[发明专利]一种用木质纤维素原料生产生物燃气的方法

说明书

本发明涉及生产生物燃气技术领域，特别涉及一种用木质纤维素原料生产生物燃气的方法，包括以下步骤：(1)木质纤维素原料粉粹；(2)向粉碎的木质纤维素原料中加入离子液体1,3‑二甲基咪唑甲基硫酸盐，1‑乙基‑3‑甲基咪唑甲基磷酸酯盐，1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯盐，过滤未溶解的滤渣；(3)将步骤(2)中的滤液加入生物燃气反应装置，往产生物燃气装置中加人厌氧颗粒污泥，厌氧颗粒活性污泥与滤液的比例为3：7，生物燃气装置中的温度保持在10‑16℃，反应4‑12h。本发明的有益效果是：木质纤维素及其组分在离子液体中的溶解率比较高，进而提高了木质纤维素资源的利用率、降低生物质能源的生产成本。

技术领域

本发明涉及生产生物燃气技术领域，特别涉及一种用木质纤维素原料生产生物燃气的方法。

背景技术

木质纤维素是地球上含量极丰富的可再生资源，木质纤维素原料包括木材(如杨树、桉树、松树等)及林产加工废弃物和农业秸秆类废弃物(如玉米秆、小麦秆、稻秆等)，由于它们具有来源广、用途广和易收集等特点，以木质纤维素为原料通过溶解、分馏、糖化、发酵等过程生产生物质能源是近年来的研究热点。通过微生物化学将它们转化为能源，对于缓解全球能源危机带来的压力和解决环境污染问题具有重要意义。木质纤维素原料中纤维素含量约为30％-50％、半纤维素含量约为10％-40％和木质素含量约为5％-30％，由于木质纤维素的结构和成分都很复杂，对其进行高效降解很困难，但对于生物质能源产业来说，木质纤维素的高效降解却是很重要的一步。传统的分离和利用木质纤维素的方法多为在酸性、碱性或有机溶剂中反应，但这些方法对木质素溶解比较难，还存在污染重、成本高和回收率低等问题。另外，木质纤维素原料通过生物化学转化为生物燃气的技术还存在效率比较低，周期比较长，成本比较高等问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种成本低、效率高的用木质纤维素原料生产生物燃气的方法。

本发明所述技术方案如下：

一种用木质纤维素原料生产生物燃气的方法，包括以下步骤：

(1)木质纤维素原料在机械外力下粉粹；

(2)向粉碎的木质纤维素原料中先加入离子液体1,3-二甲基咪唑甲基硫酸盐，在温度23-27℃下，搅拌反应3-5min后，再加入离子液体1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯盐，在45℃在，搅拌30分钟，可溶解10％纤维素，最后加入离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，在90℃下，反应25-30min，过滤未溶解的滤渣；

(3)将步骤(2)中的滤液加入生物燃气反应装置，往产生物燃气装置中加人厌氧颗粒污泥，厌氧颗粒活性污泥与滤液的比例为3：7，生物燃气装置中的温度保持在10-16℃，反应4-12h后，排出产生的生物燃气；

所述的步骤(1)中木质纤维素原料为麦秆、甘蔗渣、木屑、玉米芯中的一种或几种。

所述的步骤(2)中，木质纤维素原料与离子溶液1,3-二甲基咪唑甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量百分比均为2.4-2.8％。

所述的步骤(3)厌氧颗粒污泥中加入0.1％的甲基辅酶M还原酶，所述的甲基辅酶M还原酶是产甲烷菌所特有的酶。

所述步骤(3)中生物燃气装置中的pH值为6-7.5。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

离子液体是溶解木质纤维素及其组分的良好溶剂，其热稳定性好、不易燃、不挥发溶解范围广、可重复利用。用离子液体溶解木质纤维素为其降解提供了一种新的方法。木质纤维素及其组分在离子液体中的溶解率比较高，进而提高了木质纤维素资源的利用率、降低生物质能源的生产成本。

具体实施方式