[发明专利]一种竹材汽爆炼制制备生态材料及其能源化的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于竹材资源利用领域，特别涉及一种竹材汽爆炼制制备生态材料及其能源化的方法。

【背景技术】

石油和天然气等不可再生的化石资源构成了当今世界燃料和化学工业的基石。但自21世纪以来，由于化石燃料的不可再生性，以及化石燃料使用所引起的温室效应、酸雨、粉尘污染等环境问题，从可再生植物资源特别是木质生物质生产高附加值化工产品成为许多国家的重要发展领域和科学研究的热点。鉴于我国人多地少的基本国情和世界性能源危机的严峻形势，发展生物质资源转化利用技术，开发生物基能源、化学品和材料将对我国的资源安全问题提供强有力的保障。

竹是禾本科植物中最原始的亚科之一，也是禾本科植物中最具多样化的一个种群，竹广泛生长于亚洲、非洲、加勒比及拉美地区，并在这些地区享有盛誉。竹以木质的秆、复合分枝、发达的根系和很少开花的特点区别于同科的其它植物，每年都能生长出数根自然成型、充分发育并可投入使用的竹秆。

我国竹资源丰富，种植竹面积居世界第一，共有48属，500多种，约占世界竹子种属的一半。毛竹在我国分布最广，种植毛竹的面积达到270万公顷，占竹林面积的65％，毛竹是一种多年生的高大乔木，它广泛分布于中亚热带。毛竹生长快，产量高，材质好，用途广，是我国经济价值最大的竹种。毛竹的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素三种成分，这三种组分构成植物体的支撑骨架，其中纤维素组成微细纤维，构成植物细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素则是填充在纤维素之间的“粘合剂”和“填充剂”。毛竹中纤维素、半纤维素和木质素三种组分的总和占总重量(干重)的85％左右，其中纤维素含量一般为35-50％，半纤维素含量一般为15-25％，木质素的含量一般为20％左右。除了三大类组分外，竹材中还含有少量的蛋白质、脂类、灰分、水分、果胶、低分子碳水化合物等。其中竹子的灰分含量一般在1-3％，灰分中大部分为二氧化硅。

作为一种绿色、可再生、可降解的资源性纤维，竹纤维的开发利用前景广阔，因而受到了越来越多人的关注。目前，它的利用方式主要有纺织用竹纤维、造纸和黏胶用竹浆粕、纤维聚合物基复合材料增强材料。但是这些利用方式还是针对竹材中单一纤维素组分利用进行的研究，其他资源的应用缺乏足够的重视，造成了竹材资源利用率不高，竹材制品成本高等。

目前关于竹材的应用主要集中在竹原纤维的制备和开发利用，例如中国发明专利CN1415790，CN1406725，CN1375578，CN1390989，CN1083760，CN1621580A，CN1824851A等均提到了采用化学法、物理法或者生物酶法生产竹原纤维，但是这些专利中所提到的方法都是只针对竹材中性能优良的长纤维进行的利用，其他大量的组分被废弃或者被燃烧低值利用，不仅造成了资源的大量浪费，而且引起了严重的环境污染。因此，有必要从竹材原料的特点出发，对竹材资源的综合高值化利用进行深入的研究，建立适于竹材原料炼制技术体系，既可以实现竹材的多组分全利用，降低竹产品的生产成本，提高竹资源的附加值，又可以减少在竹材资源加工过程中造成的污染。发明人针对这个问题申请了发明专利200710177983.6，发明了通过汽爆技术结合长短纤维分离使竹材中组分得到充分利用的方法，除了获得目的产物竹原纤维之外，同时还联产了低聚木糖、竹浆、乙醇、醇溶木质素、剩余残渣发电等产品，克服了传统竹原纤维生产过程中的污染和单一组分利用问题。在此基础上，为了将竹材资源更大价值的开发利用，本发明人提出了一种新的由竹材汽爆炼制制备生态材料及其能源化的方法。

【发明内容】

本发明的主要目的是针对竹材资源进行绿色环保、高值化综合利用，发展新型竹材应用技术，形成适于竹材原料炼制技术体系，实现竹资源中各组分的高效清洁分离，不仅得到竹原纤维、聚醚多元醇、木塑材料等生态材料，同时实现竹材资源的能源化。从而实现竹材资源中各组分的最大价值利用，提高竹材的附加值，并减少竹资源加工过程中的污染问题。

本发明的另一目的是提供一种实施本发明的系统工艺流程。

竹材的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素三种成分，现有的竹材利用一般都是直接将竹材进行加工，造成了竹材资源的浪费。采用本发明提供的技术方案，可以实现竹材中各种组分的高附加值利用，既可以得到沼气、丁醇等生物能源，又可以得到竹纤维、木塑材料、聚醚多元醇等生态材料；并且整个工艺流程无废水、废渣排放，符合国家节能减排的要求。

本发明提供的一种竹材汽爆炼制制备生态材料及其能源化的方法，包括以下步骤：