一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法与流程

本发明属于生物质降解和粉碎，尤其涉及一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法。

背景技术：

1、近些年，开发更为绿色发展可持续的生物质基材料成为当下热点。木竹作为一种可再生的天然生物资源，其含有丰富的木质素，纤维素以及半纤维素等成分，资源化利用前景广泛。但是，木竹中含有的大量木质素通过苄基醚，苄基酯等与半纤维素以共价键的方式连接，形成木质素和碳水化合物的复合结构。这种稳定的结构作为一道天然屏障阻碍了其转化为高价值材料的能力。此外，作为一种木本植物，木竹的纤维结构拥有极强的韧性，并且木竹纤维独特的结构对于将其转化为高价值材料也是不利的。因此，为了能够更高效的利用木竹中的各类资源，需要一种高效的超细化方法，将所得到的木竹进行细化破碎，进而提升原料的利用效率。

2、截至目前，对于生物质超细化粉碎，利用球磨或者棒磨是一种被普遍应用于工业的方法，该方法能够将原料粉碎到200目-2500目。但是这种方案很难将原料粉碎到5000目以上，从而无法制备碳材料，或进行反应提取化合物。因此，开发一种将生物质处理之后再进行粉碎，以达到超细化粉碎的方法，将大幅减少生物质资源化利用的成本，为后期生物质工业化利用奠定基础。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的生物质超细化粉碎后粒径无法达到要求的问题，本发明的目的在于提供一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，该方法能够将木质纤维素生物质粉碎至粒径为5000目以上，利于生物质的工业化。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，包括以下步骤：

4、将木质纤维素生物质进行气爆反应，再进行粉碎，得到预处理粉末；

5、将预处理粉末和碱性分子筛混合后加入乙醇-水混合溶液并混合均匀，加压下反应，得到固体残渣；

6、去除固体残渣中的碱性分子筛后干燥，破碎，得到木质纤维素生物质粉末。

7、进一步的，木质纤维素生物质为椰壳、竹子、甘蔗渣或玉米秸秆。

8、进一步的，气爆反应的温度为200℃-250℃，压力为0.5mpa-1.8mpa，时间为5-15min。

9、进一步的，预处理粉末的粒径为100目。

10、进一步的，碱性分子筛的质量是预处理粉末的质量的5%-20%。

11、进一步的，碱性分子筛由mgo和sba-15分子筛组成，mgo的质量为sba-15分子筛的质量的10%。

12、进一步的，预处理粉末与乙醇-水混合溶液的用量比为1g:15ml-1g:40ml。

13、进一步的，乙醇-水混合溶液中乙醇与水体积比为1:3-3:1。

14、进一步的，加压的压力0.2mpa-1.0mpa，加压下反应时间为15-150min。

15、进一步的，木质纤维素生物质粉末的粒径为5000目以上。

16、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

17、本发明中，由于利用气爆法对木质纤维素生物质进行了初步的粉碎，为后续的去除木质素以及超细化粉碎奠定了良好的基础；本发明利用先气爆后碱性分子筛处理的方式，极大的破坏了木质纤维素生物质原有的稳定的生物结构，将所需的成分很好暴露出来，极大的方便了木质纤维素生物质后续的资源化利用，并且极大的提升了木质素去除效率与超细化粉碎效果，粉末粒度可以达到5000目以上。本发明中通过碱性分子筛对木质纤维素生物质中木质素进行脱除，不仅提升了木质素的脱除效率，所用的碱性分子筛还可以捞出后继续循环使用，减少了木质素脱除成本，同时也简化了木质素脱除的步骤。

技术特征：

1.一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，木质纤维素生物质为椰壳、竹子、甘蔗渣或玉米秸秆。

3.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，气爆反应的温度为200℃-250℃，压力为0.5mpa-1.8mpa，时间为5-15min。

4.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，预处理粉末的粒径为100目。

5.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，碱性分子筛的质量是预处理粉末的质量的5%-20%。

6.根据权利要求1或5所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，碱性分子筛由mgo和sba-15分子筛组成，mgo的质量为sba-15分子筛的质量的10%。

7.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，预处理粉末与乙醇-水混合溶液的用量比为1g:15ml-1g:40ml。

8.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，乙醇-水混合溶液中乙醇与水体积比为1:3-3:1。

9.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，加压的压力0.2mpa-1.0mpa，加压下反应时间为15-150min。

10.根据权利要求1所述的基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，其特征在于，木质纤维素生物质粉末的粒径为5000目以上。

技术总结本发明属于生物质降解和粉碎技术领域，公开了一种基于化学处理改性的高效超细化粉碎方法，将木质纤维素生物质进行气爆反应，再进行粉碎，得到预处理粉末；将预处理粉末和碱性分子筛混合后加入乙醇‑水混合溶液并混合均匀，加压下反应，得到固体残渣；去除固体残渣中的碱性分子筛后干燥，破碎，得到木质纤维素生物质粉末。本发明采用先气爆，再通过化学方法处理的方式能够破坏生物质的纤维结构，溶解木质纤维素生物质中的顽固聚合物，减小生物质粒径，有利于生物质的后续酶解、发酵或水热等处理。同时可以降低生物质中的无机灰分、金属和半纤维素的含量，具有操作简单、工艺成本低等优点。技术研发人员：张景杰,段培高,刘畅,杜雨菡,高志杰受保护的技术使用者：山东埃尔派粉体科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/27