CN116676800B - 一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 - Google Patents
一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116676800B CN116676800B CN202310863745.XA CN202310863745A CN116676800B CN 116676800 B CN116676800 B CN 116676800B CN 202310863745 A CN202310863745 A CN 202310863745A CN 116676800 B CN116676800 B CN 116676800B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular sieve
- lignin
- lignocellulose raw
- raw material
- acetic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims abstract description 80
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 42
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims abstract description 34
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 3
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 2
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 claims 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 claims 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 14
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 7
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 7
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 239000012028 Fenton's reagent Substances 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- -1 superoxide free radical Chemical class 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001397809 Hakea leucoptera Species 0.000 description 1
- 241000219071 Malvaceae Species 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229960005191 ferric oxide Drugs 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，所述方法包括以下步骤：将木质纤维素原料放入过氧化氢和冰乙酸的混合溶液中，加入分子筛蒸煮后的所述木质纤维素原料即为去除木质素的木质纤维素原料，其中，分子筛为FeY分子筛。本发明方法通过加入过氧化氢、乙酸，使其与FeY分子筛产生协同作用，氧化有毒和难降解的有机化合物，从而达到去除或分离木质素的目的，并且此方法处理后的木质纤维素原料白度能达到85ISO，一步法便能得到高白度高木质素去除率的成品。
Description
技术领域
本发明属于生物质技术领域，尤其涉及一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法。
背景技术
在木质纤维素原料中，其组成通常会包含三部分：木质素、纤维素和半纤维素。其中木质素、纤维素和半纤维素相互交联，并且木质素具备刚性且不易腐蚀，在细胞中通常起到支撑作用。
传统去除木质素方法为强碱去除法，但是此种处理方法在反应过程中存在废液无法再生循环、金属离子残留的现象、环境污染等问题，所处理的木质素原料需要加压、粉碎研磨等前处理，工艺复杂，所处理的原料最大厚度需要小于0.5mm，还会导致木质素转变为木质素盐，改变了木质素原有结构，不符合绿色高效可循环的化学理念。
为此，能够提供一种处理工艺简单、环境友好、生产成本低且去除效率高的去除木质素的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，所述方法通过加入过氧化氢、乙酸，使其与FeY分子筛产生协同作用，氧化有毒和难降解的有机化合物，从而达到去除或分离木质素的目的，并且此方法处理后的木质纤维素原料白度能达到85ISO，一步法便能得到高白度高木质素去除率的成品；并且所处理的木质纤维素原料厚度能达到30mm，不需要提前粉碎或研磨成细小颗粒，处理效率大大提升。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，所述方法包括以下步骤：
将木质纤维素原料放入过氧化氢和冰乙酸的混合溶液中，加入分子筛蒸煮后即得到去除木质素的木质纤维素原料。
本发明通过过渡金属(Fe)易得电子的特征，并利用其与过氧化氢、乙酸的协同作用，原位产生羟基(·OH)、有机自由基(R-C·)、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)等高活性物质，从木质纤维素原料中分离木质素，解决纸浆生产过程中木质纤维素原料中的木质素去除高污染废液难处理问题。
优选的，所述过氧化氢的浓度为20-50％，所述冰乙酸的浓度为95-99％；
所述过氧化氢和所述冰乙酸的质量比为1:0.2-4.5。
优选的，所述过氧化氢的浓度为30％，所述冰乙酸的浓度为99％。
优选的，所述木质纤维素原料和所述混合溶液的质量比为1:1.0-3.0。
优选的，所述分子筛为FeY分子筛，所述分子筛中有效组分摩尔比为0.5Na2O：0.167Al2O3：1SiO2：22.5H2O：xFeSO4：yH2O2(x＝0～0.01，y＝0～0.15)。
优选的，所述分子筛和所述混合溶液的质量比为1:50-5000。
优选的，所述木质纤维素原料的厚度为0-30mm。
优选的，所述蒸煮的参数为：温度为40-90℃，反应时间为2-6h。
优选的，所述温度为60℃。
优选的，所述蒸煮后得到的过滤液干燥后即为木质素。
优选的，所述木质纤维素原料选自于松木、桉木、椴木和杉木中的至少一种，脱木质素后的木质纤维素原料可用于纸浆生产。
优选的，所述木质纤维素原料为竹子、针叶木和阔叶木中的任意一种。
上述所述方法的反应装置，包括反应釜，所述反应釜顶部设有进料口和排气口；
所述反应釜侧壁底部设有第一循环口，通过蠕动泵与设置在所述第一循环口上部的第二循环口连接；
所述反应釜底部中间设有出料口，所述出料口两侧设有电加热装；
所述反应釜内顶部设有搅拌桨，所述搅拌桨上方的所述反应釜侧壁设有分子筛网层。
优选的，所述电加热装置包括电热套和硅酸岩棉。
优选的，所述排气口与水箱连接。
反应釜中加入搅拌桨加速反应进行，出料口在反应釜底部；在反应釜外部加装蠕动泵加速混合溶液在反应釜内反应，并且反应釜外部加装电热套和硅酸岩棉进行升温和保温；反应过程中，FeY分子筛会填装在500目316L不锈钢网层中，且分子筛可循环利用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，由于在植物类木质纤维素原料中，木质素、纤维素和半纤维素相互交联，并且木质素具备刚性且不易腐蚀，在细胞中通常起到支撑作用，但由于木质素多羟基结构，当用碱法处理时，木质素会附加新基团变成木质素盐而溶于水，这破坏了木质素原有结构。在酸性条件下，木质素通常会保持原有结构，因此，本发明利用冰乙酸、过氧化氢和FeY分子筛产生的协同效应和过渡金属易得电子的特征，原位产生羟基(·OH)、有机自由基(R-C·)、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)等高活性物质，能在6h内使木质纤维素原料中木质素去除率达到94％，半纤维素去除率达到91％，并且该方法不会产生废水，处理完以后的纤维白度能达到85ISO；并且该方法不会产生废水且不会破坏木质素原有结构，溶液能重复利用，减少环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本描述中的附图仅仅是本发明的实施例。
图1为本发明反应装置的结构图；
其中，1-反应釜，2-进料口，3-排气口，4-出料口，5-蠕动泵，6-第一循环口，7-第二循环口，8-搅拌桨，9-网柱，10-电加热装置，11-水箱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，本发明提供了一种从木质纤维素原料中去除木质素的反应装置，包括反应釜1，反应釜1顶部设有进料口2和排气口3；排气口3与水箱11连接；
反应釜1侧壁的底部设有第一循环口6，第一循环口6通过蠕动泵5与设置在第一循环口6上部的第二循环口7连接，蠕动泵5两侧分别设有开关阀；反应釜1底部中间设有出料口4，出料口4两侧设有电加热装置10，电加热装置包括电热套和硅酸岩棉；
反应釜1内顶部设有搅拌桨，述搅拌桨上方的反应釜侧壁设有分子筛网层；网层500目316L不锈钢网层；
装置反应流程成为：将催化剂装入不锈钢网层，然后将原材料通过进料口放入反应釜内，打开电加热装置和搅拌装置，打开蠕动泵和开关阀对反应溶液进行循环，加速混合溶液在反应釜内反应，反应完成后，打开出料口取出木质纤维素原料，同时水箱收集排气口产生的废气。
实施例1
一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，具体步骤如下：
(1)分子筛的制备：在室温条件下，在硅溶胶中加入NaOH和NaAlO2的混合液，搅拌3h后加入芬顿试剂，其中芬顿试剂为铁和过氧化氢混合试剂，其中过氧化氢与硫酸铁摩尔比为H2O2:FeSO4＝15:1，在80℃的水浴中搅拌9h，经过抽滤以及去离子水洗涤后，在80℃下烘干，得到FeY分子筛；FeY分子筛的摩尔组成为0.5Na2O：0.167Al2O3：1SiO2：22.5H2O：0.01FeSO4：0.15H2O2,，FeY分子筛进行封装造粒，造粒粒径为2mm，分子筛含量为60％。
(2)称取过氧化氢(30％)78.08g和冰醋酸(99％)165.09g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:2.1；再取FeY分子筛2.43g，桉木碎片(50*50*10mm，含水量低于55％)122g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:1；将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温4h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度可达85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
实施例2
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)取过氧化氢(30％)175.38g和冰醋酸(99％)62.22g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:0.35；再取FeY分子筛2.37g，桉木碎片(50*50*10mm，含水量低于55％)118.8g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:1。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温4h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度可达85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％。
实施例3
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)称取过氧化氢(30％)78.08g和冰醋酸(99％)165.09g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:2.1；再取FeY分子筛2.43g，桉木碎片(50*50*30mm，含水量低于55％)122g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:1。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温4h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度可达85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
实施例4
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)取过氧化氢(30％)200.0g和冰醋酸(99％)40.0g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:0.2；再取FeY分子筛2.40g，桉木碎片(50*50*30mm，含水量低于55％)120.0g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:1。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温4.5h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度为85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
实施例5
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)取过氧化氢(30％)43.64g和冰醋酸(99％)196.36g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:4.5；再取FeY分子筛2.40g，桉木碎片(50*50*30mm，含水量低于55％)120.0g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:1。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温4.5h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度为85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
实施例6
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)称取过氧化氢(30％)78.08g和冰醋酸(99％)165.09g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:2.1；再取FeY分子筛0.049g，桉木碎片(50*50*30mm，含水量低于55％)122g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为50:100:0.02，分子筛与混合溶液质量比为1:5000。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温6h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度可达85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
实施例7
(1)分子筛的制备同实施例1
(2)称取过氧化氢(30％)78.08g和冰醋酸(99％)165.09g混合后得到混合溶液，即过氧化氢与冰醋酸质量比为1:2.1；再取FeY分子筛2.43g，桉木碎片(50*50*30mm，含水量低于55％)244g，即木质纤维素原料、混合溶液、分子筛三者质量比为100:100:1。将混合溶液先浸泡木质纤维素原料20min，之后加入FeY分子筛，木质纤维素原料与混合溶液质量比为1:1，通过加热升温，在20min内升温至60℃后恒温6h，反应结束后冷却至室温；
将反应完溶液进行固液分离，得到分子筛、原料固体和液体，其中，分子筛可重复使用；将液体在温度为80℃条件下进行烘干，得到固体粉末即为木质素；在反应过程中，冰乙酸可通过冷凝回流循环利用；分离出的固体经过研磨机或打浆机均匀分解后可制备出纸浆，其中纸浆白度可达85ISO，木质素去除率为94％，半纤维素去除率为91％；
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，去除木质纤维素溶液采用传统方法配置，即原料为氢氧化钠与亚硫酸钠，取氢氧化钠26.0g和亚硫酸钠13.1g，于260g去离子水中混合配置成2.5mol/L氢氧化钠与0.4mol/L亚硫酸钠溶液，在103℃条件下反应6h，木质素去除率为43％，该方法所需温度高，溶液中会有大量钠离子残留，溶液无法回收利用，相关数据结果见表1。
相关对比例2-7与实施例1的区别在于木质纤维素原料、混合溶液和分子筛的采用以及配比不同，相关具体参数及结果见表1，
表1实施例1-7和对比例1-7原材料配比及结果
由上表可知，本发明利用冰乙酸、过氧化氢和FeY分子筛产生的协同效应和过渡金属易得电子的特征，原位产生羟基(·OH)、有机自由基(R-C·)、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)等高活性物质，能在6h内使木质纤维素原料中木质素去除率达到94％，半纤维素去除率达到91％，并且该方法不会产生废水，处理完以后的纤维白度能达到85ISO；并且该方法不会产生废水且不会破坏木质素原有结构，溶液能重复利用，减少环境污染，也不用将原材料进行粉碎研磨，原材料厚度最高可到30mm，具有显著的进步。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将木质纤维素原料放入过氧化氢和冰乙酸的混合溶液中，加入分子筛蒸煮后即得到去除木质素的木质纤维素原料；
所述过氧化氢的浓度为20-50%，所述冰乙酸的浓度为95-99%；所述过氧化氢和所述冰乙酸的质量比为1:0.2-4.5；
所述木质纤维素原料和所述混合溶液的质量比为1:1.0-3.0；
所述分子筛为FeY分子筛，其中，所述分子筛中有效组分摩尔比为0.5Na2O：0.167Al2O3：1SiO2：22.5H2O：xFeSO4：yH2O2，x=0~0.01，y=0~0.15；
所述分子筛和所述混合溶液的质量比为1:50-5000；
所述木质纤维素原料的厚度为0-30mm；
所述蒸煮的参数为：温度为40-90℃，反应时间为2-6h。
2.根据权利要求1所述的一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，其特征在于，所述蒸煮后得到的过滤液干燥后即为木质素。
3.根据权利要求1所述的一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法，其特征在于，所述木质纤维素原料为竹子、针叶木和阔叶木中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310863745.XA CN116676800B (zh) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310863745.XA CN116676800B (zh) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116676800A CN116676800A (zh) | 2023-09-01 |
| CN116676800B true CN116676800B (zh) | 2025-03-28 |
Family
ID=87781159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310863745.XA Active CN116676800B (zh) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116676800B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102921356A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-13 | 江苏华泰重工装备有限公司 | 一种新型酯化预反应器 |
| CN103635628A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-03-12 | 纳米绿色生物炼制公司 | 生物质的催化转化 |
| CN216987659U (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-19 | 桂林奇宏科技有限公司 | 一种纳米纤维制备用反应釜 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4039308B2 (ja) * | 2003-01-15 | 2008-01-30 | 王子製紙株式会社 | 漂白パルプの製造方法 |
| KR101760958B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2017-08-04 | 질레코 인코포레이티드 | 바이오매스의 가공처리방법 |
| CN103821030B (zh) * | 2014-03-12 | 2016-01-20 | 彭运福 | 一种造纸用预浸剂及其制备方法和一种纸质工业包装生产工艺 |
| GB201512831D0 (en) * | 2015-07-21 | 2015-09-02 | Univ Warwick | Methods for extracting sugars and lignin derived products from lignocellulosic biomass material |
| CN208742562U (zh) * | 2018-08-24 | 2019-04-16 | 四川金象赛瑞化工股份有限公司 | 一种连续反应釜 |
-
2023
- 2023-07-14 CN CN202310863745.XA patent/CN116676800B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103635628A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-03-12 | 纳米绿色生物炼制公司 | 生物质的催化转化 |
| CN102921356A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-13 | 江苏华泰重工装备有限公司 | 一种新型酯化预反应器 |
| CN216987659U (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-19 | 桂林奇宏科技有限公司 | 一种纳米纤维制备用反应釜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116676800A (zh) | 2023-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2534067C2 (ru) | Способ получения целлюлозы из биомассы, содержащей лигноцеллюлозу | |
| CN1330663C (zh) | 超声波制备茶皂素的方法 | |
| CN101701429B (zh) | 一种缓和硫酸盐蒸煮条件下提高桉木纸浆得率与黏度的方法 | |
| CN101613975A (zh) | 利用杨木加工剩余物制取文化用纸配抄用漂白化机浆的方法 | |
| CN101326326A (zh) | 生产商品级纸浆、天然木素和单细胞蛋白质的新催化反应器方法 | |
| CN101880977A (zh) | 樟子松白松杨木化学机械浆的生产方法 | |
| WO2009140808A1 (zh) | 环保节能循环型无污染制浆工艺及其系统装置 | |
| CN116676800B (zh) | 一种利用分子筛从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 | |
| CN111618961A (zh) | 一种粘胶级竹材溶解浆的制备方法 | |
| CN105239435B (zh) | 一种木质纤维原料的处理方法 | |
| CN101503254A (zh) | 氧化-混凝法处理氧化塘遗留造纸黑液的工艺 | |
| CN105367667B (zh) | 同时制备不同外形特征乙酰化木质纤维材料的方法 | |
| CN116905262B (zh) | 一种利用复合酶从木质纤维素原料中去除木质素的方法 | |
| CN101899795A (zh) | 一种提高化机浆漂白滤液利用率的方法 | |
| CN112405739B (zh) | 一种木质素磺酸钠的制备方法 | |
| CN105064110A (zh) | 一种棉短绒制浆装置及其制浆方法 | |
| CN109537352A (zh) | Zyx预浸催化植物纤维成浆的催化剂及应用工艺 | |
| CN116497619B (zh) | 一种樟木氢氧化钠本色化学机械制浆工艺 | |
| CN106167999A (zh) | 利用微波‑乙酸耦合预处理木质纤维素原料的方法及应用 | |
| CN116791391A (zh) | 一种利用催化剂从木质纤维素原料中去除木质素的方法及其反应装置 | |
| CN106087539A (zh) | 一种清洁型制浆助剂的制备方法 | |
| CN101806007A (zh) | 一种采用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法 | |
| CN101880981A (zh) | 一种制浆方法 | |
| CN118374012A (zh) | 一种废弃瓦楞纸板回收处理制备的木质素以及制备木质素的工艺方法 | |
| CN204825488U (zh) | 一种棉短绒制浆装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |