專利名稱：一種生物質(zhì)原料的綜合利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合利用生物質(zhì)原料的方法，具體地說是一種提取生物質(zhì)原料中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)原料以植物體的形式存在，主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中，纖維素占40%左右，半纖維素占25%左右，木質(zhì)素占20%左右，地球上每年由光合作用生成的生物質(zhì)原料總量超過2000億噸，因此生物質(zhì)原料是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。全世界用于紡織造紙的纖維素，每年達(dá)800萬噸。此外，用分離純化的纖維素做原料，可以制造人造絲，賽璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯類衍生物和甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉等醚類衍生物，用于石油鉆井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗滌、石墨制品、鉛筆制造、電池、涂料、建筑建材、裝飾、蚊香、煙草、造紙、橡膠、農(nóng)業(yè)、膠粘劑、塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。在自然界中，木質(zhì)素的儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素，而且每年都以500億噸的速度再生。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約1. 4億噸纖維素，同時(shí)得到5000萬噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品，但迄今為止，超過95%的木質(zhì)素仍以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。事實(shí)上，木質(zhì)素是一種很有價(jià)值的化工原料，高純度的無硫木素可用做酚類樹脂、聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂等聚合物添加劑以及土壤改良劑、農(nóng)藥緩釋劑等，木素應(yīng)用在這些方面可使其附加值遠(yuǎn)高于作為燃料燃燒后回收熱量的附加值。目前，木素主要是作為制漿造紙副產(chǎn)品生產(chǎn)的，例如木素磺酸鹽、硫酸鹽木素等。但這些木素含有硫元素同時(shí)木素純度較低、成分復(fù)雜、分子量分布廣、粘度低、分散度高、加工性能差、幾乎沒有熱塑性能，因而大大限制了其工業(yè)應(yīng)用。因此選用合適的工藝在不破壞纖維素、半纖維素和木質(zhì)素活力的前提下，最大限度的將三者分離且提取已經(jīng)成為了該工藝研究的最大熱點(diǎn)。目前，對(duì)生物質(zhì)原料中三種主要成分的提取主要是使用蒸煮提出半纖維素、通過堿解提出木質(zhì)素、所剩的纖維素再通過纖維素酶生成所需的乙醇等目標(biāo)產(chǎn)物。但整個(gè)工藝步驟繁瑣，期間要經(jīng)過蒸煮和堿解的分解作用，也會(huì)一定程度的損失所需產(chǎn)物。中國(guó)專利CN101864683A公開了一種木質(zhì)纖維原料的預(yù)處理方法，該專利將木質(zhì)素原料與有機(jī)酸溶液和催化劑的混合液混合后，進(jìn)行第一步處理，得到液固混合物并進(jìn)行固液分離，得到預(yù)處理液和纖維素固體；采用有機(jī)酸溶液洗滌得到纖維素固體；得到的預(yù)處理黑液與得到的洗滌黑液混合后循環(huán)用于第一步處理過程；然后將循環(huán)使用至少3次的混合黑液進(jìn)行有機(jī)酸、木素產(chǎn)品和糖漿溶液回收。將收集的黑液進(jìn)行閃蒸或蒸發(fā)，得到有機(jī)酸和濃縮黑液，向黑液中添加2-10倍體積的水得到木素產(chǎn)品和糖漿溶液，而回收的有機(jī)酸則回流用于第一步處理，從而實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的高值化利用。但該專利也存在以下缺點(diǎn)1、從說明書中的描述可以看出，該工藝是采用有機(jī)酸與以硫酸為代表的催化劑混合進(jìn)行第一步催化，反應(yīng)過程中需要添加硫酸進(jìn)行催化，不可避免的使后續(xù)得到的木質(zhì)素中含硫；2、該工藝采用有機(jī)酸和以硫酸為代表的催化劑共同蒸煮生物質(zhì)，在蒸餾有機(jī)酸步驟中，若有機(jī)酸蒸餾不完全，則木質(zhì)素?zé)o法完全析出，若將有機(jī)酸完全蒸餾出后，則加入其中的硫酸濃度上升，會(huì)使得其中的木質(zhì)素炭化，影響木質(zhì)素的提取率；3、雖然整個(gè)工藝中提取和洗滌纖維素均使用相同的有機(jī)酸，且將收集的預(yù)處理液和洗滌液直接用于循環(huán)至第一步的反應(yīng)釜中，但整個(gè)混合液內(nèi)也大量積聚了溶解其中的木質(zhì)素和戊糖溶液，鑒于有機(jī)酸萃取的飽和度限制，其混合黑液提取木質(zhì)素的有效程度會(huì)大幅降低，因此，該步驟雖然是循環(huán)反應(yīng)，但對(duì)于整體的提取效率作用并不大；4、收集的預(yù)處理液和洗滌液中由于溶解有大量半纖維素蒸煮生成的戊糖，而戊糖隨著混合液多次循環(huán)過程中會(huì)不斷的與有機(jī)酸相接觸，發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類，該專利是以生物質(zhì)原料的綜合利用為目的，因此對(duì)于整條工藝是否可以單獨(dú)得到戊糖并不在意，但對(duì)于以分離得到戊糖為目的的工藝而言，該工藝并不適用；5、混合得到的黑液需要循環(huán)3次以上再進(jìn)行蒸發(fā)處理以分離出有機(jī)酸，并稀釋得到的濃縮液使得木質(zhì)素析出，會(huì)使得一次性處理的黑液和濃縮液的數(shù)量極大，不僅影響處理效率而且也難以實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)性；6、從說明書中可以看出，該工藝中纖維素的提取率僅為38-55%、木質(zhì)素提取率為6-16%，整個(gè)工藝的提取率相對(duì)比較低；7、采用該工藝提取的纖維素純度低，不能滿足紡織應(yīng)用。中國(guó)專利CN1170031C公開了一種用甲酸和乙酸的混合物作為蒸煮化學(xué)劑生產(chǎn)紙漿的方法。該專利在以甲酸蒸煮草本植物和闊葉樹生產(chǎn)紙漿時(shí)，添加乙酸作為附加的蒸煮化學(xué)劑，即可得到含有半纖維素和纖維素的紙漿，并且使用過的蒸煮液蒸餾出甲酸和乙酸的混合酸液進(jìn)行循環(huán)利用。該方法雖然解決了蒸煮生物質(zhì)的過程中需要添加催化劑的問題，但由于該方法主要用于制備紙漿，其目的是最大限度的保留纖維素以及部分的半纖維素，其整個(gè)工藝設(shè)計(jì)均是以此為目的，而對(duì)于其中木質(zhì)素及戊糖的損失與否并未予以考慮，，因此該工藝雖然將纖維素從生物質(zhì)原料中分離利用，但卻并不能實(shí)現(xiàn)纖維素、木質(zhì)素和半纖維素的分離，并且采用該工藝得到的紙漿中纖維素純度低，只能用于造紙，不能滿足更高的工業(yè)要求。中國(guó)專利CN101514349A公開了一種由竹材纖維制備燃料乙醇的方法。該專利也是以甲酸和乙酸的混合酸液蒸煮水解半纖維素，并直接向脫出的濾液中加水析出木質(zhì)素沉淀以此分離出木質(zhì)素加以利用。該專利雖然在一條工藝線路中將纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相分離，該工藝的設(shè)計(jì)也是以提取纖維素作為最終目的的，整條工藝的設(shè)計(jì)并沒有考慮木質(zhì)素和戊糖的損失，其在分離木質(zhì)素一步中加水提取沉淀的步驟中，會(huì)因?yàn)槿芤褐写罅亢屑姿岷鸵宜岫沟媚举|(zhì)素難以全部脫出，即便大量加水也會(huì)因?yàn)榧姿岷鸵宜崛芙馄渲卸鵁o法保證木質(zhì)素完全析出，造成木質(zhì)素?fù)p失，顯然，該工藝僅重點(diǎn)考慮了最大限度提取纖維素的工藝，對(duì)于綜合提取三種物質(zhì)提取高純度的纖維素并無指導(dǎo)作用。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中生物質(zhì)原料的綜合提取工藝路線，各組分得率低、純度低的問題，進(jìn)而提供一種通過合理的參數(shù)設(shè)置能夠高效分離木素、纖維素和半纖維的綜合利用工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，包括如下步驟(I)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機(jī)酸液對(duì)所述原料進(jìn)行蒸煮，控制蒸煮溫度125-145°C，固液質(zhì)量比為1:5-1 :10，反應(yīng)時(shí)間15-65min，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；所述有機(jī)酸液中，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1 :112，總酸濃為70-95%，余量為水，過氧化氫占生物質(zhì)原料的1_8%，；(2)收集所述第一次固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，采用甲酸、乙酸形成的混合酸液對(duì)所述固體進(jìn)行酸洗，控制酸洗溫度30-80°C，固液質(zhì)量比為1:10-1 15，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；所述混合酸液中，總酸濃為70-95%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1 :112，余量為水；過氧化氫占生物質(zhì)原料的1-8% ；(3)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25-90°C，漿濃為1_10%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(4)收集所述第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素、所述細(xì)漿纖維素經(jīng)過漂白得到所需的纖維素。(5)收集步驟第一次和第二次固液分離得到的液體，于50-100°C，l-20kpa下進(jìn)行蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸汽和濃縮液，所述濃縮液的固體含量為70-95wt% ；(6)將步驟(5)中所得的濃縮液加水稀釋，攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，所得到的固體經(jīng)水洗得到所需的木質(zhì)素；(7)所述第四次固液分離后，得到的液體經(jīng)脫色、過濾和濃縮結(jié)晶處理后得到木糖。上述生物質(zhì)原料的綜合利用工藝中，所述漂白包括堿處理，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的1-10%，溫度為50-100°C，抽提時(shí)間O. 5-2h，漿濃5-15% ;螯合劑預(yù)處理，所述螯合劑的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的O. 5-1%，pH值控制在2-4之間，溫度50-80°C，時(shí)間2-4h，漿濃3-5% ;堿性過氧化氫漂白，堿性過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的
1-7%，pH值控制在10-12之間，溫度90-120°C，漂白時(shí)間l_6h，漿濃5-15% ;和酸處理，所述酸的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2-3%，pH值控制在2-4之間，溫度30-55°C，時(shí)間
O.5-2h，漿濃 3-6%。優(yōu)選地，所述堿處理的步驟中，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2-5%，溫度為70-95°C,衆(zhòng)濃6-12% ;所述堿處理過程選用的堿試劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀；所述螯合劑預(yù)處理的步驟中，溫度50-65°C ;所述螯合劑預(yù)處理過程中，選用的螯合劑為乙二胺四乙酸EDTA、二亞乙基三胺五醋酸DTPA、六偏磷酸鈉中的一種或幾種；所述堿性過氧化氫漂白的步驟中，堿性過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的1_5%，漂白時(shí)間2-4h，漿濃
5-10% ;所述酸處理的步驟中，溫度30-45°C，時(shí)間O. 5-1. 5h ;所述酸處理采用的酸試劑為硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或幾種。上述生物質(zhì)原料的綜合利用工藝中，所述步驟(5)中還包括將蒸發(fā)得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟。上述生物質(zhì)原料的綜合利用工藝中，所述步驟(3)中還包括將第三次固液分離得到的液體進(jìn)行水酸精餾，得到的甲酸和乙酸的混合酸液回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟，并將得到的水回用于步驟(3)作為水洗水。
優(yōu)選地，所述步驟(I)中，所述有機(jī)酸液的總酸濃為75-95%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1:8，加入過氧化氫的質(zhì)量占絕干原料質(zhì)量的1-6%。優(yōu)選地，所述步驟(2)中，酸洗溫度為30_90°C，固液質(zhì)量比為1:8_1:10。優(yōu)選地，所述步驟(3)中，水洗溫度60-90°C，漿濃4_6%。優(yōu)選地，所述濃縮液的固體含量為80_90wt%。優(yōu)選地,所述水的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的2-10倍。所述纖維素為溶解漿和/或工業(yè)纖維素。所述生物質(zhì)原料為蘆葦、豆秸桿、小麥秸桿、稻草、玉米秸桿、瓜子殼、竹片、瓜子桿等木類或草類原料中的一種或幾種。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明所述的工藝將收集的第一次和第二次固液分離得到的液體直接進(jìn)行蒸發(fā)得到甲酸、乙酸蒸氣，并使其冷凝后直接回流至第一步的反應(yīng)釜中用于循環(huán)使用，而且由于甲酸和乙酸作為原料重新利用，對(duì)生物質(zhì)的蒸煮效率較高，相對(duì)于利用蒸煮后的蒸煮液循環(huán)的工藝而言，雖然省去了這一循環(huán)的步驟，但卻實(shí)現(xiàn)了在相同的工藝時(shí)間內(nèi)，對(duì)各個(gè)組分的提取效率更高。2、本發(fā)明所述工藝第一步蒸煮后以及酸洗滌后收集到的戊糖溶液直接進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)出甲酸和乙酸，一方面可用于原料的循環(huán)，同時(shí)也盡量減少戊糖溶液中的酸含量，避免發(fā)生酯化反應(yīng)，最大限度保留蒸煮得到戊糖溶液。3、本發(fā)明的蒸煮過程在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行，由于甲酸、乙酸和過氧化氫的部分蒸發(fā)，使得容器中具有一定的壓力，從而縮短了原料的蒸煮時(shí)間，減少了對(duì)纖維素的破壞。4、本發(fā)明所述的工藝選用甲酸、乙酸共同蒸煮生物質(zhì)原料，甲酸作為一種強(qiáng)有機(jī)酸，催作降解原料中的木質(zhì)素，由于單獨(dú)使用甲酸會(huì)破壞纖維素中的α-纖維素，所以加入適量的乙酸不僅保護(hù)了 α -纖維素不被破壞，而且利用甲酸和乙酸形成的有機(jī)溶劑溶解木質(zhì)素分子，還利用其酸性蒸煮其中的半纖維素，并以此將纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離。5、本發(fā)明的蒸煮液中加入過氧化氫為催化劑，使得生物質(zhì)原料中淺層的木質(zhì)素和半纖維素與HO+離子反應(yīng)，不斷被溶解，而HO+對(duì)纖維素的影響不大，一段時(shí)間后，HO+離子消耗完全，H+離子的活性大大增加，使得半纖維素和易溶于酸的木質(zhì)素迅速脫除。從而提聞了木質(zhì)素的提取率。6、第一次蒸煮得到纖維素后，繼續(xù)采用甲酸、乙酸和過氧化氫組成的有機(jī)酸液對(duì)纖維素進(jìn)行酸洗，一方面將纖維素內(nèi)部殘余的半纖維素和木質(zhì)素分解及溶出，同時(shí)保證纖維素的純度；7、在加入助劑析出木質(zhì)素之前蒸發(fā)出甲酸和乙酸，一方面蒸出的甲酸和乙酸可用于蒸煮步驟的循環(huán)反應(yīng)以節(jié)約原料，同時(shí)除去甲酸、乙酸濃度后，保證以最小劑量的助劑使得木質(zhì)素全部析出，節(jié)約能耗；


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1為本發(fā)明所述工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本申請(qǐng)中，除有特殊說明外，所用百分含量均表示質(zhì)量百分含量，S卩“％”表示所述有機(jī)酸液或混合酸液中除了一定量的甲酸、乙酸外，余量為水，有機(jī)酸液的總
酸濃指甲酸和乙酸的總質(zhì)量占所述有機(jī)酸液質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，混合酸液的總酸濃指酸洗步驟中加入的甲酸和乙酸的總質(zhì)量占所述混合酸液質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，各步驟中所述的漿濃=本步驟中固體的質(zhì)量/本步驟中固體與液體的質(zhì)量和X100%各實(shí)施例中過氧化氫H2O2以質(zhì)量濃度為27%的過氧化氫水溶液的形式加入。例如經(jīng)計(jì)算需要加入2.7g過氧化氫，則對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是加入10g(2.7 + 0.27=10)所述過氧化氫水溶液。纖維素的白度測(cè)定方法參照FZ/T50010.7-1998，α -纖維素含量測(cè)定方法參照FZ/T50010.4-1998，聚合度測(cè)定采用Fz/T50010.3-1998方法，灰分測(cè)定采用FZ/T50010.5-1998方法，吸堿值測(cè)定采用FZ/T50010.9-1998方法。生物碳中固定碳、灰分和水分的含量測(cè)定采用煤的工業(yè)分析方法GB/T212-2008進(jìn)行測(cè)定，硫含量的測(cè)定采用煤中全硫的測(cè)定方法GB/T214-2007進(jìn)行測(cè)定，生物碳的發(fā)熱量測(cè)定方法采用煤的發(fā)熱量測(cè)定方法GB/T213-2008。固體含量采用鹵素快速水分測(cè)定儀(梅特勒-托利多，型號(hào):HB43-S)在115°C下進(jìn)行測(cè)定。戊糖或木糖溶液的濃度采用高效液相色儀(型號(hào):U-3000,廠家:ThermoFish`er戴安公司)進(jìn)行測(cè)定。各實(shí)施例中，纖維素的產(chǎn)率=纖維素的質(zhì)量/原料的質(zhì)量X 100%。木糖提取率％=木糖質(zhì)量/ (原料質(zhì)量X原料中半纖維素含量)X 100%。木質(zhì)素提取率=木質(zhì)素質(zhì)量/ (原料質(zhì)量X原料中木質(zhì)素的含量)X 100%。
實(shí)施例1在本實(shí)施例中，所述生物質(zhì)原料為蘆葦(成分組成:纖維素49.5%、半纖維素含量
22.7%、木質(zhì)素18.9%)，首先將打碎，用水洗滌除塵并粉碎至粒徑為0.5-20cm。本實(shí)施例從所述生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將生物質(zhì)原料粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為70%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的生物質(zhì)原料進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1，并在加入生物質(zhì)原料前加入占生物質(zhì)原料3%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度125°C,反應(yīng)60min,固液質(zhì)量比為1:5,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為70%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為70%的有機(jī)酸液中加入了占生物質(zhì)原料3%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1，控制溫度為70°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:10，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟⑴和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于50°C，Skpa下進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為70%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25°C，漿濃為4%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為95%IS0, α -纖維素含量90%，灰分0.02%,聚合度780，吸堿值500，產(chǎn)率33%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量2倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為80%。(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，木糖提取率66%。本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:(I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素2%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為60°C，抽提時(shí)間0.5h，漿濃8% ；(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用EDTA，其用量占細(xì)漿纖維素的0.5%，Ph值控制在2-4之間，溫度60 0C，時(shí)間2h，漿濃5% ；(3)經(jīng)EDTA預(yù)處理后再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的1%，并采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值，使pH值控制在10-12之間，溫度90°C，漂白時(shí)間2h，漿濃5% ;和(4)利用硫酸進(jìn)行酸處理，本步驟中硫酸的用量為細(xì)漿纖維素的2%，pH值控制在
2-4之間，溫度300C，時(shí)間0.5h，漿濃3%。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，首先將稻草(質(zhì)量成分組成:質(zhì)量成分組成:纖維素35.8%、半纖維素28.6%、木質(zhì)素14.3%)打碎，粉碎至粒徑為0.5-20cm。本實(shí)施例從所述稻草的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將稻草粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為80%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的蘆葦進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:3.5，并在加入稻草原料前加入占稻草原料2%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度130°C，反應(yīng)40min,固液質(zhì)量比為1:7.5,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為80%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為80%的有機(jī)酸液中加入了占原料2%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:3.5，控制溫度為80°C，洗滌時(shí)間0.5h，固液質(zhì)量比為1:15,并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于60°C，12kpa進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為75%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為45°C，水洗漿濃為9%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為94%IS0, α -纖維素含量91.5%,灰分0.03%,聚合度760，吸堿值550%,產(chǎn)率21%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量6倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為81%。(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，其木糖提取率為68%。本實(shí)施例中所述漂白包括以下步驟:(I)將細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素7%的氫氧化鉀進(jìn)行堿處理，控制溫度為700C，抽提時(shí)間50min，漿濃5% ；(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用DTPA，其用量占細(xì)漿纖維素的0.6%，pH值控制在2-4之間，溫度500C，時(shí)間190min,漿濃3% ；(3)經(jīng)DTPA預(yù)處理后再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2%，并利用氫氧化鈉控制pH值在10-12之間，溫度120°C，漂白時(shí)間4h，漿濃8% ;和(4)利用硫酸進(jìn)行酸處理，本步驟中硫酸的用量為細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2.5%，控制pH值在2-4之間，溫度550C，時(shí)間Ih,漿濃4%。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，所述生物質(zhì)原料為竹片(質(zhì)量成分組成:纖維素47.3%、半纖維素24.6%、木質(zhì)素25.8%)，首先將打碎，用水洗滌除塵并粉碎至粒徑為0.5-20cm。本實(shí)施例所述竹片的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將竹片粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為92%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的竹片進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:4，并在加入原料前加入占原料6%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度135°C，反應(yīng)45min，固液質(zhì)量比為1:6.5，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為92%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為92%的有機(jī)酸液中加入了占原料6%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:4，控制溫度為60°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:12,并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于70°C，5kpa進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為80%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為60°C，漿濃為6%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為93.5%IS0, α -纖維素含量93.5%，灰分0.05%,聚合度740，吸堿值540，產(chǎn)率33%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量3倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為82%。(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，其木糖提取率為69%。本實(shí)施例中所述漂白包括以下步驟:(I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素9%的氫氧化鉀進(jìn)行堿處理，控制溫度為100°c，抽提時(shí)間70min，漿濃12% ；(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用六偏磷酸鈉，其用量為細(xì)漿纖維素的0.7%，pH值控制在2-4之間，溫度65。。，時(shí)間200min，漿濃3.5% ；(3)經(jīng)六偏磷酸鈉預(yù)處理后，再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的6%，并用氫氧化鈉控制pH值在10-12之間，溫度IOO0C，漂白時(shí)間3h,漿濃10% ;和(4)利用鹽酸進(jìn)行酸處理，本步驟中鹽酸用量為細(xì)漿纖維素的3%的，pH值控制在
2-4之間，溫度450C，時(shí)間1.5h，漿濃5%。實(shí)施例4在本實(shí)施例中，所述生物質(zhì)原料為小麥秸桿(質(zhì)量成分組成:纖維素40.5、半纖維素31.9%、木質(zhì)素15.4%)，首先將打碎，用水洗滌除塵并粉碎至粒徑為0.5-20cm。本實(shí)施例從所述小麥秸桿的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將小麥秸桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為95%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的小麥秸桿進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:12，并在加入原料前加入占絕干小麥秸桿原料7%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度145°C，反應(yīng)15min,固液質(zhì)量比為1:10,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為95%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為95%的有機(jī)酸液中加入了占絕干小麥秸桿原料7%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:12，控制溫度為30°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:11，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于100°C，Ikpa下進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為90%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為90°C，漿濃為5%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為93%IS0, α -纖維素含量92%，灰分0.06%,聚合度720，吸堿值530，產(chǎn)率25%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量10倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為83%。(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，其木糖提取率為66.8%。本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:(I)將經(jīng)過篩選的細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素10%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為95°C，抽提時(shí)間1.5h，漿濃15% ；(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用六偏磷酸鈉，其用量占細(xì)漿纖維素的0.9%，pH值控制在2-4之間，溫度70°C，時(shí)間4h，漿濃4% ；(3)經(jīng)六偏磷酸鈉預(yù)處理后，再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的4%，并利用氫氧化鉀控制pH值在10-12之間，溫度110°C，漂白時(shí)間lh，漿濃9% ;和(4)利用鹽酸進(jìn)行酸處理，本步驟中采用的鹽酸用量為細(xì)漿纖維素的2.3%的鹽酸，，控制pH值在2-4之間，溫度40 0C，時(shí)間2h，漿濃6%。實(shí)施例5在本實(shí)施例中，所述生物質(zhì)原料為瓜子桿(成分組成:半纖維素31.91%，木質(zhì)素23.94%、纖維素44.15%)，首先將打碎，用水洗滌除塵并粉碎至粒徑為0.5-20cm。本實(shí)施例從所述瓜子桿的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將瓜子桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為85%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的瓜子桿進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:8，并在加入原料前加入占絕干瓜子桿原料8%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度125°C，反應(yīng)35min，固液質(zhì)量比為1:5.5，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為85%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為85%的有機(jī)酸液中加入了占瓜子桿原料8%的過氧化氫(H202)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:8，控制溫度為40°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:13，并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于90°C，IOkpa進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為85%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為85°C，漿濃為7%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；
(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為94%IS0, α -纖維素含量92.3%，灰分0.04%,聚合度730，吸堿值525，產(chǎn)率28%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量7倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為83.5%ο(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，其木糖提取率為70%。本實(shí)施例中所述漂白包括以下步驟:(I)將細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素5%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為80°C，抽提時(shí)間lOOmin，漿濃13% ；(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)，其用量占細(xì)漿纖維素的0.8%，pH值在2-4之間，溫度80°C，時(shí)間140min，漿濃4.5% ；(3)經(jīng)六偏磷酸鈉預(yù)處理后，再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為3%，并利用氫氧化鈉控制PH值在10-12之間，溫度105°C，漂白時(shí)間6h，漿濃12% ;和(4)采用硫酸進(jìn)行酸處理，本步驟中采用的硫酸用量為細(xì)漿纖維素的2.7%，pH值控制在2-4之間，溫度35。。，時(shí)間105min，漿濃4.5%。實(shí)施例6在本實(shí)施例中，所述生物質(zhì)原料為棉花桿((成分組成:半纖維素22.1%，木質(zhì)素
23.3%、纖維素54.5%)，首先將打碎，用水洗滌除塵并粉碎至粒徑為05-20cm。本實(shí)施例所述棉花桿的綜合利用工藝，包括如下步驟:(I)將棉花桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為75%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液對(duì)處理后的棉花桿進(jìn)行蒸煮，本實(shí)施例的有機(jī)酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:9.5，并在加入原料前加入占棉花桿原料4%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度140°C，反應(yīng)25min,固液質(zhì)量比為1:9，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離；(2)將第一次固液分離得到的固體加入總酸濃度為75%的甲酸和乙酸的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗滌，其中上述總酸濃度為75%的有機(jī)酸液中加入了占絕干小麥秸桿原料4%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑且乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:10，控制溫度為55°C，洗滌時(shí)間lh，固液質(zhì)量比為1:14,并將反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離；(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于80°C，15kpa下進(jìn)行減壓蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為95%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；(4)收集第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為70V，漿濃為10%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離；(5)收集第三次固液分離得到的液體，進(jìn)行水、酸精餾，得到的混合酸液回用于步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液用于步驟(I)的蒸煮，得到的水回用于步驟(4)作用水洗用水；(6)收集第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素，將得到的細(xì)漿纖維素進(jìn)行漂白得到纖維素；經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為92%IS0, α -纖維素含量90.5%，灰分0.03%,聚合度710，吸堿值535，產(chǎn)率31%。(7)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量9倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，得到的固體進(jìn)一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為84%。(8)第四次固液分離得到的液體為戊糖溶液，所述戊糖溶液經(jīng)過脫色、過濾和濃縮結(jié)晶得到木糖晶體，其木糖提取率為71%。本實(shí)施例中所述漂白工藝包括以下步驟:(I)將細(xì)漿纖維素首先利用占細(xì)漿纖維素4%的氫氧化鈉進(jìn)行堿處理，控制溫度為90°C，抽提時(shí)間2h，漿濃6%;(2)經(jīng)堿處理后進(jìn)行螯合劑預(yù)處理，本實(shí)施例中螯合劑采用六偏磷酸鈉，其用量占細(xì)漿纖維素的1%，PH值控制在2-4之間，溫度57°C，時(shí)間170min，漿濃5% ；(3)經(jīng)六偏磷酸鈉預(yù)處理后，再進(jìn)行堿性過氧化氫漂白，過氧化氫的用量為細(xì)漿纖維素的7%，并利用氫氧化鉀控制pH值在10-12之間，溫度95°C，漂白時(shí)間5h，漿濃15% ;和(4)利用鹽酸進(jìn)行酸處理，本步驟中鹽酸的用量為細(xì)漿纖維素的2.1%，控制pH值在2-4之間，溫度50。。，時(shí)間70min，漿濃3.5%。對(duì)比例I本實(shí)施例中所用到的原料及工藝步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施例3基本一致，其區(qū)別在于，步驟(I)的蒸煮過程是在過氧化氫的催化作用下，采用的有機(jī)酸液由92被％的甲酸和8wt°/oK組成。其步驟(2)的酸洗步驟是在過氧化氫的催化作用下，采用的是由92wt%的甲酸和8wt%水組成的有機(jī)酸液進(jìn)行酸洗，各步驟中過氧化氫的添加比例與實(shí)施例3 —致，經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為65%IS0，α -纖維素含量80wt%，木質(zhì)素的提取率60%，木糖提取率48.2%。對(duì)比例2本實(shí)施例中所用到的原料及工藝步驟和工藝參數(shù)與實(shí)施例3基本一致，其區(qū)別在于，除漂白工藝的工藝步驟外，各步驟中均未加入過氧化氫作為催化劑。經(jīng)測(cè)定采用本實(shí)施例的方法得到的纖維素其白度為60%IS0，α -纖維素含量60wt%，木質(zhì)素的提取率59%，木糖提取率50.2%。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機(jī)酸液對(duì)所述原料進(jìn)行蒸煮，控制蒸煮溫度125-145°C，固液質(zhì)量比為1:5-1:10，反應(yīng)時(shí)間15-65min，并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第一次固液分離； 所述有機(jī)酸液中，總酸濃為70-95%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1:12，余量為水，過氧化氫占生物質(zhì)原料的1-8% ； (2)收集所述第一次固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，采用甲酸、乙酸形成的混合酸液對(duì)所述固體進(jìn)行酸洗，控制酸洗溫度30-80°C，固液質(zhì)量比為1:10-1:15,并將得到的反應(yīng)液進(jìn)行第二次固液分離； 所述混合酸液中，總酸濃為70-95%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1:112，余量為水； (3)收集所述第二次固液分離得到的固體，并進(jìn)行水洗，控制水洗溫度為25-90°C，漿濃為1_10%，并將得到的水洗漿進(jìn)行第三次固液分離； (4)收集所述第三次固液分離得到的固體并篩選得到細(xì)漿纖維素、所述細(xì)漿纖維素經(jīng)過漂白得到所需的纖維素。
(5)收集步驟第一次和第二次固液分離得到的液體，于50-100°C，l_20kpa下進(jìn)行蒸發(fā)，得到甲酸和乙酸蒸汽和濃縮液，所述濃縮液的固體含量為70-95wt% ； (6)將步驟(5)中所得的濃縮液加水稀釋，攪拌，并進(jìn)行第四次固液分離，所得到的固體經(jīng)水洗得到所需的木質(zhì)素； (7)所述第四次固液分離后，得到的液體經(jīng)脫色、過濾和濃縮結(jié)晶處理后得到木糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述漂白包括: 堿處理，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的1_10%，溫度為50-100°C，抽提時(shí)間0.5-2h，漿濃 5-15% ； 螯合劑預(yù)處理，所述螯合劑的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的0.5-1%，pH值控制在2-4之間，溫度50-80°C，時(shí)間2-4h，漿濃3-5% ； 堿性過氧化氫漂白，堿性過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的1_7%，pH值控制在10-12之間，溫度90-120°C，漂白時(shí)間l-6h,漿濃5-15% ;和 酸處理，所述酸的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2-3%，pH值控制在2-4之間，溫度30-550C，時(shí)間 0.5-2h,漿濃 3-6%
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述堿處理的步驟中，所述堿用量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的2-5%，溫度為70-95°C，漿濃 6-12% ； 所述堿處理過程選用的堿試劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀； 所述螯合劑預(yù)處理的步驟中，溫度50-65°C ； 所述螯合劑預(yù)處理過程中，選用的螯合劑為乙二胺四乙酸EDTA、二亞乙基三胺五醋酸DTPA、六偏磷酸鈉中的一種或幾種； 所述堿性過氧化氫漂白的步驟中，堿性過氧化氫的質(zhì)量占所述細(xì)漿纖維素質(zhì)量的1-5%，漂白時(shí)間2-4h,漿濃5-10% ；所述酸處理的步驟中，溫度30-45 °C，時(shí)間0.5-1.5h ;所述酸處理采用的酸試劑為硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述步驟(5)中還包括將蒸發(fā)得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述步驟(3)中還包括將第三次固液分離得到的液體進(jìn)行水酸精餾，得到的甲酸和乙酸的混合酸液回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟，并將得到的水回用于步驟(3)作為水洗水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述步驟(I)中，所述有機(jī)酸液的總酸濃為75-95%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1:8，加入過氧化氫的質(zhì)量占絕干原料質(zhì)量的1_6%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述步驟⑵中，酸洗溫度為30-90°C，固液質(zhì)量比為1:8-1:10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述步驟(3)中，水洗溫度60-90°C，漿濃4-6%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述濃縮液的固體含量為80-90wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用工藝，其特征在于: 所述水的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的2-10倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι- ο任一所述的生物質(zhì)原料的綜合利用，工藝其特征在于: 所述纖維素為溶解漿和/或工業(yè)纖維素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種綜合利用生物質(zhì)原料的方法，具體地說是一種綜合利用生物質(zhì)原料中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的方法。本發(fā)明所述的方法是在過氧化氫的催化作用下，通過甲酸和乙酸的混合有機(jī)酸蒸煮生物質(zhì)原料，可以將纖維素、木質(zhì)素和半纖維素分別提取，得到纖維素、木質(zhì)素和木糖，其中纖維素可用于紡織業(yè)。
文檔編號(hào)D21C3/20GK103074790SQ201210574790
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者唐一林, 江成真, 高紹豐, 劉潔, 劉云鵬, 張茜 申請(qǐng)人:濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司