生物质木醋液左旋葡聚糖提取工艺研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:janson2403
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每年全球都有大量的生物质产生,面对能源危机和环境保护的双重压力,生物质作为一种洁净可再生能源日益受到研究者的重视。以往因为技术的局限性,生物质资源大多作为燃料直接燃烧或者通过发酵堆肥。这些利用方式不能充分利用生物质的化学组成,而生物质热裂解可以细化生物质组分,并为生物质替代化石燃料作为基础化工原料打下基础。生物质热裂解机理的研究为深入了解热裂解反应,更好的利用生物质提供了依据,前言部分详细介绍了生物质热裂解的机理。木醋液也叫植物酸、生物质热解液,是木材等生物质经过热裂解操作导出的蒸汽混合物冷凝后经静置并沉淀分离出木焦油得到的一种黑褐色液体,其以醋酸为主,含有醇类、酚类、酮类、醛类等物质,是非常复杂的混合物。左旋葡聚糖(LG)作为生物质纤维素热裂解的典型产物,存在于木醋液中。LG可用于合成一系列有价值的化学产物和新材料,包括酯、醚、聚亚胺酯、胶卷、粘合剂、UV-聚合物等,目前左旋葡聚糖的市场价格约为600元/克。  本论文以山东泰然生物工程公司提供的生物质热裂解木醋液为原料,以提取其中的LG为目标进行了一系列实验。主要内容有探究最优萃取LG的水-木醋液比例;探究不同溶剂对木醋液水提液(WV)中LG的萃取效果;活性炭对WV的最优饱和吸附量;阴离子交换树脂对活性炭处理过的WV的吸附效果;甲基异丁酮(MIBK)对离子交换树脂洗脱液中LG的萃取;得到图3.1.7提取木醋液中LG晶体的工艺流程图。在得到提取木醋液中LG晶体流程之后,为优化提取流程本论文进一步探索了流程中的关键步骤活性炭对木醋液中LG和总酚的吸附等温线和吸附动力。主要发现有:  (1)水-木醋液比例为1时,水萃取木醋液中的左旋葡聚糖萃取率最高,为92.84%,117℃时LG在MIBK中有一定的溶解性。  (2)本研究得到的木醋液加水萃取、活性炭吸附水洗、强碱性阴离子树脂交换水洗、甲基异丁酮共沸除水和蒸发结晶这一工艺流程获得了纯度为85.06%的LG纯白晶体。  (3)果壳活性炭对WV中LG和总酚均有很好的吸附效果,通过控制煤质活性炭的吸附作用时间可以将其作为选择性吸附WV中LG的吸附剂。  工艺流程所用原料为山东泰然生物工程公司提供的批量生产的木醋液,成本低、适应性强。工艺流程所用处理材料活性炭、强碱性阴离子交换树脂和甲基异丁酮的价格较低容易获得且可以重复使用,有利于节约成本。工艺流程中的主要为水洗、蒸发和共沸等操作均较易工业化实现。综上所述,本论文提出的提取木醋液中LG晶体的工艺流程为木醋液生产企业提供了一条有优势的增加木醋液产值的技术路线,同时进行的活性炭优化实验可以为进一步优化提取流程提供理论依据。
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