[发明专利]一种利用生物质纤维制备糠醛的方法

说明书

本发明涉及固体酸催化剂技术领域，尤其涉及一种利用生物质纤维制备糠醛的方法。具体包括以下步骤：将TiCl4、无水乙醇混合；向混合溶液中逐滴滴加浓氨水、去离子水调节pH值，得到TiOH沉淀物；将沉淀物静置，除Cl^‑并烘干后，得到烘干后的沉淀物；将烘干后的沉淀物进行研磨，用硫酸溶液浸渍得到固体；固体焙烧即可得到固体酸催化剂；将秸秆放入汽爆罐中进行汽爆预处理，再把汽爆秸秆放入水中浸提半纤维降解物，过滤得到水洗液，然后将水洗液和固体酸催化剂加入到反应釜中反应，即得糠醛。本发明方法制备过程简单易行，回收率高，初步解决了糠醛及其衍生物大规模工业化生产应用的问题。

技术领域

本发明涉及固体酸催化剂技术领域，尤其涉及一种利用生物质纤维制备糠醛的方法。

背景技术

生物质是地球上唯一的可再生碳源和可直接转化为气体、液体和固体能源的可再生清洁资源。生物质资源的开发利用为综合解决能源-环境-城镇化发展的问题提供了一条可行出路，受到了世界各国的普遍重视。我国是农业大国，每年生物质资源的产出巨大，如将其实现产业化应用，可以有效地替代化石燃料的使用，对保护生态环境具有重要的现实意义。

木质纤维素类生物质水解糖化制备可发酵糖和化学品是其转化利用的一个重要步骤。将木质纤维素类生物质进行水解糖化制备可发酵糖，将糖再进行发酵后制备诸如乙醇等生物燃料，可以实现对化石燃料的部分或全替代；另外，可以制备诸如5-羟甲基糠醛、糠醛、乙酰丙酸等高附加值的石油基平台化合物，可以有效减少石油的使用。

糠醛(FF)和5-羟甲基糠醛(HMF)是一类重要的功能性平台化合物，是目前不多的只能由生物质制备得到而不能用化石资源合成的化学品之一。它们作为生物质衍生物，在制备粘接剂、润滑油精制、有机合成、塑料、医药等方面用途广泛。另外，FF和HMF可以作为前驱体用在制备生物质基液体燃料。以FF以及HMF为平台化合物，经羟醛缩合、加氢脱氧等工艺，可以制备出具有C5-C15的液体烷烃燃料；HMF可以经过氧化得到2,5-呋喃二甲酸，而2,5-呋喃二甲酸可以取代对苯二甲酸作为制备聚酯材料的单体；HMF还可以作为药物前驱体。

因此，如何提供一种回收率高、对设备无腐蚀、便于实施的一种利用生物质纤维制备糠醛的方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种利用生物质纤维制备糠醛的方法，该方法制备过程简单易行，回收率高，初步解决了糠醛及其衍生物大规模工业化生产应用的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种利用生物质纤维制备糠醛的方法，包括以下步骤：

(1)将TiCl₄、无水乙醇混合；

(2)向步骤(1)得到的混合溶液中逐滴滴加浓氨水、去离子水调节pH值为8.5-9.5，然后进行搅拌，得到TiOH沉淀物；

(3)将步骤(2)得到的TiOH沉淀物静置，用高速离心机洗涤至无Cl^-，烘干后，得到烘干后的沉淀物；

(4)将步骤(3)得到的烘干后的沉淀物进行研磨，用硫酸溶液浸渍2.5-3.5h，得到固体；

(5)将步骤(4)得到的固体焙烧，即可得到固体酸催化剂；

(6)将含水量为40％-50％的秸秆放入汽爆罐中进行汽爆预处理，再把汽爆秸秆放入水中浸提半纤维降解物，过滤得到水洗液，然后再将水洗液、步骤(5)得到的固体酸催化剂加入到反应釜中反应，即得糠醛。

优选的，所述步骤(1)中，将TiCl₄、无水乙醇按照1:3-5的体积比混合。

进一步优选的，所述TiCl₄、无水乙醇按照1:4的体积比混合。