[发明专利]一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法

说明书

本发明涉及一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法，包括以下步骤：1)采用碱液处理木质纤维素，进行固液分离，得到木质纤维素处理残渣和废液I；2)洗涤步骤1的木质纤维素处理残渣，收集洗涤废液II；3)调节废液I和废液II的pH，析出木质素，离心分离获得碱木质素、上清液II₁和用于沼气发酵的上清液I₁，上清液II₁与步骤2中洗涤后的木质纤维素处理残渣混合；4)调节上清液II₁与步骤2中的木质纤维素处理残渣混合体系的pH，加入纤维素酶酶解，得到含有可发酵糖的水解液。本发明提出的木质纤维素废液回收利用的方法实现木质纤维素碱预处理过程中废液的重复利用，不造成环境污染，降低了工艺运营成本。

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用和环境保护领域技术领域，具体涉及一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法。

背景技术

利用废弃的木质纤维素生产化学品、生物燃料和生物基材料不仅变废为宝，还减少环境污染，已成为近年来的研究热点。木质纤维素的成分及结构复杂，主要由纤维素、半纤维素和木质素通过共价和非共价键结合而成。木质纤维素的开发利用主要针对这三种组分展开。

将纤维素和半纤维素降解为可发酵糖作为微生物发酵的碳源生产生物燃料、生物化学品等是木质纤维素开发利用的一个方面。通常采用的技术手段为预处理、酶解和发酵。预处理主要打破木质纤维素各组分之间的连接，破坏其致密结构，使得纤维素和半纤维素更高效地被酶降解为可发酵糖。预处理的方法可归为四大类：生物法、物理法、化学法和综合法。碱处理是化学法的一种，与酸、双氧水和臭氧等预处理相比，其去除木质素的效果更好，且更容易断裂木质素、纤维素和半纤维素之间的酯键连接，能极大地提高纤维素的酶解效率。然而，碱处理会产生大量废液，造成环境污染，不利于其产业化应用。因此，合理处理碱处理木质纤维素废液，降低其环境污染程度成为该技术产业化应用的关键。

中国专利CN102251428A公布了一种秸秆类木质纤维素原料处理产生的黑液的处理方法，采用碱性絮凝剂将黑液中的木质素絮凝后固液分离，得到的黑液通过浓缩或添加碱液的方式调整NaOH含量为1.0～2.0％后继续被用于处理木质纤维素，从而实现黑液的重复利用并降低水耗。中国专利CN 101555667 B公布了一种木质纤维素原料的生物炼制方法，涉及了重复利用碱处理黑液预浸渍木质纤维素原料或者将黑液酸化制备碱木质素，所剩废水经脱毒后用于发酵。中国专利CN 102839198 B公布了一种超声波强化碱性过氧化氢预处理木质纤维素的方法，通过酸析法回收预处理液中的半纤维素和木质素。以上专利均对碱处理黑液中的木质素进行析出，所得废液要么被调整碱浓度后继续用于预处理，要么被脱毒后用于发酵，在一定程度上降低了水耗和环境污染。本发明的不同之处在于将碱处理废液重复用于预处理和酶解，不仅获得了碱木质素，而且实现了废水重复利用及零排放的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法，实现碱处理木质纤维素废液的重复利用及零排放。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法，包括以下步骤：

(1)采用碱液在温度为60～80℃、固液比1:10～1:20的条件下处理木质纤维素2～3h，进行固液分离，得到木质纤维素处理残渣和废液I；

(2)将水预热，用预热水以每次5～10mL/g的量洗涤步骤1的木质纤维素处理残渣3～4次，每次洗涤后将物料挤干，收集洗涤废液II；

(3)用有机酸调节废液I和废液II的pH为4～5，析出木质素，离心分离获得碱木质素、上清液II₁和用于沼气发酵的上清液I₁，上清液II₁与步骤2中洗涤后的木质纤维素处理残渣混合；