[发明专利]一种中极性大孔吸附树脂及其在去除木质纤维素水解液中酸溶木质素的应用

说明书

本发明公开了一种中极性大孔吸附树脂及其在去除木质纤维素水解液中酸溶木质素的应用。本发明中极性大孔吸附树脂的骨架结构为聚苯乙烯二乙烯基苯，官能团为酯基，平均粒径为0.25～0.83mm，含水量为40～65％，湿视密度为0.9～1.1g/mL，平均比表面积为200～1000m²/g，总孔容为0.6～1.0cm³/g，平均孔径为10～20nm。本发明中极性大孔吸附树脂具有选择性高、容易再生、成本低廉的优点，用于去除木质纤维素水解液中酸溶木质素，可有效解决传统吸附分离技术中存在的吸附剂选择性低、不能重复利用且洗脱过程中消耗大量酸、碱、水的问题，为去除木质纤维素水解液中酸溶木质素提供了一种崭新的绿色方法。

技术领域

本发明属分离技术领域，更具体地说，本发明涉及一种中极性大孔吸附树脂及应用该中极性大孔吸附树脂去除木质纤维素水解液中酸溶木质素的方法。

背景技术

随着石油资源日趋短缺、储量日益下降以及化石燃料利用带来一系列环境问题的日益严重，开发可再生能源已成为国内外资源与能源领域的研究热点。生物燃料可以以木质纤维素为原料，经预处理、水解、发酵后制得，而木质纤维素广泛存在于自然界的生物资源中，利用木质纤维素为原料的非粮路线制备生物燃料具有重要的战略意义及应用价值。然而，木质纤维素转化为生物燃料的过程是一个复杂的反应过程。在反应过程中，木质纤维素中木质素会被降解成小分子的酚类物质，这些物质也称为酸溶木质素。酸溶木质素具有很强的疏水性，很容易与发酵微生物细胞膜中磷脂分子结合，从而破环发酵微生物细胞膜的选择性，进而影响其代谢过程。因此要提高木质纤维素水解液的可发酵性，必须将酸溶木质素去除。

目前酸溶木质素去除的方法主要是吸附法。常用的吸附剂主要有活性炭、粘土、离子交换树脂等。活性炭与粘土的主要缺点是吸附选择性差、再生困难、产生大量的固体废弃物。虽然离子交换树脂对酸溶木质素有较高的吸附容量，但树脂在洗脱过程中需要消耗大量的酸和碱，产生大量的酸碱废水。这些缺陷限制了活性炭、粘土、离子交换树脂在工业上的推广应用。因此亟需开发一种价格低廉、高选择性、容易再生的吸附剂及低能耗、安全和高效的工艺用于去除木质纤维素水解液中酸溶木质素。

发明内容

本发明的目的在于：有效解决传统吸附分离技术中存在的吸附剂选择性低、不能重复利用、洗脱过程中消耗大量酸、碱、水的问题，提供一种高选择性、容易再生的中极性大孔吸附树脂，并用于去除木质纤维素水解液中的酸溶木质素。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种中极性大孔吸附树脂，其骨架结构为聚苯乙烯二乙烯基苯，官能团为酯基，平均粒径为0.25～0.83mm，含水量为40～65％，湿视密度为0.9～1.1g/mL，平均比表面积为200～1000m²/g，总孔容为0.6～1.0cm³/g，平均孔径为10～20nm。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了上述中极性大孔吸附树脂的制备方法，即采用油/水悬浮聚合法制备得到所述中极性大孔吸附树脂；制备所述中极性大孔吸附树脂的单体为苯乙烯和丙烯酸酯，交联剂为二乙烯基苯，致孔剂为良溶剂和非良溶剂；其中，所述单体与所述致孔剂的质量比为8:1～1:8，所述单体与所述交联剂的质量比为3:1～1:3，所述良溶剂与所述非良溶剂的质量比为5:1～1:5，所述单体中的苯乙烯与丙烯酸酯的质量比为20:1～1:20。

作为本发明中极性大孔吸附树脂的制备方法的一种优选技术方案，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

作为本发明中极性大孔吸附树脂的制备方法的一种优选技术方案，所述良溶剂为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯中的一种或几种。

作为本发明中极性大孔吸附树脂的制备方法的一种优选技术方案，所述非良溶剂为环己烷、正庚烷、正辛烷、液体石蜡中的一种或几种。