[发明专利]一种小分子醛类有机物共混有机酸分离木质纤维素的方法

说明书

本发明涉及一种小分子醛类有机物共混有机酸分离木质纤维素的方法，该方法将小分子醛类有机物与有机酸共混物与木质纤维原料混合然后进行高温蒸煮，本发明的利用小分子醛类有机物共混有机酸对木质纤维素进行组分分离，生产纸浆、木质素和半纤维素产品，抑制脱木素过程中的缩合反应，获得木质素小分子产物，在保证纸浆得率的基础上，提高木素的脱除率，同时获得小分子的木质素产物。本发明的方法用于木材和非木材纤维原料的组分分离。

技术领域

本发明涉及一种小分子醛类有机物共混有机酸分离木质纤维素的方法，属于生物质精炼领域。

背景技术

生物质原料主要包括纤维素、半纤维素和木质素三大组分，是地球上最为丰富的可再生资源，每年通过光合作用生成的木质纤维素资源总量超过2000亿吨，被认为是取代传统化石原料资源的最佳的替代品，然而现行的传统制浆造纸产业中，只利用了植物纤维原料中的纤维素，大量的木质素在碱回收过程中被燃烧掉。这不仅造成了生物质资源的严重浪费，还产生了相当量的CO₂。结合当前全球范围内的资源短缺、能源危机和气候变暖等问题，传统制浆造纸工业的转型升级迫在眉睫。目前，与制浆造纸产业相结合的生物质精炼模式得到了世界各国的广泛关注，其中以有机酸法分离木质纤维素技术为基础的生物质精炼平台的构建，可有效分离植物纤维原料中的主要组分，通过选择性溶解木质素和半纤维素，达到木质纤维素生物质高效分离的目的，获得相对纯净的纤维素纸浆、木素和半纤维素糖类，其中获得的有机酸木质素具有无硫、纯度高、均一性好和化学反应活性高的特点，具有较高的利用价值和高值化转化的潜力。因此，基于对木质纤维生物质的全面、有效、高值化的利用，发展有机酸法分离技术，对于资源的综合利用和大自然的生态环境有重大意义。

有机酸分离技术主要是以甲酸、乙酸或甲酸和乙酸的混合液作为蒸煮药液，也可采用有机酸与其他有机溶剂或无机催化剂的混合物进行蒸煮。

如，中国专利文献ZL99805811.4公开了一种用甲酸和乙酸的混合物作为蒸煮化学剂生产纸浆的方法。该方法包括一下步骤：(1)采用甲酸和乙酸的混合物作为蒸煮药品，其中甲酸含量80-40％，乙酸含量10-30％，蒸煮温度110-140℃，时间20-80min；(2)蒸发使用过的蒸煮液至固形物含量为50-80％，然后通过蒸馏得到甲酸、乙酸的混合物用于蒸煮。

中国专利文献CN103924470A公开了一种提高纸浆白度的本色纸浆生产方法。该方法包括将植物纤维原料用过碳酸钠预处理后，利用甲酸、乙酸和丙酮的混合有机溶剂进行蒸煮，蒸煮后的纸浆采用甲酸和热水洗涤，制备本色纸浆。

中国专利文献ZL02813978.x公开了一种采用含有糠醛的有机酸包括甲酸和乙酸等进行蒸煮制备纸浆的方法。该方法主要步骤是：(1)含有机酸如甲酸、乙酸及其混合物和糠醛的混合物作为蒸煮试剂在105-160℃下进行蒸煮；(2)蒸煮试剂的回收，蒸煮试剂中包含从回收步骤中得到的糠醛。最终获得纸浆。

以上采用有机酸蒸煮为有机酸制备纸浆的传统技术，其对原料中木质素的脱除效果较差，相当量的木质素留在纸浆中，增大了后续漂白试剂的消耗；更为重要的是，由于有机酸在蒸煮过程中同时溶出木质素和半纤维素，未涉及到对溶出木质素和半纤维素资源后续的回收利用，造成了生物质资源的浪费，同时对生态环境产生不利影响。

为了提高有机酸分离木质纤维素过程中木质素的脱除率，过氧化氢和无机酸等小分子化合物被作为催化剂添加到分离体系中进行催化蒸煮。