[发明专利]一种生物质燃料环保粘结剂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种生物质燃料环保粘结剂的制备方法，属于废弃生物质资源的开发利用领域。

背景技术：

生物质燃料是将生物质原料(主要是农作物秸秆、农产品加工剩余物及林业剩余物)经过干燥、粉碎、调配等预处理后压缩成型的燃料。成型后的燃料密度大于1000kg/m³，燃烧值达3500～5000kcal/kg，能源密度与中质烟煤相当，输送、储存方便，可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域。

发明内容：

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物质燃料环保粘结剂的制备方法，通过制备一种新颖的絮凝剂，实现酸化废液常温条件下快速回收木质素。该木质素可作为一种优异的粘结剂应用于生物质燃料制备成型中，可以使生物质原料在更低的环模孔径长比条件下成型，减小环模磨损，并可以有效的提高燃料的成型率、产品密度、耐久度以及低位热值，促使生物质燃料这一可再生能源的大规模应用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种生物质燃料环保粘结剂的制备方法，首先通过酸性溶液中和木质加工废液至pH为3.5～6，得到含木质素的悬浮液，然后加入絮凝剂使悬浮液中的木质素凝聚沉淀，再经过干燥、粉碎、筛分后得到生物质燃料粘结剂。

作为本发明的进一步限定，所述的酸性溶液为工业硫酸，硫酸浓度为5～15％。

作为本发明的进一步限定，所述的木质加工废液为木薯加工制备淀粉的废液、木薯发酵制备酒精的废液、甘蔗制糖后的废液、桉树制浆后的废液中的任一种或是它们的混合物。

作为本发明的进一步限定，所述的絮凝剂为具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛。

作为本发明的进一步限定，所述的絮凝剂在悬浮液中的添加量为5～80mg/100mL。

一种以上所述的生物质燃料粘结剂的应用，该生物质燃料粘结剂应用于生物质燃料成型加工中，并起到生物质的粘结作用。

作为以上所述的生物质燃料粘结剂的应用的进一步限定，所述生物质燃料粘结剂在生物质燃料成型加工中的添加量占总燃料重量的0.1～10％。

为了使本发明公开充分，本发明用到的具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛其制备方法具体步骤如下：

步骤A：将淀粉分散在水溶液中，在78～85℃，300r/min条件下搅拌30min，得到粘稠状的淀粉糊，冷却备用。淀粉糊中淀粉含量为5～40wt％。

步骤B：将反应量的5-羟甲基糠醛溶液、阳离子化试剂加入到步骤A所述的淀粉糊中，5-羟甲基糠醛与淀粉的重量比例(w/w)为0.005～0.3∶1，阳离子化剂与淀粉的重量比例(w/w)为0.02～0.5∶1，在65℃、300r/min条件下搅拌反应180min，得到改性淀粉/5-羟甲基糠醛水凝胶。阳离子化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中的任一种。本步骤中5-羟甲基糠醛溶液为5羟甲基糠醛水溶液或者含有5-羟甲基糠醛的、未经过分离纯化的糖类化合物脱水分解液的溶液；所述的糖类化合物为果糖、蔗糖和葡萄糖中的任一种，优选果糖；阳离子化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中的任一种或是它们的组合物，优选3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。

步骤C：将改性淀粉/5羟甲基糠醛的水凝胶冷却后，通过滚筒法干燥，经粉碎、过筛得到白色粉末状产物为具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛。

5-羟甲基糠醛是一个具有呋喃环的刚性小分子，通过与改性淀粉发生双官能团的交联反应，可使淀粉分子链间距增大和分子链缠绕度降低，得到具有高比表面、多孔的交联网络结构淀粉絮凝材料，即改性淀粉/5-羟甲基糠醛作为絮凝剂。故一些诸如木质素悬浮、焦糖以及果胶等物质可以更加容易的与改性淀粉/5羟甲基糠醛发生相互作用而沉降，具有用量少、沉降絮体大、沉降速度快等优点。以上具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛制备过程中的反应方程式如下：

本发明通过上述方案取得良好的技术效果：