[发明专利]一种分离提纯甘蔗渣中半纤维素的方法

说明书

本发明公开一种分离提纯甘蔗渣中半纤维素的方法，使用氢氧化钠溶液与绝干的甘蔗渣反应，收集抽提液，调节pH值至酸性，离心，取上清液；在上清液中加入乙醇溶液混溶，离心取沉淀物，洗涤后冷冻干燥，研磨，得粉末；将粉末溶解于氢氧化钠溶液中，加入二氧化氯溶液反应，然后离心，取二次上清液；再在二次上清液中加入乙醇溶液混溶，离心，取下层固体物干燥，得到甘蔗渣中的半纤维素。本发明利用二氧化氯的选择性氧化特点，用于氧化降解抽提半纤维素中的木质素，实现了半纤维素的高效提纯，甘蔗渣中的木质素最高脱除率可达58.09％，得到的半纤维素纯度高，反应条件温和，安全性高，有巨大的市场潜力。

技术领域

本发明涉及木质纤维高值化利用领域，更具体的涉及一种分离提纯甘蔗渣中半纤维素的方法。

背景技术

木质生物质是地球上最丰富的有机资源，开发木质生物质的化学能，对世界经济的可持续性发展至关重要。近年来，随着生物质精炼技术的发展，木质生物质主要组分的高效清洁分离已成为当前生物质精炼的热点。

甘蔗渣是甘蔗经过榨糖之后剩余的、由纤维细胞和杂细胞(多为薄壁细胞)组成的固体残余物，简称蔗渣。我国是世界上甘蔗渣种植面积仅次于巴西和印度的第三大国，每年产生约1000万吨以上的蔗渣。蔗渣的成分中纤维素为32-48％，半纤维素为19-24％，木质素为23-32％，灰分约4％。蔗渣目前普遍被用作锅炉燃料来发电，也可以用于制浆造纸、人造板等。由于蔗渣木质素或木质素磺酸盐的分子结构复杂、活性低、转化利用技术手段落后等，传统上经常被废弃不用或者多数只用作燃料、分散剂等，利用率较低，不仅造成资源浪费，还带来了环境污染。

蔗渣中的三大组分纤维素、半纤维素以及木质素溶出和降解的难易程度各不相同，以半纤维素最容易溶出和降解。但是在对蔗渣中的半纤维素抽提的同时，有部分木质素夹杂其中，半纤维素与木质素形成复杂的化学结合，难易实现半纤维素的高效提纯，限制了蔗渣中半纤维素的高值化利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种分离提纯甘蔗渣中半纤维素的方法，该方法利用二氧化氯的选择性氧化特点，用于氧化降解抽提半纤维素中的木质素，实现了甘蔗渣中半纤维素的高效提纯。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的分离提纯甘蔗渣中半纤维素的方法，包括如下步骤：

(1)在绝干的甘蔗渣中加入蒸馏水，再加入浓度0.1mol/L的氢氧化钠溶液，在85-95℃下反应40-80min，抽提，收集抽提液，调节抽提液的pH值为5.8-6.2，在4500-5000rpm的转速下离心20-25min，取上清液；

(2)在步骤(1)的上清液中加入体积分数至少为95％的乙醇溶液混溶沉淀，在4500-5000rpm的转速下离心10-15min，取下层沉淀物，用酸化的乙醇溶液洗涤2-3次，冷冻干燥，研磨得到的固体，得到粉末；

(3)将步骤(2)的粉末置于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中使粉末完全溶解，加入氢氧化钠溶液体积100-120倍量的蒸馏水稀释，得到预反应溶液，再加入浓度为0.15-0.25mol/L的二氧化氯溶液，然后调节该预反应溶液的pH值为3.5-5.0，在38-45℃下反应20-40min，在8000-12000rpm的转速下离心3-8min，取二次上清液；

(4)在步骤(3)的二次上清液中加入体积分数至少为95％的乙醇溶液混溶沉淀，在4000-6000rpm的转速下离心3-6min，取下层固体物，干燥，得到甘蔗渣中的半纤维素。

优选地，步骤(1)中每千克绝干的甘蔗渣中加入700-1000mL的蒸馏水。

优选地，步骤(1)中氢氧化钠溶液的用量为蒸馏水体积的4-6％。

优选地，步骤(1)中使用浓度为5.5-6.5mol/L的乙酸溶液调节抽提液的pH值。