[发明专利]分离木质纤维生物质组分的方法

说明书

本发明公开了一种分离木质纤维生物质组分的方法，属于生物质精炼领域。所述方法以一定配比的甲磺酸溶液和小分子有机物共混构成的蒸煮药液对木质纤维素原料进行高温分离。与现有技术相比，本发明方法不仅可以提高各组分分离效率，获得纤维素纸浆、半纤维素糖类和木质素产物，而且甲磺酸易于回收重复利用，操作流程简单，蒸煮用时较短，能够有效降低生产能耗和运行成本。

技术领域

本发明涉及生物质精炼领域，具体提供一种分离木质纤维生物质组分的方法。

背景技术

近年来，有关生物质基材料、能源以及化学品的研究逐渐受到广泛关注，针对“石油精炼”提出了“生物质精炼”的概念，旨在以木质纤维为原料，利用可持续及环境友好的技术生产高附加值的产品，实现木质纤维全组分的高值化利用。制浆造纸产业作为木质纤维原料巨大的消耗者，传统的制浆工艺主要利用了木质纤维原料中的纤维素，而其他两种主要组分半纤维素和木质素均未得到充分利用。基于生物质精炼的理念，探索木质纤维原料全组分的高效分离技术，对于传统的制浆造纸工业来说既是一个严峻的挑战，同时又是一个难得的发展机遇。因此，对木质纤维生物质的全面、有效、高值化的利用，发展新型的分离技术，对于资源的综合利用和大自然的生态环境有重大意义。

中国发明专利ZL99805811.4涉及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。

中国发明专利CN103924470A涉及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。

中国发明专利ZL02813978.x涉及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技术主要涉及了利用有机酸制备传统纸浆的技术，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，增大了后续漂白药品消耗；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，以上专利并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。

中国发明专利CN103898786A涉及了一种生物质原料的综合利用的方法。该方法主要包括以下步骤：(1)在过氧化氢的催化作用下，利用由甲酸、乙酸形成的有机酸液(总酸浓为70-85％)对粉碎后的生物质进行蒸煮，控制蒸煮温度90-120℃，固液质量比为1:5-1:15，反应时间30-90min，反应完成后固液分离；(2)在过氧化氢、甲酸和乙酸形成的混合液中对残余固体进行酸洗，然后进行水洗，得到的固体筛选得到细浆纤维素；(3)将蒸煮废液和酸洗废液进行蒸发浓缩，得到甲酸和乙酸蒸汽和浓缩液，浓缩液加水稀释，搅拌，得到的固体经水洗得到所需的木质素，得到的液体经脱色、过滤和浓缩结晶处理后得到木糖。

中国发明专利CN103122594A涉及了一种溶解浆的生产方法。该方法主要包括以下步骤：(1)采用水、蒸汽或稀酸对纤维原料进行预水解；(2)利用过氧化氢与甲酸或乙酸组成过氧酸进行蒸煮，蒸煮废液蒸馏后回用；(3)浆料进行半纤维素酶处理；(4)浆料进行漂白处理。最终得到白度大于90％IS0，α-纤维素含量大于92％，聚戊糖含量小于2.0％的溶解浆。