[发明专利]一种用于半纤维素提取液脱盐的装置

说明书

技术领域

本发明属于木质纤维素生物炼制的分离纯化技术，特别涉及一种用于半纤维素提取液脱盐的装置。

背景技术

半纤维素是自然界中产量第二大的碳水化合物，产量仅次于纤维素。半纤维素主要由木糖，阿拉伯糖等五碳糖通过糖苷键连接，形成杂多糖。半纤维素可以转化为低聚木糖、阿魏酰木寡糖、阿拉伯糖和木糖醇等多种高附加值产品。低聚木糖的高附加值产品的生产首先需要将其从复杂的木质纤维素大分子结构中提取出来。目前常用的提取方法为碱提。

经碱提得到的半纤维素溶液中，其中主要的目标产物是木聚糖，但同时也有少量的单糖、色素、大量的无机盐(碱液经酸中和后产生)以及可溶性非糖聚合物等杂质。而盐的存在对木聚糖的后续转化有一定的不利影响，例如对木聚糖酶产生抑制作用，因此，有必要对料液进行脱盐处理。木聚糖提取液中盐分的脱除一般有离子交换、膜技术等手段。采用离子交换树脂脱盐，脱盐率高，但是会消耗大量的酸、碱，产生大量的再生废水，给环境带来巨大的环保压力。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量为150～1000Da，能去除小分子有机物和无机盐类，保留大分子的木聚糖分子。由于纳滤膜在脱盐过程中让部分木糖、葡萄糖选择性透过，因而该过程中部分单糖也被脱除，使得木聚糖的纯度有较大提高。

发明内容

【发明目的】本发明的目的在于发明一种用于半纤维素提取液脱盐的装置，有效抑制提取液中大分子不溶聚合物对膜组件的污染，提高半纤维素的回收率和脱盐效率。

【本发明的构思】半纤维素分子量较大，它们在碱提液中虽然溶解性较好，但是当用酸中和后，就有部分半纤维素开始变为悬浮物，甚至从溶液中析出沉淀。半纤维素提取液在脱盐过程中，由于盐浓度逐渐降低，也会促使部分半纤维素大分子的溶解状态发生改变而析出为悬浮物或沉淀。这些析出的半纤维素(木聚糖)由于分子量较大，使提取液的粘度变大，析出物易于吸附在膜片表面，这种吸附污染对膜系统的影响有：降低膜通量，改变产品组分，增加膜阻力，缩短膜使用寿命等，因此对进入膜分离装置的分离液要求较高，预处理较为严格，需提前去除水中的不溶物。除去半纤维素提取液中的不溶、难溶的物质一般使用离心或者过滤的方式。当使用过滤时，对滤布的要求较高，滤速较慢。使用普通的离心机时，一般难以连续操作。而且通过一次离心也难以去除提取液中的全部不溶、难溶物质，这些物质在后续的膜过程中随着过滤条件的变化而有可能再次析出，影响纳滤除盐过程。

卧式螺旋沉降离心机是一种广泛应用的高效离心分离设备，它具有连续操作、处理量大、适应性强的特点，主要应用于固液混合物的浓缩、分级和分离等操作。若将卧式螺旋沉降离心机联合膜分离设备应用到半纤维素提取液脱盐过程中，能解决单独使用膜设备的问题。

结合对半纤维素提取液脱盐过程的实际问题的分析和现有设备性能的了解。将卧式螺旋沉降离心机和纳滤除盐系统进行有机组合，可能会形成专用设备，大幅提高现有半纤维素提取液脱盐工艺的效率。卧式螺旋沉降离心机主要由转鼓、螺旋和差速器组成。高速旋转的转鼓内装有输料螺旋，其旋转方向与转鼓相同，但两者之间有差速器产生一定的速度差。半纤维素提取液从进料管进入转鼓内，在离心力的作用下，悬浊液固相被沉降在转鼓内壁，由输料螺旋推送到转鼓小端，从固相出口排出，澄清后的的分离液从转鼓大端的液相出口进入膜分离设备。在纳滤除盐过程中料液通过泵加压，料液以一定流速沿着膜表面流过，大于膜截留分子量的大分子半纤维素不透过膜，形成截留液；小于膜截留分子量的无机盐透过膜，形成主要含盐的透过液。根据透过液的滤出速度向分离体系中补充相应体积的去离子水，待截留液中的盐浓度低于设定值时，即可放出部分含盐量达标的提取液，加入部分初始提取液，设备运行即可连续、自动将提取液脱盐，得到脱盐的木聚糖提取液。

【本发明技术方案】本装置的基本构造如附图1：