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-16 | 湖南绿燊环保科技有限公司 | 改性木质素及其制备方法、生物质阻燃剂及其制备方法、改性聚乳酸及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 木质纤维素生产L-乳酸新方法研究;王康;中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑;20230215;B018-348页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117800826A (zh) | 2024-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Converti et al. | Wood hydrolysis and hydrolyzate detoxification for subsequent xylitol production | |
| Wilson et al. | Comparative fermentability of enzymatic and acid hydrolysates of steam-pretreated aspenwood hemicellulose by Pichia stipitis CBS 5776 | |
| CA2739704C (en) | Process for producing a sugar solution by combined chemical and enzymatic saccharification of polysaccharide enriched biomass | |
| JP2021524869A (ja) | 繊維系バイオマスに対する総合的な利用方法 | |
| CN109701493B (zh) | 一种氮掺杂生物炭的制备方法 | |
| CN113106127B (zh) | 一种提高杨木同步糖化发酵乙醇产率的方法 | |
| AU2010242521A1 (en) | Method for producing sugars from lignocellulosic biomass, comprising the step of alcoholic-alkaline delignification in the presence of H2O2 | |
| CN113106128B (zh) | 一种高浓度杨木同步糖化发酵制备乙醇的方法 | |
| US10030236B2 (en) | Process for the production of an enzymatic cocktail using liquid residues from a process for the biochemical conversion of lignocellulosic materials | |
| Zhan et al. | Enhancing the potential production of bioethanol with bamboo by γ-valerolactone/water pretreatment | |
| CN117800826B (zh) | 一种生物质制备乳酸的工艺 | |
| CN112708643A (zh) | 一种利用秸秆资源制备微生物油脂的方法 | |
| CN113614239A (zh) | 处理木质纤维素生物质的方法 | |
| CN115818640A (zh) | 一种高介孔孔容和低灰分的湿法磷酸活性炭的制备方法 | |
| WO2022060294A1 (en) | A method of pre-treating biowaste | |
| CN113636536A (zh) | 一种木质纤维废弃物水热炭化联产生物甲烷的方法 | |
| CN102864180A (zh) | 从麦糟中同时制备阿魏酸、低聚木糖及乙醇的方法 | |
| Perego et al. | Acid hemicellulose hydrolysates: Physical treatments and continuous immobilized-cell fermentations | |
| Pangsang et al. | High ethanol production from oil palm empty fruit bunch pretreated by hot-compressed water technique | |
| KR101412351B1 (ko) | 전체 전처리물 발효법을 이용하여 목질계 바이오매스에서 에탄올을 생산하는 방법 | |
| WO2013103086A1 (ja) | 単糖の製造方法及び製造装置並びにエタノールの製造方法及び製造装置 | |
| CN115678920B (zh) | 一种高固含量纤维素发酵乙醇的方法 | |
| CN112591745B (zh) | 一种高效提升生物炭电子交换能力的方法 | |
| Soni et al. | Potato peels to bioethanol: evaluation of different pre-treatment strategies for low-cost saccharification using in-house produced multi-enzyme system | |
| CN117487864A (zh) | 一种生物质发酵中固体残渣的处理方法 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240424 Address after: 225300 No. 8 East Spring Road, Jiangsu, Taizhou Applicant after: TAIZHOU POLYTECHNIC College Country or region after: China Address before: 225300 Building 2, Fengan road standard workshop, diaopu street, Gaogang District, Taizhou City, Jiangsu Province Applicant before: TAIZHOU XINLIAN CHENGRUN BIOTECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |