[发明专利]一种提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法

说明书

本发明公开了一种提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法，包括：农业秸秆类废弃物经洗涤、干燥，粉碎成40目～60目物料；物料与高沸点有机溶剂‑水混合均匀，在催化剂路易斯酸金属盐作用下，在常压、温度130～160℃下搅拌反应，获得粗纤维素。本发明方法利用可循环资源农业秸秆类废弃物，条件温和，在常压、较低温下经短时间处理就能够高效选择性分离木质纤维素，实现农业秸秆类废弃物纤维素100％回收；且本发明方法对处理装置要求低，安全性高。

技术领域

本发明属于农作物秸秆生物质化工技术领域，涉及一种利提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法，尤其涉及一种利用高沸点有机溶剂和金属盐催化提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法。

背景技术

随着我国农业机械化的推进，农作物种植生产方式逐渐由小农种植转型农场种植，伴随的农作物废弃物也在逐年增加。农作物废弃物主要为秸秆类生物质，如水稻秸秆、麦草秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆等。2016年，我国农作物秸秆类废弃物已达到8亿吨。然而，农作物秸秆类废弃物为可再生持续性生物质资源，国内采用的处理方法多为就地焚烧或生产固体成型燃料，也有少数被用于秸秆还田。简言之，目前对农作物秸秆类废弃物的处理存在环境污染、低值化利用、处理成本高等缺陷，造成了资源的极大浪费。

发明人发现由木质纤维素类生物质实现生物能源和高附加价值生物基产品的生物炼制技术面临着许多瓶颈问题，其中木质纤维素-糖平台的木质纤维素原料组分分离(即木质纤维类生物质预处理)的问题尤为突出。研究表明，木质纤维素原料具有复杂的化学组成和相当致密的结构，不经预处理难以直接被纤维素酶降解。因此，需要对木质纤维素原料进行组分分离处理实现纤维素高效回收，才能用于木质纤维类生物质酶解。

目前，木质纤维素类原料组分分离方法有：稀酸法、稀碱法和蒸汽/氨气爆法等。但这些方法多在高温高压条件进行，且均存在着不同程度的问题，如纤维素损失较大、对设备质量要求高等，难以满足木质纤维素类原料生物炼制型组分分离的要求。针对此问题，部分高沸点有机溶剂借由其热稳定性及可溶解性(木质素)逐渐引国内外研究者的关注，如甘油和乙二醇(Lísias et al.,BioresourceTechnol,2011,102:10040–10046)。孙付保利用工业甘油作为溶剂处理麦草，在温度220℃下处理3h，实现了纤维素的高回收率(～98％)(Sunet al.,BioresourceTechnol,2015,187:354–361)。Martin C等通过在甘油溶液中添加H₂SO₄作为催化剂处理甘蔗渣，在温度190℃下处理1h，使得处理后基质中纤维素纯度达到72％(Martin et al.,Cell ChemTechnol,2011,45:487–494)。以上方法采用高沸点有机溶剂处理生物质能够有效避免纤维素的损失，但需要在高温下处理较长时间，增加了处理成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有木质纤维素类原料组分分离方法处理条件要求高、处理成本高的问题，提供一种提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法，采用高沸点有机溶剂-水作为反应介质，并以路易斯酸金属盐作为催化剂，并对处理条件进行调控，选择性地提取农业秸秆类废弃物中的纤维素。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种提取农业秸秆类废弃物纤维素的方法，包括：农业秸秆类废弃物经洗涤、干燥，粉碎成40目～60目物料；物料与高沸点有机溶剂-水混合均匀，在催化剂作用下加热处理，获得粗纤维素。

所述的农业秸秆类废弃物为水稻秸秆、麦草秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。

所述的农业秸秆类废弃物干燥至含水量10％～15％。

所述的农业秸秆类废弃物采用机械粉碎至40目～60目，避免造成纤维素结构变化如结晶度降低，从而保证纤维素的完全回收。