一種生物質(zhì)資源化利用的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于生物質(zhì)的再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)資源化利用的方法。其具體為：將生物質(zhì)與催化劑混合，經(jīng)水解制得單糖和多糖；所述的催化劑為白云石、高嶺土、黏土、石英石、玻璃、碳化硅中的一種或多種。該催化劑來源廣泛，其與生物質(zhì)混合后，能催化纖維素、半纖維素快速水解轉(zhuǎn)化為單糖和多糖，以及催化部分木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為纖維素、半纖維素，從而極大地提高了生物質(zhì)的出糖率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。并且白云石、高嶺土等本身不溶于水，便于后續(xù)單糖和多糖產(chǎn)品的分離提純。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于生物質(zhì)的再利用
，具體涉及一種生物質(zhì)資源化利用的方法。
技術(shù)介紹
小麥、玉米、棉花、稻草、野草、甘蔗等眾多植物秸稈中，除我國北方極少數(shù)地區(qū)有利用少了的玉米秸稈作為家畜過冬飼料外，其余秸稈均被直接廢棄，未加以再利用。對于廢棄的秸稈，農(nóng)民一般是采用簡單的焚燒來處理，但焚燒帶來了嚴(yán)重的大氣污染。雖然目前國家三令五申嚴(yán)禁焚燒農(nóng)作物秸稈，但是因?yàn)闆]有配套的秸稈資源化回收處理技術(shù)，農(nóng)民出于降低勞動(dòng)強(qiáng)度的考慮，秸稈焚燒依然常見。目前，以秸稈為原料制糖的技術(shù)也有很多報(bào)道，是非常典型的廢棄物再利用的綠色環(huán)保、可再生能源項(xiàng)目。但該項(xiàng)技術(shù)一般是通過將秸稈中本身所固有的糖轉(zhuǎn)化出來，其實(shí)質(zhì)上是提取純化技術(shù)。而秸稈中還含有大量的纖維素、半纖維素，以及不溶于水的木質(zhì)素，這些物質(zhì)能否最大化的轉(zhuǎn)化為糖，直接關(guān)系到秸稈的出糖率。現(xiàn)有技術(shù)中有采用酶解技術(shù)將纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為糖的報(bào)導(dǎo)，對于木質(zhì)素則直接過濾除去；也有采用離子液體作為催化劑，將纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為糖的報(bào)導(dǎo)。但這些技術(shù)均不適用于大批量的規(guī)模化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物質(zhì)資源化利用的方法。本專利技術(shù)通過采用白云石、高嶺土、黏土、石英石等作為催化劑，使得纖維素、半纖維素快速水解成糖和多糖，并且該催化劑還使得部分木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為纖維素、半纖維素，從而極大地提高了生物質(zhì)的出糖率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種生物質(zhì)資源化利用的方法：將生物質(zhì)與催化劑混合，經(jīng)水解制得單糖和多糖；所述的催化劑為白云石、高嶺土、黏土、石英石、玻璃、碳化硅中的一種或多種。所述的生物質(zhì)資源化利用的方法中，生物質(zhì)與催化劑的質(zhì)量比為1：5～10：1。所述的催化劑為黏土，其是通過將陶瓷片粉碎后制得的；所述的玻璃為以廢棄玻璃為原料，粉碎后再進(jìn)行使用。所述的生物質(zhì)資源化利用的方法，具體包括以下步驟：（1）一次破碎：采用錘式粉碎機(jī)對生物質(zhì)進(jìn)行首次破碎處理；（2）二次破碎：采用流水式粉碎機(jī)對生物質(zhì)進(jìn)行二次破碎；（3）催化破碎：將生物質(zhì)與催化劑混合均勻后，研磨至80目-120目；此處優(yōu)先采用25000轉(zhuǎn)/分小磨機(jī)進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間為5min～20min；（4）水解轉(zhuǎn)化：研磨物料中加入普通自來水或高純度蒸餾水，讓物料與水進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞诤希唬?）加熱催化：將充分?jǐn)嚢枞诤系奈锪线M(jìn)行加熱處理，程序升溫至90～100℃，然后程序降溫至80℃，該加熱催化可加速物料的充分混合，提升反應(yīng)速率，以濾液中糖不炭化為宜；通過加熱催化處理，可將物料中的纖維素、半纖維素快速轉(zhuǎn)化為單糖與多糖，以及將部分不溶解的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為纖維素、半纖維素，并溶解于水中；原料中不可溶解的剩余部分木質(zhì)素、催化劑及其他不可溶解物質(zhì)，則在此過程分離出來；（6）真空抽濾：加熱催化后，立即采取真空抽濾的方式，通過快速定性濾紙過濾，將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖濾液進(jìn)行收集，并將無法溶解的剩余部分木質(zhì)素、催化劑及其他不可溶解物質(zhì)通過定性濾紙阻隔分離出來；（7）干燥結(jié)晶：將濾液放置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，進(jìn)行水份蒸發(fā)出來，最終將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖進(jìn)行結(jié)晶處理。本專利技術(shù)所采用的生物質(zhì)可以為小麥、玉米、棉花、稻草、野草、甘蔗等眾多植物的秸稈，其他生物質(zhì)同樣適用于本專利技術(shù)的方法。所述的生物質(zhì)為甘蔗渣；先按常規(guī)工藝提取甘蔗中的蔗糖，提純后的甘蔗渣與催化劑混合，經(jīng)水解制得單糖和多糖；其中甘蔗渣與催化劑的質(zhì)量比為：1：5～10：1。本專利技術(shù)的有益效果在于：（1）本專利技術(shù)首次采用白云石、高嶺土、黏土、石英石等作為生物質(zhì)制糖的催化劑，這些催化劑使得生物質(zhì)中部分木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為纖維素、半纖維素，而現(xiàn)有技術(shù)均是將不溶于水的木質(zhì)素直接過濾除去；更進(jìn)一步的，這些催化劑能快速催化秸稈中的纖維素、半纖維素水解轉(zhuǎn)化為單糖和多糖，提升反應(yīng)速率，極大地提高了秸稈的出糖率，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益；（2）由于白云石、高嶺土、黏土等這些催化劑本身不溶于水，與溶于水的糖類產(chǎn)品極易分離，簡化了后續(xù)的產(chǎn)品分離提純，減少了產(chǎn)品的損失；而且其來源廣泛，使用方便，為本專利技術(shù)方法的大規(guī)模推廣使用提供了極大便利；（3）本專利技術(shù)采用改進(jìn)的破碎處理、以及研磨技術(shù)，通過一次破碎、二次破碎、25000轉(zhuǎn)/分小磨機(jī)進(jìn)行研磨，使得秸稈中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素充分與催化劑接觸，增大了接觸面積，提高了催化效率，從而使木質(zhì)素最大程度的轉(zhuǎn)化為纖維素、半纖維素，從而提高生物質(zhì)的出糖率；（4）本專利技術(shù)方法中所涉及的破碎、水解轉(zhuǎn)化、加熱催化等步驟均易于實(shí)現(xiàn)，無需特殊的設(shè)備及反應(yīng)條件，適合于大批量、大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，而且生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高；（5）本專利技術(shù)通過將生物質(zhì)催化水解制糖，使生物質(zhì)變廢為寶，解決了生物質(zhì)焚燒對大氣環(huán)境造成的危害，為生物質(zhì)的資源化利用提供了方向，是非常典型的廢棄物再利用的綠色環(huán)保、可再生能源項(xiàng)目。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本專利技術(shù)，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。實(shí)施例1一種生物質(zhì)資源化利用的方法，包括以下步驟：（1）一次破碎：采用錘式粉碎機(jī)對小麥秸稈進(jìn)行首次破碎處理；（2）二次破碎：采用流水式粉碎機(jī)進(jìn)行對秸稈進(jìn)行二次破碎處理；（3）催化破碎：將秸稈13g、碳化硅26g混合，采用25000轉(zhuǎn)/分小磨機(jī)將混合料研磨至80目-120目，研磨時(shí)間為20min；（4）水解轉(zhuǎn)化：在研磨后的物料中加入普通自來水，讓物料與水進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞诤希唬?）加熱催化：將充分?jǐn)嚢枞诤虾蟮奈锪线M(jìn)行加熱催化處理，程序升溫至90℃，然后程序降溫至80℃；通過加熱，將物料中的纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為單糖與多糖，并溶解于水中，原料中不可溶解的木質(zhì)素、催化劑及其他不可溶解物質(zhì)，則在此過程分離出來；（6）真空抽濾：采取真空抽濾的方式，通過快速定性濾紙的過濾，將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖濾液進(jìn)行輸出，并將無法溶解的木質(zhì)素與催化劑通過定性濾紙阻隔分離出來；（7）干燥結(jié)晶：將濾液放置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，進(jìn)行水份蒸發(fā)出來，最終將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖進(jìn)行結(jié)晶處理。結(jié)果為：出糖率為43.5%（按該實(shí)施例提取得到的單糖和多糖總重量除以生物質(zhì)原料本身的重量，得到出糖率）。實(shí)施例2一種生物質(zhì)資源化利用的方法，包括以下步驟：（1）一次破碎：采用錘式粉碎機(jī)對玉米秸稈進(jìn)行首次破碎處理；（2）二次破碎：采用流水式粉碎機(jī)進(jìn)行對秸稈進(jìn)行二次破碎處理；（3）催化破碎：將秸稈41.5g、白云石18.5g混合，采用25000轉(zhuǎn)/分小磨機(jī)將混合料研磨至80目-120目，研磨時(shí)間為5min；（4）水解轉(zhuǎn)化：在研磨后的物料中加入普通自來水，讓物料與水進(jìn)行充分?jǐn)嚢枞诤希唬?）加熱催化：將充分?jǐn)嚢枞诤虾蟮奈锪线M(jìn)行加熱催化處理，程序升溫至100℃，然后程序降溫至80℃；通過加熱，將物料中的纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為單糖與多糖，并溶解于水中，原料中不可溶解的木質(zhì)素、催化劑及其他不可溶解物質(zhì)，則在此過程分離出來；（6）真空抽濾：采取真空抽濾的方式，通過快速定性濾紙的過濾，將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖濾液進(jìn)行輸出，并將無法溶解的木質(zhì)素與催化劑通過定性濾紙阻隔分離出來；（7）干燥結(jié)晶：將濾液放置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，進(jìn)行水份蒸發(fā)出來，最終將轉(zhuǎn)化出的單糖、多糖進(jìn)行結(jié)晶處理。結(jié)果為：出糖率為46.00%。實(shí)施例3一種生物質(zhì)資源化利用的方法，包括以下步驟：（1）一次破碎：采用錘式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：將生物質(zhì)與催化劑混合，經(jīng)水解制得單糖和多糖；所述的催化劑為白云石、高嶺土、黏土、石英石、玻璃、碳化硅中的一種或幾種的混合物。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：將生物質(zhì)與催化劑混合，經(jīng)水解制得單糖和多糖；所述的催化劑為白云石、高嶺土、黏土、石英石、玻璃、碳化硅中的一種或幾種的混合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：生物質(zhì)與催化劑的質(zhì)量比為：1：5～10：1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：所述的催化劑為黏土。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：生物質(zhì)破碎、生物質(zhì)與催化劑的混合研磨、水解、加熱催化、真空抽濾、干燥結(jié)晶。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)資源化利用的方法，其特征在于：所述的生物質(zhì)破碎包括一次破碎和二次破碎，采用錘式粉碎機(jī)對生物質(zhì)進(jìn)行一次破碎處理，采用流水式粉碎機(jī)對生物質(zhì)進(jìn)行二次破碎處理。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)資源化利用的方...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏楊銘，林修務(wù)，雷代惠，吳克寬，
申請(專利權(quán))人：名京實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35