一种电解木质纤维素制备还原糖的方法技术

本发明专利技术涉及一种电解木质纤维素制备还原糖的方法，使用[Amim]Cl（氯化1‑烯丙基‑3‑甲基咪唑）或[Hmim]Cl（氯化1‑己基‑3‑甲基咪唑）离子液体作为电解液，随着电解进行，电解液在电极表层的电催化作用下，氧化电解液中的Cl

Method for preparing reduced sugar by electrolytic lignocellulose

The invention relates to a method of sugar cellulose preparation electrolytic reduction, the use of [Amim]Cl (1 allyl chloride 3 2-methylimidazole) or [Hmim]Cl (1 3 cyclohexyl chloride methyl imidazole) with ionic liquid as electrolyte, electrolysis, electrolyte in electrocatalysis electrode surface under oxidation electrolyte Cl

【技术实现步骤摘要】
一种电解木质纤维素制备还原糖的方法
本专利技术涉及还原糖制备
，具体的说是一种电解木质纤维素制备还原糖的方法。
技术介绍
随着地球化石资源的日益匮乏，开发可再生资源对人类社会的可持续发展意义重大。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，来源包括农林废弃物、草类等。由木质纤维素制备乙醇等生物燃料原料成本低廉，同时可以减少二氧化碳的净排放，缓解温室效应造成的气候变暖。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素三大组分，其中纤维素和半纤维素能通过水解变成还原糖（如葡萄糖、木糖等），可进一步发酵制得燃料乙醇。由于木质纤维素结晶度高，结构复杂，三种组分间相互交联，水解效率低。
技术实现思路
针对上述木质纤维素结晶度高，结构复杂，纤维素、半纤维素和木质素三种组分间相互交联，水解效率低等问题，本专利技术提供一种电解木质纤维素制备还原糖的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种电解木质纤维素制备还原糖的方法，包括以下步骤：步骤一：将玉米秸秆剪成2-3cm左右的小段，在粉碎机上粉碎，过40目筛，将过筛后的秸秆颗粒水洗2次，于105℃条件下烘干4小时，重新过筛后取底部粉末收集，于105℃条件下烘干至恒重；步骤二：取步骤一烘干至恒重的秸秆粉末置于直型电解池中，倒入[Amim]Cl或[Hmim]Cl离子液体水溶液作为电解液，混合均匀，阴极采用钛片电极，阳极采用铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为10~20mm，在0.03A电流强度下，通电进行电化学预处理，反应过程中定时取样监测还原糖的浓度，及时补充电解液保持电流密度恒定，当还原糖浓度不再增加，反应结束；步骤三：将步骤二所得将离子液体与秸秆的混合物减压抽滤去除固形物，逐步添加NaOH（添加量20-50g/100mL）,直至形成双水相。NaOH一方面可中和电解液中的酸，另一方面利于形成离子液体双水相体系，还原糖被萃取到富含碱的水相中。所述步骤二中[Amim]Cl离子液体水溶液为质量分数为40%的[Amim]Cl离子液体水溶液。所述步骤二中[Hmim]Cl离子液体水溶液为质量分数为20%的[Hmim]Cl离子液体水溶液。所述步骤二中阴极采用10mm×20mm的钛片电极，阳极采用10mm×20mm铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为15mm。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的电解木质纤维素制备还原糖的方法，使用[Amim]Cl（氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑）或[Hmim]Cl（氯化1-己基-3-甲基咪唑）离子液体作为电解液，随着电解进行，电解液在电极表层的电催化作用下，氧化电解液中的Cl-使其成为氧化性极强的活性物质，即次氯酸和氯气，等，在电化学系统中，HOCl对纤维素和半纤维素进行氧化降解，最终产生还原糖；相比传统的生物质预处理方法，本法能耗低，污染小，规模小，步骤少；相比以往的离子液体溶解生物质的预处理法，本法在对生物质进行溶解的同时，直接将其中的可再生部分进行氧化降解，一步制得还原糖，具有高效性，适宜推广。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的阐述。实施例1将玉米秸秆剪成2-3cm左右的小段，在粉碎机上粉碎，过40目筛，将筛后的秸秆颗粒水洗2遍，于105℃下烘干4小时，重新过筛后取底部粉末收集，于105℃下烘干，置于干燥箱内。准确称取烘干至恒重的秸秆粉末0.3g于直型电解池中，倒入40%的[Amim]Cl离子液体水溶液30mL作为电解液，混合均匀，阴极采用10mm×20mm的钛片电极，阳极采用10mm×20mm铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为15mm。在0.03A电流强度下，通电进行电化学预处理，反应过程中定时取样进行还原糖的测定，及时补充电解液保持电流密度恒定。反应1000min后结束，将离子液体与秸秆的混合物转移至布氏漏斗中，在减压下抽滤，逐步添加NaOH，添加量20-50g/100mL，直至形成双水相。NaOH一方面可中和电解液中的酸，另一方面利于形成离子液体双水相体系，还原糖被萃取到富含碱的水相中。在实验中检测40%的电解液中的还原糖浓度最高可达3.01g·L-1。实施例2将玉米秸秆剪成2-3cm左右的小段，在粉碎机上粉碎，过40目筛，将筛后的秸秆颗粒水洗2遍，于105℃下烘干4小时，重新过筛后取底部粉末收集，于105℃下烘干，置于干燥箱内。准确称取烘干至恒重的秸秆粉末0.3g于直型电解池中，倒入20%的[Hmim]Cl离子液体水溶液30mL作为电解液，阴极采用10mm×20mm的钛片电极，阳极采用10mm×20mm铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为15mm。在0.03A电流强度下，通电进行电化学预处理，反应过程中定时取样进行还原糖的测定，及时补充电解液保持电流密度恒定。反应1000min后结束，将离子液体与秸秆的混合物转移至布氏漏斗中，在减压下抽滤逐步添加NaOH，添加量20-50g/100mL,直至形成双水相。NaOH一方面可中和电解液中的酸，另一方面利于形成离子液体双水相体系，还原糖被萃取到富含碱的水相中。在实验中检测20%的电解液中的还原糖浓度最高可达3.2753g·L-1。电化学法具有设备简单，操作方便，处理效果快等优点。离子液体是一种含有阴阳离子的液态熔融盐，具有导电性，而且对木质纤维素具有良好的溶解性。本专利技术将其作为电解液，通过电解，将木质纤维素降解生成还原糖，为下一步发酵制备乙醇等生物能源提供一种新的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解木质纤维素制备还原糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将玉米秸秆在粉碎机上粉碎，过40目筛，将过筛后的秸秆颗粒水洗后，于105℃条件下烘干至恒重；步骤二：取步骤一烘干至恒重的秸秆粉末置于直型电解池中，倒入 [Amim]Cl或[Hmim]Cl离子液体水溶液作为电解液，混合均匀，阴极采用钛片电极，阳极采用铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为10~20mm，在0.03A电流强度下，通电进行电化学预处理，反应过程中定时取样监测还原糖的浓度，及时补充电解液保持电流密度恒定，当还原糖的浓度不再增加，反应结束；步骤三：将步骤二所得将离子液体与秸秆的混合物减压抽滤去除固形物，向滤液中逐步添加NaOH，直至形成双水相，NaOH一方面可中和电解液中的酸，另一方面利于形成离子液体双水相体系，还原糖被萃取到富含碱的水相中。

【技术特征摘要】
1.一种电解木质纤维素制备还原糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将玉米秸秆在粉碎机上粉碎，过40目筛，将过筛后的秸秆颗粒水洗后，于105℃条件下烘干至恒重；步骤二：取步骤一烘干至恒重的秸秆粉末置于直型电解池中，倒入[Amim]Cl或[Hmim]Cl离子液体水溶液作为电解液，混合均匀，阴极采用钛片电极，阳极采用铂网电极，保持阴极板和阳极板的电极间距为10~20mm，在0.03A电流强度下，通电进行电化学预处理，反应过程中定时取样监测还原糖的浓度，及时补充电解液保持电流密度恒定，当还原糖的浓度不再增加，反应结束；步骤三：将步骤二所得将离子液体与秸秆的混合物减压抽滤去除固形物，向滤液中逐步添加NaOH，直至形成双水相，NaOH一方面可中和电解液中的酸，另一方面利于形成离...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，刘程，李龙飞，陈雅维，勾明雷，段永华，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41