[发明专利]一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法

说明书

本发明提供一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法，所述方法至少包括：1)在水热反应釜中加入玉米芯、超纯水以及分子筛催化剂，密封后通入氦气置换所述水热反应釜中的空气；2)在所述氦气氛围下，加热所述水热反应釜至预定温度并保温预定时间，待所述水热反应釜内催化反应完成后降至室温，将所述催化反应获得的反应溶液进行分离，获得乳酸。本发明以原生生物质玉米芯为原料，来源丰富，成本低廉；另外，玉米芯极易在水热条件下转化成以乳酸为主的高附加值化学品，其收率较高；本发明实现了由原生生物质绿色的制备高附加值化学品，方法操作简单，经济高效，对环境友好，具有较大的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于可再生资源高效利用领域，特别是涉及一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法。

背景技术

化石资源的日益消耗与全球气候问题的日益严重，使人们越来越重视利用可再生的生物质资源制备燃料和化学品的研究。在从生物质合成的化学品中，乳酸(LA)是一种高潜力多功能的平台化合物，是世界公认的三大有机酸之一。乳酸脱羧生成乙醛，脱水生成丙稀酸，脱氧还原生成丙酸，缩合生成乙酰丙酮，加氧还原生成丙二醇，自酯化生成乳交酯。乳酸及其衍生物在各个行业有广泛的应用，自1975年以乳酸和乙醇酸共聚物为原料制成的手术缝合线出现以来，聚乳酸在医药、生物材料等方面出现了相当多的应用，在药物缓释、人工血管及其他医用材料方面具有良好的应用前景。作为可降解聚合物，聚乳酸对于解决白色污染有重要意义。预计2020年，聚乳酸的市场需求量将达到三百万吨。

目前，乳酸可由不同来源的糖类以及生物质通过发酵方式生产。用发酵法生产的乳酸食用安全可靠，但目前存在着原料消耗大、能耗高、产品质量不够稳定等问题，不能连续化生产、生产周期长、操作条件严格和产生大量硫酸钙废渣等问题。因此越来越多的人转向了通过化学转化的方法来制备乳酸。与发酵的方法相比，化学转化的方法简便易操作并且对原料的要求也相对比较低。化学转化制备乳酸的生物质原料主要集中在三碳糖(二羟基丙酮和二羟基丙醛)、六碳糖(葡萄糖和果糖)、纤维素及半纤维素。玉米芯含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等，已被用于造纸，生物制糖等行业。玉米芯中的糖含量达到50％以上，同时玉米芯具有价格低廉、来源丰富、可再生的特点。以玉米芯为原料直接化学合成乳酸可有效降低生产成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法，用于解决现有技术中制备乳酸的方法具有原料消耗大、能耗高、产品质量不够稳定、不能连续化生产、生产周期长、操作条件严格和产生大量硫酸钙废渣等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法，所述方法至少包括：

1)在水热反应釜中加入玉米芯、超纯水以及分子筛催化剂，密封后通入氦气置换所述水热反应釜中的空气；

2)在所述氦气氛围下，加热所述水热反应釜至预定温度并保温预定时间，待所述水热反应釜内催化反应完成后降至室温，将所述催化反应获得的反应溶液进行分离，获得乳酸。

作为本发明利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法的一种优化的方案，所述玉米芯通过玉米棒脱粒加工研磨再经过筛选制成，呈粉末状，所述玉米芯的粒径为100目。

作为本发明利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法的一种优化的方案，所述分子筛催化剂包括Sn-Beta分子筛催化剂。

作为本发明利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法的一种优化的方案，所述Sn-Beta分子筛催化剂的组分包含二氧化硅、四氯化锡、四乙基氢氧化铵、氟化氢及水，所述二氧化硅、所述四氯化锡、所述四乙基氢氧化铵、所述氟化氢及所述水的摩尔组分比为1：0.005：0.55：0.55：7.5。

作为本发明利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法的一种优化的方案，所述Sn-Beta分子筛催化剂的制备步骤包括：