植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法

本发明涉及生物质精炼领域，具体提供一种植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法。

背景技术：

1、预水解-硫酸盐蒸煮是目前世界上生产溶解浆的主要方法，其中预水解主要采用自水解（包括水或蒸汽高温预水解）或稀酸水解的方法。预水解的主要作用是除去原料中的半纤维素。在预水解过程中，纤维原料中的大部分半纤维素以低聚糖和单糖的形式溶解到预水解液中，另外少部分木质素以及碳水化合物降解产物如乙酸、糠醛等也进入到预水解液中。半纤维素糖是重要的生物质资源，是生产平台化学品、材料以及生物质能源的重要原料。为了更好地利用预水解液中的半纤维素糖，需要有效去除其中以木质素（包括胶体木质素和溶解木质素）为主的杂质。因为木质素除了影响半纤维素糖纯度外，还在后续超滤或纳滤浓缩并除去小分子杂质时导致膜堵塞，降低生产效率和膜使用寿命，当利用预水解液中的糖发酵生产生物质燃料时，木质素类杂质会对菌种产生毒性，影响糖的发酵。目前虽然对于预水解液中木质素的去除已有许多研究，包括酸化处理、高分子聚合物如聚丙烯絮凝、聚乙烯亚胺、聚氧化乙烯、壳聚糖、聚合氯化铝等絮凝处理；采用活性炭、离子交换树脂、生石灰等吸附处理、有机溶剂萃取、漆酶或辣根过氧化物酶催化聚合处理等各种方法，为了提高木质素去除效率，一般采用几种处理方法结合的流程。已有许多专利技术对预水解液中木质素进行处理和去除。

2、发明专利2022109527433公布了一种木质纤维预水解液中溶解糖的高纯度分离与纯化方法。该方法通过首先调节预水解液ph至4.5~5.5，然后加入木聚糖酶进行酶解反应，酶处理后在沸水浴中灭活，随后冷却、离心，获得的上清液用活性炭对步 进行吸附处理，吸附处理后进行离心，获得上清液为糖溶液。

3、发明专利2022100883714公开了一种纯化阔叶木制浆预水解液中糖分的方法首先利用锰过氧化物酶处理预水解液，酶处理后然后采用采用活性炭等吸附材料处理，然后过滤分离活性炭等吸附材料得到纯化预水解液。

4、发明专利2020106005254公布了一种金属有机框架化合物纯化植物纤维预水解液中糖的方法。该方法中制备了zif-8纳米颗粒，并采用zif-8纳米颗粒对预水解液进行吸附处理 ，然后离心分离，去除预水解液中的溶解木质素、有机酸和糠醛，纯化植物纤维预水解液中降解糖。

5、发明专利2019101615398公布了一种去除热水预水解液中木质素的方法，该方法将热水预水解液进行离心处理后，采用超声波协同氢氧化钙处理，然后采用漆酶处理，将漆酶处理后的水解液进行离子交换柱处理后得到纯化后的糖溶液。

6、发明专利2018111608127公开了一种溶解浆预处理工段预水解液中半纤维素分离与纯化的方法，该方法首先采用酸将预水解液调节ph值为1.5~2.5，离心后采用非离子型高聚物处理，然后离心，上清液碱化至ph值为6~10，再次离心后上清液与乙醇混匀，静置，收集沉淀，干燥，得到半纤维素。

7、虽然目前已有许多方法去除预水解液中的木质素纯化半纤维素糖，但由于木质素化学结构复杂、分子量分布不均一以及官能团众多，目前预水解液中木质素的去除方法存在效率低、半纤维素损失多、流程复杂或经济可行性差的问题，阻碍了预水解液中半纤维糖这一重要的生物质资源的有效利用。因此，为了纯化预水解液中的半纤维素糖，有必要研发一种处理流程简单且木质素去除率高，糖损失率低的预水解液处理方法。

技术实现思路

1、本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，在提高木质素的去除率的同时还可以显著减少处理过程中糖的损失。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，包括：s1.向植物纤维预水解液中加入钼酸盐和过氧化氢进行氧化降解处理；s2. 向氧化降解处理后的预水解液中加入交联聚乙烯吡咯烷酮，经吸附处理后，除去吸附了木质素的交联聚乙烯吡咯烷酮，得到初步纯化的预水解液；s3.向初步纯化的预水解液中加入活性炭，经吸附处理后，除去吸附了木质素的活性炭，得到纯化后的半纤维素糖溶液。

3、在进一步的技术方案中，步骤s1中钼酸盐用量为0.05~1.0g/l预水解液，过氧化氢用量为 1.0~ 10 g/l预水解液。

4、在进一步的技术方案中，步骤s1氧化降解处理温度为60~95℃，处理时间为0.5 ~10 h，ph 2.0~6.0。

5、在进一步的技术方案中，步骤s2中交联聚乙烯吡咯烷酮的用量为2.0~20g/l预水解液。

6、在进一步的技术方案中，步骤s2中交联聚乙烯吡咯烷酮吸附处理的温度为20~90℃，时间为30~90 min。

7、在进一步的技术方案中，步骤s3中活性炭加入量10~100 g/l 预水解液。

8、在进一步的技术方案中，活性炭吸附处理的温度为20~70℃，时间为30~180 min。

9、在进一步的技术方案中，所述植物纤维原料预水解液是以水、水蒸汽或稀酸对植物纤维原料进行预水解处理得到的预水解液。

10、和现有技术相比，本发明的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法通过对木质素的改性并采用不同的吸附剂处理逐步除去不同结构的木质素，实现对木质素的高效去除，并最大幅度地降低了糖损失率。

1.植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：步骤s1中钼酸盐用量为0.05~1.0g/l预水解液，过氧化氢用量为 1.0~ 10 g/l预水解液。

3.根据权利要求1或2所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：步骤s1氧化降解处理温度为60~95℃，处理时间为0.5~10 h，ph 2.0~6.0。

4.根据权利要求1所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：步骤s2中交联聚乙烯吡咯烷酮的用量为2.0~20g/l预水解液。

5.根据权利要求1或4所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：步骤s2中交联聚乙烯吡咯烷酮吸附处理的温度为20~90℃，时间为30~90 min。

6.根据权利要求1所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：步骤s3中活性炭加入量10~100 g/l 预水解液。

7.根据权利要求1或6所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：活性炭吸附处理的温度为20~70℃，时间为30~180 min。

8.根据权利要求1所述的植物纤维原料预水解液中半纤维素糖的纯化方法，其特征在于：所述植物纤维原料预水解液是以水、水蒸汽或稀酸对植物纤维原料进行预水解处理得到的预水解液。