一種高溫木材水解液的精制方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種高溫木材水解液的精制方法，包括：將原料水解液進行離心處理；采用絮凝的方法去掉水溶性大分子木質素；絮凝后得到的水解液，用樹脂吸附其中的水溶性小分子木質素，得到提純后的木糖溶液；對所述提純后的木糖溶液通過過濾裝置進一步脫除殘留的木質素，得到精制的木糖液并制取木糖；用洗脫溶劑洗脫樹脂吸附的木質素，回收所述洗脫溶劑和木質素。本發(fā)明專利技術回收的乙醇可以循環(huán)回用；還采用集成式渦街反應器，有效地改善和提高了絮凝效果，作為吸附劑的離子交換樹脂對帶電的木質素有很好的吸附效果。通過本發(fā)明專利技術處理的水解液，提高了濾膜的膜分離效果，維持了膜的較大通量。

A Refining Method of High Temperature Wood Hydrolysate

The invention discloses a refining method of high-temperature wood hydrolysate, which includes: centrifuging raw material hydrolysate; removing water-soluble macromolecular lignin by flocculation; adsorbing water-soluble small molecular lignin by resin after flocculation to obtain purified xylose solution; and further removing the purified xylose solution through a filter device. The residual lignin is removed, the refined xylose solution is obtained and the xylose is prepared; the lignin adsorbed by the resin is eluted with the eluting solvent, and the eluting solvent and lignin are recovered. The recovered ethanol of the invention can be recycled and reused, and an integrated vortex street reactor is used to effectively improve and improve the flocculation effect, and the ion exchange resin as an adsorbent has a good adsorption effect on the charged lignin. The hydrolysate processed by the invention improves the membrane separation effect of the filter membrane and maintains a larger flux of the membrane.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種高溫木材水解液的精制方法
本專利技術屬于生物化工領域，尤其涉及一種高溫木材水解液的精制方法。
技術介紹
木材預水解指在傳統(tǒng)制漿工藝前對植物原料進行水解處理，使原料中的半纖維素組分發(fā)生水解反應生成木糖而溶出并加以回收的工藝，而預水解后的木片經過常規(guī)蒸煮和漂白可制備紙漿和溶解漿，熱水預水解方法是利用高溫熱水使半纖維素支鏈的乙酰基斷裂，形成乙酸而提供酸環(huán)境，因此也稱為自水解。在水解過程中，半纖維素轉化為木糖和少量的低聚糖而溶于預水解液中，隨著水解的進行，戊糖和己糖會進一步降解為糠醛和羥甲基糠醛。半纖維素發(fā)生水解和降解反應的同時，木片中的木素組分發(fā)生解聚反應，部分木素溶解到水解液中，因此，預水解中不僅含有糖類物質，還含有大量的木素降解產物。因為水解液中含有豐富的糖類物質，可對其直接進行純化獲取高附加值的功能性糖，也可通過發(fā)酵的方式制備生物燃料和生物制品。糖類物質的產品主要用于食品和制藥，因此需要較高的純度。由于木質素在預水解環(huán)境中發(fā)生解聚，其結構和性質發(fā)生變化而溶解在預水解液中，這為糖類物質的純化過程帶來了阻礙。因此，預水解液的利用需要去除其中的木素雜質，中國專利CN201280065989提供了用于從木本植物材料中用溶劑提取木質素并將脫木素的纖維素殘余物轉化為粗生物油的連續(xù)流木材加工技術。中國專利201610552888.9公開了一種木質纖維原料預水解液分離木質素提純低聚木糖的方法，木質纖維原料水熱法預處理的預水解液除去不溶性顆粒物后，采用聚(苯乙烯-二乙烯基苯)共聚物(PS-DVB)微球吸附預水解液中的木質素得到提純的粗低聚木糖溶液，吸附在PS-DVB微球上的木質素用無水乙醇洗脫，含木質素的乙醇洗脫液經過旋轉蒸發(fā)回收乙醇。解析出木質素的PS-DVB微球和回收的乙醇可循環(huán)使用。該專利技術采用PS-DVB微球吸附分木質纖維原料水熱法預水解液中的木質素，具有工藝簡單、無毒副作用、木質素分離效率高的優(yōu)點，而且PS-DVB微球和乙醇可循環(huán)使用。眾多研究人員要解決的木質素去除問題，僅停留在實驗室階段，未見系統(tǒng)工業(yè)化的報道。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于克服現(xiàn)有的技術不足，提供一種高溫木材水解液的精制方法，能夠解決當前木材水解液精制過程效率不高，工藝復雜，存在毒副作用的技術問題。本專利技術的一種實施例公開了以下技術方案來實現(xiàn)其目的：一種高溫木材水解液的精制方法，包括；將原料水解液進行離心處理；采用絮凝的方法去掉水溶性大分子木質素；絮凝后得到的水解液，用樹脂吸附其中的水溶性小分子木質素，得到提純后的木糖溶液；對所述提純后的木糖溶液采用過濾裝置進一步脫除殘留的木質素，得到精制的木糖液并制取木糖；用洗脫溶劑洗脫樹脂吸附的木質素，回收所述洗脫溶劑和木質素。進一步的，所述木材包括針葉木和闊葉木；進一步的，所述原料水解液采用旋液器分離不溶性大顆粒雜質，所述原料水解液由旋液器上部排出，顆粒物由下部排出；進一步的，所述絮凝劑為硫酸鋁、三氯化鐵、PAC中的一種或多種復合配置而成，加入量為200-500mg/L；所述絮凝劑還包括有機絮凝劑PMA20-80mg/L。進一步的，使用集成式渦街反應器進行所述絮凝。進一步的，經過所述絮凝后的絮凝物由疊螺脫水機進行脫水，當螺旋推動軸轉動時，推動軸外圍的多重固活疊片相對移動，在重力作用下，水從所述疊片間隙中濾出并通過快速濃縮得到粗木質素。進一步的，所述樹脂為聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的弱堿性陰離子交換樹脂。進一步的，所述過濾裝置為LJ-專利鈉濾膜。進一步的，所述洗脫溶劑為無水乙醇。進一步的，回收所述洗脫溶劑和木質素的步驟包括：用閃蒸法回收洗脫溶劑；經過閃蒸器常壓閃蒸后,全部洗脫溶劑被蒸發(fā)出來，對洗脫溶劑蒸氣進行冷凝并回收；對閃蒸器下部得到的粉狀木質素進行回收。本專利技術的有益效果在于：1)本專利技術使用閃蒸法回收水解過程中的乙醇和木質素，干燥物料時間短、效率高、干燥室內周向氣速高，物料停留時間短，有效防止物料粘壁，并可一次干燥成均勻的粉狀產品，省去了粉碎、篩分等工序；冷凝回收的乙醇與膜濾出的乙醇可以合并循環(huán)回用。2)本專利技術采用的絮凝劑能與木質素產生化學反應，生成木質素復合物，木質素的溶解性變化而沉淀。絮凝劑吸附木質素形成膠體而絮凝，或者改變木質素的空間結構，使木質素沉淀。絮凝后的水解液去除了大分子的木質素，減少了后面工序離子交換的負荷，提升樹脂的處理效率。本專利技術中采用集成式渦街反應器，放置在絮凝池水流通道上，水流通過時被設備切割、碰撞、反彈，速度、大小、方向連續(xù)變化，大渦旋變成小渦旋，小渦旋最后變成高強度高頻率的微渦旋，并呈陣列式分布形成渦街，離心慣性效應成倍放大，大幅度地增加了顆粒碰撞次數(shù)。同時由于水流在通過反應設備時的慣性和邊界效應礬花產生強烈變形，在水流的揉動作用下變得更密實，并通過采用絮凝體分形控制技術對不同動力學條件下的顆粒數(shù)量、顆粒尺度、均勻度、密實度、形態(tài)進行分析，提出絮凝過程動力學控制參數(shù)，在設備上科學合理地布設多層渦街裝置，控制著絮凝池中礬花顆粒的合理長大速度，形成粒度均勻合適的更易于沉淀的密實礬花，有效地改善和提高了絮凝效果。3)本專利技術中的離子交換樹脂發(fā)揮了吸附與交換的雙重作用，對帶電的木質素有很好的交換效果；通過本專利技術處理的水解液，提高了超濾膜膜分離效果，維持了膜的較大通量。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為根據(jù)一種實施例的一種高溫木材水解液的精制方法工藝流程圖；圖2為根據(jù)一種實施例的一種離子交換樹脂淋洗液的回收示意圖。對附圖標記的說明如下：原液儲罐1，泵2，旋液分離器3，接受槽4，混合器5，渦街反應器6，接受槽7，陰離子交換樹脂柱8，中間罐9，淋洗液槽10。具體實施方式本專利技術的目的是提供一種從木材高溫水解液中除去大部分木質素的工藝。預水解液中可溶性木質素大分子具有膠體特征，容易引起后續(xù)處理中的膜堵塞問題。因此采用本公開內容的某些實施方案包括旋液器去除大顆粒雜質、所述旋液分離器是利用離心力，將重度不同的兩種介質進行分離的一種設備，水解液中含有一些不溶于水的顆粒物，籍此將其分離出去。木質素含有大量的羥基、羧基等活性基團，帶有負電荷。本專利技術中采用絮凝劑能與木質素產生化學反應，生成木質素復合物，木質素的溶解性變化而沉淀。絮凝劑吸附木質素形成膠體而絮凝，或者改變木質素的空間結構，使木質素沉淀。絮凝后的水解液去除了大分子的木質素，減少了后面工序離子交換的負荷，提升樹脂的處理效率。本專利技術中采用集成式渦街反應器，放置在絮凝池水流通道上，水流通過時被設備切割、碰撞、反彈，速度、大小、方向連續(xù)變化，大渦旋變成小渦旋，小渦旋最后變成高強度高頻率的微渦旋，并呈陣列式分布形成渦街，離心慣性效應成倍放大，大幅度地增加了顆粒碰撞次數(shù)。同時由于水流在通過反應設備時的慣性和邊界效應礬花產生強烈變形，在水流的揉動作用下變得更密實，并通過采用絮凝體分形控制技術對不同動力學條件下的顆粒數(shù)量、顆粒尺度、均勻度、密實度、形態(tài)進行分析，提出絮凝過程動力學控制參數(shù)，在設備上科學合理地布設多層渦街裝置，控制著絮凝池中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種高溫木材水解液的精制方法，包括；將原料水解液進行離心處理；采用絮凝的方法去掉水溶性大分子木質素；絮凝后得到的水解液，用樹脂吸附其中的水溶性小分子木質素，得到提純后的木糖溶液；對所述提純后的木糖溶液通過過濾裝置進一步脫除殘留的木質素，得到精制的木糖液并制取木糖；用洗脫溶劑洗脫樹脂吸附的木質素，回收所述洗脫溶劑和木質素。

【技術特征摘要】
1.一種高溫木材水解液的精制方法，包括；將原料水解液進行離心處理；采用絮凝的方法去掉水溶性大分子木質素；絮凝后得到的水解液，用樹脂吸附其中的水溶性小分子木質素，得到提純后的木糖溶液；對所述提純后的木糖溶液通過過濾裝置進一步脫除殘留的木質素，得到精制的木糖液并制取木糖；用洗脫溶劑洗脫樹脂吸附的木質素，回收所述洗脫溶劑和木質素。2.根據(jù)權利要求1所述一種高溫木材水解液的精制方法，其特征在于：其中所述木材包括針葉木和闊葉木。3.根據(jù)權利要求1所述一種高溫木材水解液的精制方法，其特征在于：所述原料水解液采用旋液器分離不溶性大顆粒雜質，所述原料水解液由旋液器上部排出，顆粒物由下部排出。4.根據(jù)權利要求1所述一種高溫木材水解液的精制方法，其特征在于：所述絮凝劑為硫酸鋁、三氯化鐵、PAC中的一種或多種復合配置而成，加入量為200-500mg/L；所述絮凝劑還包括有機絮凝劑PMA20-80mg/L。5.根據(jù)權利要求1所述一種高溫木材水解...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：邱全國，武長安，呂小豐，
申請(專利權)人：成都連接流體分離科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51