[发明专利]一种采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法

说明书

本发明属于生物质资源化的技术领域，具体的涉及一种采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法。所述采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法，包括如下步骤：(1)新型低共熔溶剂的合成；(2)秸秆一级处理；(3)半纤维素的提取；(4)粗纤维素的提取；(5)粗纤维素的提取；(6)木质素的提取；(7)酶解。该方法实现了高效分离秸秆中组分的目的，提高秸秆中木质素、半纤维素和纤维素的高值化利用效率，降低污染，节约成本。

技术领域

本发明属于生物质资源化的技术领域，具体的涉及一种采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法。

背景技术

我国作为农业大国每年产生七亿多吨农作物秸秆，且我国的甘蔗渣产量位居世界第三，然而该类工农业副产品却未得到合理利用，造成资源的极大浪费。工农业废弃物作为一种来源丰富且廉价的生物质原料，用于生产生物燃料及平台化合物，实现其高值化利用，对建立可持续发展的能源体系、促进我国经济发展和环境保护具有重大意义。

生物质资源是自然界中储存量最高的可再生能源，开发高效的生物质资源转化方法，实现生物质资源的高值化利用可以在很大程度上降低人类生活对于化石资源的依赖性，高效利用生物质资源也是未来实现人类生活可持续性发展的重要途径之一。生物质资源主要来自于植物吸收空气中二氧化碳，通过植物光合作用制备得到，其主要包括纤维素、半纤维素和木质素组分，在生物质资源中各自的含量大约分别为30-50％、20-35％以及15-30％。近年来随着研究工作的开展，转化生物质组分成为高附加值的化学品、功能材料以及生物质油已经引起人们的广泛关注，生物质资源被认为是继石油、煤和天然气之后第四大能源。合理利用生物质能源在很大程度上还可以降低工业过程中二氧化碳排放，同时减少二氧化碳大量排放造成的气候问题。

深度共熔溶剂(DES)，是一类由季铵盐和氢键供体组成的共熔混合物。类似离子液体，DES也具有低挥发性、高热稳定性、对各种有机物和无机物溶解能力强、熔点低等优点，并且也是一类可设计溶剂。与离子液体相比，DES的合成步骤简单，仅需在一定的温度(如100℃)下，将两种组分简单地搅拌混合即可，无需进一步纯化；另外其合成收率100％，零排放、无需使用溶剂，环境友好。在生物质溶解和处理方面，DES表现出较好的应用前景。

最近，Francisco等以自然界普遍存在的代表性天然物质如氨基酸、氯化胆碱、烟酸、苹果酸和乳酸等为原料，获得了多种DES溶剂体系。作者发现多数DES对木质素溶解性好、对木聚糖和纤维素的溶解力弱，具有较强的选择性溶解，其中氯化胆碱及乳酸组成的DES对木质素的选择性溶解能力最强，可以采用该组成的DES从麦秆原料中提取一定量的木质素。

目前采用DES处理秸秆的方法存在以下问题：(1)虽然DES具有较强的溶解选择性，对木质素表现出较好的溶解能力，但是也能溶解一定量的纤维素和半纤维素，特别是其降解产物以及副产物，如木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、糠醛、脂肪酸等，而这部分溶解物不容易从DES中去除，严重影响DES的重复利用的效果。而现有处理方法无论从工艺步骤到工艺条件均未对此进行有效解决，不仅影响DES的回收利用，而且影响秸秆中木质素、纤维素以及半纤维素各个组分后续的高值化利用。

(2)目前采用DES处理秸秆的方法大部分在碱性环境下进行，而碱性环境对木质素组分会造成严重破坏，提取的木质素分子量一般较小，因而多分散性系数也较小，利用窗口较窄。少数酸性条件下的处理方法不仅去除木质素，半纤维素和纤维素也会随之酸解一部分，进而影响了半纤维素和纤维素的利用率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法，该方法实现了高效分离秸秆中组分的目的，提高秸秆中木质素、半纤维素和纤维素的高值化利用效率，降低污染，节约成本。

本发明的技术方案为：一种采用新型低共熔溶剂高效分离秸秆组分的方法，包括如下步骤：