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1、(10)申请公布号 CN 102926251 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102926251 A *CN102926251A* (21)申请号 201210483986.3 (22)申请日 2012.11.23 D21B 1/36(2006.01) (71)申请人 南开大学 地址 300071 天津市南开区卫津路 94 号 (72)发明人 刘乐 鞠美庭 李维尊 江洋 王雁南 候其东 刘益良 (74)专利代理机构 天津佳盟知识产权代理有限 公司 12002 代理人 侯力 (54) 发明名称 一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维素 的方法 (57) 摘要 一种采用离子液体从。
2、稻草秸秆中提取纤维素 的方法， 首先将稻草秸秆粉碎成粉末， 再氨水低压 爆破处理稻草秸秆， 最后采用离子液体 1- 烯丙 基-3-甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 提取纤维素。 本 发明的优点是 ： 该方法采用离子液体从经过氨水 低压爆破处理的稻草秸秆粉末中提取纤维素， 通 过将离子液体功能化， 使其成为纤维素的有效溶 剂， 且离子液体循环利用， 实现纤维的直接、 快速 溶解， 实现了稻草秸秆的高效处理， 提高了生物质 资源利用效率， 解决了稻草秸秆难于降解、 再利用 的难题， 具有极其深远的社会意义和经济价值。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法， 其特征在于步骤如下 ： 1） 将稻草秸秆粉碎成过 100 目稻草秸秆粉末 ； 2） 向蒸汽爆破反应釜中先后加入稻草秸秆粉末和浓度为 1.2-3.0mol/L 的氨水溶液， 稻草秸秆粉末与氨水溶液的用量比为 1g/15ml ； 3） 启动蒸汽爆破机， 控制反应温度 160， 维压 10min 后爆破 ； 4） 取出爆破产物， 抽滤、 烘干后， 密封保存， 即得到稻草秸秆预处理产物 ； 5） 将稻草秸秆预处理产物与离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪。
4、唑醋酸盐 （AMIMOAc） 按照 质量比为 1:20-25 混合， 于 60-80水浴机械搅拌反应 5-6h， 得到反应物 ； 6） 将上述反应物以 12000r/min 转速离心 10min， 然后固液分离， 取上清液 ； 7） 在上述分离得到的上清液中加入去离子水， 上清液与去离子水的体积比为 1 ： 10， 得 到含有沉淀物的混合液， 抽滤后将得到的沉淀物烘干保存， 即为目标产品纤维素， 抽滤后的 滤液回收 ； 8）将回收的滤液经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收离子液体 1- 烯丙 基 -3- 甲基咪唑醋酸盐， 重复循环利用。 2. 根据权利要求 1 所述采用离子液体从稻草秸秆中。
5、提取纤维素的方法， 其特征在于 ： 所述离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 系由 N- 甲基咪唑、 烯丙基溴和醋 酸铅以 1.0:1.2:0.6 的质量比合成， 其制备方法步骤如下 ： 1） N2保护下， 将 N- 甲基咪唑与烯丙基氯以混合， 在 40水浴中加热回流 12h， 除杂质 后， 得到中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐 ； 2) 向中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐中加入醋酸铅， 室温下搅拌 4h， 除去杂质 后即得离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐。 权 利 要 求 书 CN 102926251 A 2 1/4 页。
6、 3 一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法 技术领域 0001 本发明涉及生物质处理技术， 尤其是一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维素 的方法。 背景技术 0002 随着煤、 石油等传统能源的消耗以及全世界面临的能源危机， 可持续能源的发展 与利用引起了广泛的重视。 纤维素是自然界中分布最广、 储量最大的生物质高分子， 其结构 由葡萄糖分子通过 -1,4- 糖苷键连接而形成的葡聚糖。通常含数千个葡萄糖单位， 是植 物细胞壁的主要成分。每年植物可以通过光合作用产生 1000 亿吨的纤维素， 同时由于无污 染、 生物相容性、 易降解性、 来源广泛等诸多优点， 被视为是取之不尽， 用之不竭。
7、的可再生资 源， 广泛应用于纺织、 轻工、 化工、 医药和能源等部门。 0003 天然纤维素的结构复杂， 分子链内存在着分子内和分子间的氢键， 并以多层盘绕 的方式构成高结晶性的纤维素结晶结构 ； 同时木质素和半纤维素与纤维素的结合使得纤维 素与离子液体的接触面积更小。以上这些特点就决定了纤维素不溶于一般的有机溶剂和 水， 只能溶于强极性的溶剂或强酸强碱溶液中， 由此开发的工艺存在着环境污染等问题。 所 以开发一种绿色无污染的纤维素有效溶剂是解决这一问题的关键所在。 0004 目前离子液体在溶解纤维素方面的研究有了迅猛的发展。 研究发现许多种类的离 子液体对纤维素都有溶解能力。离子液体中的阴阳。
8、离子对于溶解纤维素起着决定性的作 用。 目前除了咪唑类离子液体之外， 少数吡啶类离子液体对纤维素也有一定的溶解性能， 但 吡啶类离子液体对纤维素降解较严重且溶解温度高等苛刻条件使得目前研究较少。 而咪唑 离子液体因其较好的稳定性和较优的溶解工艺条件而研究较多。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种采用离子液体从稻草秸秆中提 取纤维素的方法， 该方法所需设备简单、 工艺简便、 处理温度低、 条件温和， 且不会造成附加 的环境危害， 实现了稻草秸秆的高效预处理， 提高了生物质资源利用效率。 0006 本发明的技术方案 ： 0007 一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维。
9、素的方法， 步骤如下 ： 0008 1） 将稻草秸秆粉碎成过 100 目稻草秸秆粉末 ； 0009 2） 向蒸汽爆破反应釜中先后加入稻草秸秆粉末和浓度为 1.2-3.0mol/L 的氨水溶 液， 稻草秸秆粉末与氨水溶液的用量比为 1g/15ml ； 0010 3） 启动蒸汽爆破机， 控制反应温度 160， 维压 10min 后爆破 ； 0011 4） 取出爆破产物， 抽滤、 烘干后， 密封保存， 即得到稻草秸秆预处理产物 ； 0012 5） 将稻草秸秆预处理产物与离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 按照质量比为 1:20-25 混合， 于 60-80水浴机械搅拌。
10、反应 5-6h， 得到反应物 ； 0013 6） 将上述反应物以 12000r/min 转速离心 10min， 然后固液分离， 取上清液 ； 说 明 书 CN 102926251 A 3 2/4 页 4 0014 7） 在上述分离得到的上清液中加入去离子水， 上清液与去离子水的体积比为 1 ： 10， 得到含有沉淀物的混合液， 抽滤后将得到的沉淀物烘干保存， 即为目标产品纤维素， 抽 滤后的滤液回收 ； 0015 8） 将回收的滤液经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收离子液体 1- 烯丙 基 -3- 甲基咪唑醋酸盐， 重复循环利用。 0016 所述离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋。
11、酸盐 （AMIMOAc） 系由 N- 甲基咪唑、 烯丙 基溴和醋酸铅以 1.0:1.2:0.6 的质量比合成， 其制备方法步骤如下 ： 0017 1） N2保护下， 将 N- 甲基咪唑与烯丙基氯以混合， 在 40水浴中加热回流 12h， 除 杂质后， 得到中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐 ； 0018 2) 向中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐中加入醋酸铅， 室温下搅拌 4h， 除去 杂质后即得离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐。 0019 本发明的优点和有益效果是 ： 0020 1） 采用氨水蒸汽爆破技术处理稻草秸秆粉末， 氨水浸泡处理有助于木质素的去 。
12、除， 在处理稻草秸秆碎末时， 可以有效减少木质素含量并去除木质素与碳水化合物之间的 酯键连接， 有效的打破了木质素对纤维素、 半纤维素的包裹作用 ； 0021 2） 采用 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 提取纤维素， 其对纤维素的溶解 能力强且易于回收、 不会挥发， 可有效地从稻草秸秆中提取纤维素， 且不会造成资源过度浪 费 ； 0022 3） 该方法所需设备简单、 工艺简便、 处理温度低、 条件温和且不会造成附加的环 境危害， 实现了稻草秸秆的高效预处理， 提高生物质资源利用效率， 解决了稻草秸秆难于降 解、 再利用的难题， 具有极其深远的社会意义和经济价值。 具体。
13、实施方式 0023 本发明通过以下实施例进一步详述， 但本实施例所叙述的技术内容是说明性的， 而不是限定性的， 不应依此来局限本发明的保护范围。 0024 在以下实施例中， 所述离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 系由 N- 甲基咪唑、 烯丙基溴和醋酸铅以 1.0:1.2:0.6 的质量比合成， 其制备方法步骤如下 ： 0025 1） N2保护下， 将 N- 甲基咪唑与烯丙基氯以混合， 在 40水浴中加热回流 12h， 除 杂质后， 得到中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐 ； 0026 2) 向中间产物 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑溴酸盐中加入醋酸。
14、铅， 室温下搅拌 4h， 除去 杂质后即得离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐。 0027 实施例 1 ： 0028 一种采用离子液体技术从稻草秸秆中提取纤维素的方法， 包括以下步骤 ： 0029 1） 将稻草秸秆经粉碎设备粉碎形成 100 目稻草秸秆粉末 ； 0030 2） 向蒸汽爆破反应釜中先后加入 20g 稻草秸秆粉末和 300ml 浓度为 1.2mol/L 的 氨水溶液 ； 0031 3） 启动蒸汽爆破机， 控制反应温度 160， 维压 10min 后爆破 ； 0032 4） 取出爆破产物， 抽滤、 烘干后， 密封保存， 即得到稻草秸秆预处理产物 ； 0033 5） 将稻草秸。
15、秆预处理产物与离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 说 明 书 CN 102926251 A 4 3/4 页 5 按照质量比 1:20 混合置于圆底烧瓶中于 60水浴机械搅拌反应 6h， 得到反应物 ； 0034 6） 将上述反应物以 12000r/min 离心 10min， 然后固液分离， 取上清液 ； 0035 7） 在上述分离得到的20ml上清液中加入200ml去离子水， 得到含有沉淀物的混合 液， 抽滤后将得到的沉淀物烘干保存， 即为目标产品纤维素， 抽滤后的滤液回收 ； 0036 8） 将回收的滤液经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收离子液体 1- 。
16、烯丙 基 -3- 甲基咪唑醋酸盐， 重复循环利用。 0037 检测结果表明 ： 经过 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 提取， 所得纤维素 的提取率为 65%， 所述提取率为离子液体中溶解的纤维素质量与稻草秸秆中纤维素质量的 比值。离子液体经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收， 回收率为 95% 0038 实施例 2 ： 0039 一种采用离子液体技术从稻草秸秆中提取纤维素的方法， 包括以下步骤 ： 0040 1） 将稻草秸秆经粉碎设备粉碎形成 100 目稻草秸秆粉末 ； 0041 2） 向蒸汽爆破反应釜中先后加入 20g 稻草秸秆粉末和 300ml 浓度为 3.0。
17、mol/L 的 氨水溶液 ； 0042 3） 启动蒸汽爆破机， 控制反应温度 160， 维压 10min 后爆破 ； 0043 4） 取出爆破产物， 抽滤、 烘干后， 密封保存， 即得到稻草秸秆预处理产物 ； 0044 5） 将稻草秸秆预处理产物与离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 按照质量比 1:25 混合置于圆底烧瓶中于 70水浴机械搅拌反应 5h， 得到反应物 ； 0045 6） 将上述反应物以 12000r/min 离心 10min， 然后固液分离， 取上清液 ； 0046 7） 在上述分离得到的20ml上清液中加入200ml去离子水， 得到含有沉淀物的。
18、混合 液， 抽滤后将得到的沉淀物烘干保存， 即为目标产品纤维素， 抽滤后的滤液回收 ； 0047 8） 将回收的滤液经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收离子液体 1- 烯丙 基 -3- 甲基咪唑醋酸盐， 重复循环利用。 0048 检测结果表明 ： 经过 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 提取， 所得纤维素 的提取率为 58%， 所述提取率为离子液体中溶解的纤维素质量与稻草秸秆中纤维素质量的 比值。离子液体经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收， 回收率为 95% 0049 实施例 3 ： 0050 一种采用离子液体技术从稻草秸秆中提取纤维素的方法， 包括以下步骤 。
19、： 0051 1） 将稻草秸秆经粉碎设备粉碎形成 100 目稻草秸秆粉末 ； 0052 2） 向蒸汽爆破反应釜中先后加入 20g 稻草秸秆粉末和 300ml 浓度为 2.0mol/L 的 氨水溶液 ； 0053 3） 启动蒸汽爆破机， 控制反应温度 160， 维压 10min 后爆破 ； 0054 4） 取出爆破产物， 抽滤、 烘干后， 密封保存， 即得到稻草秸秆预处理产物 ； 0055 5） 将稻草秸秆预处理产物与离子液体 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 按照质量比 1:25 混合置于圆底烧瓶中于 80水浴机械搅拌反应 5h， 得到反应物 ； 0056 6） 将上述。
20、反应物以 12000r/min 离心 10min， 然后固液分离， 取上清液 ； 0057 7） 在上述分离得到的20ml上清液中加入200ml去离子水， 得到含有沉淀物的混合 液， 抽滤后将得到的沉淀物烘干保存， 即为目标产品纤维素， 抽滤后的滤液回收 ； 0058 8） 将回收的滤液经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收离子液体 1- 烯丙 说 明 书 CN 102926251 A 5 4/4 页 6 基 -3- 甲基咪唑醋酸盐， 重复循环利用。 0059 检测结果表明 ： 经过 1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑醋酸盐 （AMIMOAc） 提取， 所得纤维素 的提取率为 68%， 所述提取率为离子液体中溶解的纤维素质量与稻草秸秆中纤维素质量的 比值。离子液体经旋转蒸发仪 70水浴条件下减压蒸馏回收， 回收率为 95%。 说 明 书 CN 102926251 A 6 。