一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法技术

本发明专利技术涉及生物催化技术领域，公开了一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，具体步骤为：利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液；将经锰过氧化物酶处理后的水解液调节至酸性，再利用离心或沉淀或过滤方式分离沉淀物，并将沉淀物利用酸化去离子水洗涤多次，得到纯化的木质素。本发明专利技术利用锰过氧化物酶的催化作用，对预水解液中的木质素进行了生物改性，提高了木质素的分子量使其聚合并沉积，便于后续提取木质素，方法简单，有利于促进木质素的分离与高值化利用。进木质素的分离与高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法


[0001]本专利技术属于生物催化
，具体涉及一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法。

技术介绍

[0002]在溶解浆生产过程中，利用水热法预处理制浆原料可以脱除大部分半纤维素和部分木质素，从而提升后续制浆的木质素脱除效率。在高温高压条件下，水电离生成的水合氢离子提供酸性的反应条件，使半纤维素与木质素的链接键断裂并降解溶出，酸性环境还会导致半纤维素乙酰基侧链的断裂形成乙酸，进一步促进原料的自水解反应。水解液中的主要成分为半纤维素、木质素以及乙酸、糠醛等其他降解副产物。水解液中的木质素可以通过热解、气化、加氢还原或氧化等方法生成热解油、合成气等燃料和化学品，也可以改性用作制备胶黏剂，是一种重要的生物质资源。
[0003]然而水解液组分复杂，难以直接高效利用，因此需要对木质素进行分离。木质素分离可依据分子量、官能团等性质，将相同结构的木质素进行分离，得到性质相对均一的木质素，有助于在下游过程实现不同级分木质素高效利用。目前，分离方法主要包括有机溶剂法、膜法和梯度沉淀法等。有机溶剂法所得木质素具有纯度高、灰分低等优点，但相对复杂的过程增加了成本，且有机溶剂可能对环境产生危害，有机溶剂法还存在试剂用量大、回收困难和经济性低等问题。尽管超滤在工业木质素处理应用相对较为广泛，可有效浓缩和提纯木质素，耗能较低，然而膜分离成本较高，膜使用周期短，易污染堵塞和损毁。沉淀分离主要包括酸析沉淀和抗溶剂沉淀两种分离方式，酸析沉淀分离在成本方面更有优势，是工业中常用的提取木质素的方法。因此，目前所采用的方法难以兼顾水解液中木质素和半纤维素等组分的高效分离，易于引入其他药品提高生物质精炼的成本或者造成二次污染。

技术实现思路

[0004]针对现有制浆预水解液中木质素分离效率低、成本高等问题，本专利技术的目的是提供一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法。本专利技术通过生物酶改性使木质素发生聚合，分子量变大并沉积，之后采用离心、酸沉、过滤等方式分离，提高了木质素的分离效率，同时减少了化学药品的用量，对水解液中木质素分级利用有重要意义。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，具体步骤为：
[0007]利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液；
[0008]调节锰过氧化物酶处理后的水解液pH值至酸性，搅拌充分，分离得到的沉淀物为木质素。
[0009]优选的，利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液，具体过程为：向预水解液中加入一定量锰过氧化物酶，然后依次加入一定量MnSO4溶液和过氧化氢启动反应，在酸性条件及一定的反应温度、反应时间下进行反应。
[0010]进一步优选的，利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液，锰过氧化物酶用量为50～800U
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‑1，MnSO4溶液用量为0.01～1mM
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L
‑1，过氧化氢的用量为1～50mM
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L
‑1；反应温度为10～60℃，反应时间为0.5～10h，pH值为2～7。
[0011]优选的，调节锰过氧化物酶处理后的水解液pH值为2～7。
[0012]优选的，采用离心或沉淀或过滤方式分离沉淀物，并将沉淀物进行洗涤，洗涤时采用酸化去离子水洗涤。
[0013]进一步优选的，所述酸化去离子水的pH值与调节锰过氧化物酶处理后的水解液的pH值相同。
[0014]优选的，所述木材制浆预水解液的原料为速生杨木、相思木、速生桉木类阔叶木材制浆纤维原料。
[0015]优选的，所述木材制浆预水解液是木材制浆纤维原料经水热法预处理得到。
[0016]一种木质素，采用上述利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法获得。
[0017]上述木质素在制备热解油、胶黏剂、吸附剂等领域中的应用。
[0018]本专利技术利用锰过氧化物酶处理水解液中的木质素，使木质素发生聚合改性使其易于被分离，进而通过离心或沉淀或过滤等方式得到木质素。
[0019]本专利技术利用锰过氧化物酶处理水解液，改变水解液中木质素的性质，聚合木质素小分子，提高其分子量，促进木质素的自沉降过程，使其易于被分离，是促进木质素组分分离高值利用的可行手段。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有以下进步：
[0021]本专利技术以木材制浆预水解液为原料，提供聚合水解液中木质素的方法，其利用锰过氧化物酶改变木质素的性质，提升其分子量，使其易于被分离。与传统的木质素分离手段相比，本专利技术方法简单，采用绿色环保的生物酶改性技术，提升木质素的分子量，使其易于分离，化学药品消耗少，不改变水解液中木质素、半纤维素等其他组分的性质，具有良好的实际应用价值与前景。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024]如前所述，木材制浆纤维原料的预水解过程所得预水解液的主要成分为半纤维素、木质素以及其他降解产物。一方面，木质素作为生物质精炼的重要原料，具有较高的利用价值；另一方面，木质素的存在对水解液中糖类的高值化利用产生了严重的阻碍，由此造成资源的浪费和企业经济效益的损失，因此对水解液中木质素的高效分离具有重大意义。本专利技术利用生物酶法改性水解液中的木质素，提高木质素的分子量，进而促进木质素的沉
积，为水解液中木质素的高效分离和利用提供借鉴与技术支持。
[0025]本实施例提供了一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，所述木材制浆预水解液的原料为速生杨木、相思木、速生桉木类阔叶木材制浆纤维原料，所述木材制浆预水解液是木材制浆纤维原料经水热法预处理得到。具体步骤为：
[0026](1)利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液，其具体过程为：向预水解液中加入一定量锰过氧化物酶，然后依次加入一定量MnSO4溶液和过氧化氢启动反应，在酸性条件、一定的反应温度、反应时间下进行反应；其中，锰过氧化物酶用量为50～800U
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L
‑1，优选为375U
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L
‑1；MnSO4溶液用量为0.01～1mM
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L
‑1，优选为0.5mM
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L
‑1；过氧化氢的用量为1～50mM
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L...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，其特征在于，具体步骤为：利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液；调节锰过氧化物酶处理后的水解液pH值至酸性，搅拌充分，分离得到的沉淀物为木质素。2.根据权利要求1所述的利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，其特征在于，利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液，具体过程为：向预水解液中加入一定量锰过氧化物酶，然后依次加入一定量MnSO4溶液和过氧化氢启动反应，在酸性条件及一定的反应温度、反应时间下进行反应。3.根据权利要求2所述的利用生物酶促进木材制浆预水解液中木质素聚积的方法，其特征在于，利用锰过氧化物酶处理木材制浆预水解液，锰过氧化物酶用量为50～800U
·
L
‑1，MnSO4溶液用量为0.01～1mM
·
L
‑1，过氧化氢的用量为1～50mM
·
L
‑1；反应温度为10～60℃，反应时间为0.5～10h，pH值为2～7。4.根据权利要求1所述的利用生物酶促进木材制浆预水解...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，应广东，刘泽华，曹衍军，张伟，臧子甲，贾志欣，
申请(专利权)人：山东太阳宏河纸业有限公司兖州天章纸业有限公司，
类型：发明
国别省市：