[发明专利]一种将禾本科植物化学组分分离并将木质素提纯的方法

说明书

本发明提供了一种将禾本科植物化学组分分离并将木质素提纯的方法，所述方法以禾本科植物秸秆为原料，使用酸性增溶剂溶解木质素，经过过滤、洗涤、稀释、静置和离心步骤后，得到纤维素固体产物和木质素沉淀物，沉淀物经过渗析，从而得到纯净的木质素。本发明利用一种方便回收的酸性增溶剂，便可对植物组分进行有效的分离，是一种环境友好的绿色工艺，在低温短时的条件下分离禾本科秸秆化学组分，不需要高温高压的压力容器，可节约生产成本，提高生产效率，降低能源消耗。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，具体涉及一种将禾本科植物秸秆化学组分分离并将木质素提纯的方法。

背景技术

石油、煤矿等化石燃料的过度消耗已经导致生态环境的不断恶化，并且化石燃料难以再生。木质纤维素来自于天然可再生的植物，纤维素是自然界分布最广，含量最多的一种多糖，占植物界含碳量的50％以上，是地球上储量最丰富的可再生有机能源。可以通过组分分离的方式，将分离后得到的固体纤维组分进一步开发和利用，如造纸、制造单糖、甲基纤维素、纤维素醚、多聚合纤维素等；可将得到的木质素通过嫁接或改性等手段，制作成增强剂、防垢剂、粘结剂等。因此，在开发木质纤维素，使其替代化石燃料并更大化的利用其价值方面，日益受到人们的关注。

木质纤维素是自然界中含量最丰富的生物质资源，其主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素是由β-D-葡萄糖单元通过1-4-糖苷键连接而成的线型高分子化合物。半纤维素是细胞壁中非纤维素高聚糖的总称，由两个或两个以上的糖基组成，通常有分枝结构。木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的，具有三维空间结构的芳香性高聚物。木质素和半纤维素在一起，形成所谓的木质素-半纤维素复合体，填充在细胞壁的微纤丝之间，同时也存在于胞间层。

禾本科植物秸秆生长周期短、产量大，作为农业副产品的稻草、豆秆、麦秆等是一类取之不尽的可再生天然资源。禾本科植物秸秆不仅具有可再生性，而且具有良好的生物相容性以及可生物降解性。目前稻草、豆秆、麦秆等多被用于发电、焚烧、制造乙醇等，附加值低，且对环境具有一定的破坏作用。

专利(CN104404803B)公开了一种秸秆组分分离及秸秆组分利用的方法，该发明方法通过对秸秆蒸汽爆破处理，将半纤维素首先分离出来，然后对提取半纤维素后的剩余料再次蒸汽爆破处理，实现纤维素和木质素的分离。此工艺虽然可以有效的避免化学处理的二次污染问题，但该方法对参数的精确性具有很高的要求，实际应用到生产的工艺参数必须与实验室设备一致，才能保证参数的可用性，否则只能停留在实验室阶段，因此，该方法可能会制约实现工业化应用。

专利(CN104987429B)公开了一种牛樟芝化合物组分分离的提取方法，以牛樟芝子实体粉或菌丝体为原料，采用酶解、超临界CO₂萃取、离子交换色谱、膜分离超滤和层析法纯化相结合的技术实现牛樟芝化合物组分的分离提取。该方法虽然可以得到的分离物纯度较高，但其采用的方法需要很大的成本，对于普通植物的组分分离可能并不是一种合适的方法。

专利(CN105484083B)公开了一种木质纤维素组分分离的工艺，该工艺通过辐照预处理生物质，耦合低沸点四氢呋喃或者高沸点γ-内戊酯反应，一次过滤得纤维素组分，滤液经回收四氢呋喃，或加入饱和NaCl溶液分相沉淀木质素，二次过滤，残渣为木质素组分，二次滤液干燥为半纤维素组分。该方法采用的辐照预处理具有一定的辐射性，对于人体存在着一定的安全隐患，其使用的四氢呋喃对人体也存在着一定的致癌风险，因此，可能对人体健康而言，并不是一种很友好的工艺方法。

专利(CN106061891B)公开了一种利用混合酸将植物中木质素脱除的工艺。该工艺涉及将用选自乙酸、甲酸、丙酸、丁酸或这些酸的混合物、优选乙酸与甲酸的混合物的有机酸的溶液浸渍的植物物质脱木素的系统，含有所述植物物质和包含过氧化氢与至少一种磷添加剂的过氧化氢组合物，该系统用于用选自乙酸、甲酸、丙酸、丁酸或这些酸的混合物、优选乙酸与甲酸的混合物的有机酸的溶液浸渍的植物物质的脱木素。该方法需要的混合酸种类较多，且使用了磷作为添加剂，容易造成化学试剂的二次污染问题，可能并不是一种环境友好的工艺方法。