專利名稱：一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法
一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于竹材資源利用領(lǐng)域，特別涉及一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能 源化的方法。
背景技術(shù)：
石油和天然氣等不可再生的化石資源構(gòu)成了當(dāng)今世界燃料和化學(xué)工業(yè)的基石。但 自21世紀(jì)以來，由于化石燃料的不可再生性，以及化石燃料使用所引起的溫室效應(yīng)、酸雨、 粉塵污染等環(huán)境問題，從可再生植物資源特別是木質(zhì)生物質(zhì)生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品成為許 多國家的重要發(fā)展領(lǐng)域和科學(xué)研究的熱點(diǎn)。鑒于我國人多地少的基本國情和世界性能源危 機(jī)的嚴(yán)峻形勢，發(fā)展生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，開發(fā)生物基能源、化學(xué)品和材料將對我國的 資源安全問題提供強(qiáng)有力的保障。竹是禾本科植物中最原始的亞科之一，也是禾本科植物中最具多樣化的一個種 群，竹廣泛生長于亞洲、非洲、加勒比及拉美地區(qū)，并在這些地區(qū)享有盛譽(yù)。竹以木質(zhì)的稈、 復(fù)合分枝、發(fā)達(dá)的根系和很少開花的特點(diǎn)區(qū)別于同科的其它植物，每年都能生長出數(shù)根自 然成型、充分發(fā)育并可投入使用的竹稈。我國竹資源豐富，種植竹面積居世界第一，共有48屬，500多種，約占世界竹子種 屬的一半。毛竹在我國分布最廣，種植毛竹的面積達(dá)到270萬公頃，占竹林面積的65%，毛 竹是一種多年生的高大喬木，它廣泛分布于中亞熱帶。毛竹生長快，產(chǎn)量高，材質(zhì)好，用途 廣，是我國經(jīng)濟(jì)價值最大的竹種。毛竹的主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種成 分，這三種組分構(gòu)成植物體的支撐骨架，其中纖維素組成微細(xì)纖維，構(gòu)成植物細(xì)胞壁的網(wǎng)狀 骨架，而半纖維素和木質(zhì)素則是填充在纖維素之間的“粘合劑”和“填充劑”。毛竹中纖維素、 半纖維素和木質(zhì)素三種組分的總和占總重量(干重)的85%左右，其中纖維素含量一般為 35-50%，半纖維素含量一般為15-25%，木質(zhì)素的含量一般為20%左右。除了三大類組分 外，竹材中還含有少量的蛋白質(zhì)、脂類、灰分、水分、果膠、低分子碳水化合物等。其中竹子的 灰分含量一般在1_3%，灰分中大部分為二氧化硅。作為一種綠色、可再生、可降解的資源性纖維，竹纖維的開發(fā)利用前景廣闊，因而 受到了越來越多人的關(guān)注。目前，它的利用方式主要有紡織用竹纖維、造紙和黏膠用竹漿 粕、纖維聚合物基復(fù)合材料增強(qiáng)材料。但是這些利用方式還是針對竹材中單一纖維素組分 利用進(jìn)行的研究，其他資源的應(yīng)用缺乏足夠的重視，造成了竹材資源利用率不高，竹材制品 成本高等。目前關(guān)于竹材的應(yīng)用主要集中在竹原纖維的制備和開發(fā)利用，例如中國發(fā)明專 利 CN1415790，CN1406725, CN1375578, CN1390989, CN1083760, CN1621580A, CN1824851A 等 均提到了采用化學(xué)法、物理法或者生物酶法生產(chǎn)竹原纖維，但是這些專利中所提到的方法 都是只針對竹材中性能優(yōu)良的長纖維進(jìn)行的利用，其他大量的組分被廢棄或者被燃燒低 值利用，不僅造成了資源的大量浪費(fèi)，而且引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，有必要從竹材 原料的特點(diǎn)出發(fā)，對竹材資源的綜合高值化利用進(jìn)行深入的研究，建立適于竹材原料煉制技術(shù)體系，既可以實(shí)現(xiàn)竹材的多組分全利用，降低竹產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高竹資源的附加 值，又可以減少在竹材資源加工過程中造成的污染。發(fā)明人針對這個問題申請了發(fā)明專利 200710177983. 6，發(fā)明了通過汽爆技術(shù)結(jié)合長短纖維分離使竹材中組分得到充分利用的方 法，除了獲得目的產(chǎn)物竹原纖維之外，同時還聯(lián)產(chǎn)了低聚木糖、竹漿、乙醇、醇溶木質(zhì)素、剩 余殘渣發(fā)電等產(chǎn)品，克服了傳統(tǒng)竹原纖維生產(chǎn)過程中的污染和單一組分利用問題。在此基 礎(chǔ)上，為了將竹材資源更大價值的開發(fā)利用，本發(fā)明人提出了一種新的由竹材汽爆煉制制 備生態(tài)材料及其能源化的方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是針對竹材資源進(jìn)行綠色環(huán)保、高值化綜合利用，發(fā)展新型竹 材應(yīng)用技術(shù)，形成適于竹材原料煉制技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)竹資源中各組分的高效清潔分離，不僅 得到竹原纖維、聚醚多元醇、木塑材料等生態(tài)材料，同時實(shí)現(xiàn)竹材資源的能源化。從而實(shí)現(xiàn) 竹材資源中各組分的最大價值利用，提高竹材的附加值，并減少竹資源加工過程中的污染 問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)工藝流程。竹材的主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種成分，現(xiàn)有的竹材利用一般 都是直接將竹材進(jìn)行加工，造成了竹材資源的浪費(fèi)。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn) 竹材中各種組分的高附加值利用，既可以得到沼氣、丁醇等生物能源，又可以得到竹纖維、 木塑材料、聚醚多元醇等生態(tài)材料；并且整個工藝流程無廢水、廢渣排放，符合國家節(jié)能減 排的要求。本發(fā)明提供的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，包括以下步 驟(1)竹材預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；然后在12MI^飽和蒸汽 壓力下維壓5min進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理；(2)汽爆竹材水洗液發(fā)酵沼氣、丁醇等汽爆處理后的竹材中半纖維素已降解，水 洗、過濾得到水洗液和纖維物料，水洗液中含有半纖維素降解產(chǎn)生的低分子糖類，可用于沼 氣、丁醇等的發(fā)酵；水洗后的纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置實(shí) 現(xiàn)長短纖維的分離，得到小于5cm的短纖維，和大于5cm的長纖維；(3)長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維步驟2)中得到的汽爆竹材長纖維純 度已經(jīng)較高，木質(zhì)素、半纖維素及果膠的含量均已較低，因此可以直接進(jìn)入分絲工序，即采 用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維分解成較細(xì)的纖維，并用水沖洗，收集分解過程中韌性 較差的纖維產(chǎn)生的廢纖維，然后韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備 竹原纖維；(4)短纖維的利用步驟2~)中得到的短纖維可以用于制備木塑材料、聚醚多元醇 等生態(tài)材料，也可以酶解發(fā)酵丁醇等生物能源；(5)廢長纖維的利用步驟幻中得到的韌性較差的廢纖維可以用于溶解漿、微晶 纖維素、木塑材料、液化聚醚多元醇等的制備。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟O)中汽爆竹材水洗液丁醇發(fā)酵條件為水洗液經(jīng)7.5%的活性炭，在301，15011)111下處理1 !后，調(diào)節(jié)pH至6. 5，在121°C下滅菌15min，待冷卻至室溫后，接入10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824 種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟中短纖維制備木塑材料的方法是將短纖維先經(jīng)過超微粉碎制備成粒徑為50 200 μ m的粉末，然后按照質(zhì)量比9 1 1 1與塑料母料混勻，以120 200°C在塑料擠 出成型設(shè)備上制備木塑母料；所述的塑料母料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈/丁二 烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及其回收制品。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟(4)中短纖維液化制備聚醚多元醇的方法是以聚乙二醇和甘油9 1 (w/w)的混合 物為液化劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化劑，在 160°C 液化 30min。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟中短纖維酶解發(fā)酵丁醇的方法是按照20IU FPA/g底物加入纖維素酶液，加 水調(diào)節(jié)固液比1 20(w/v)，于50°C恒溫水浴中酶解48h，酶解液中接入10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824 種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟(5)中廢長纖維制備溶解漿的方法是在170°C下預(yù)水解120min，再以10% NaOH(質(zhì) 量比)在165°C蒸煮90min，然后按照ECF漂白。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟3)中得到的廢纖維制備微晶纖維素的方法是3%亞硫酸鈉，4% HCl在90°C水解 60min，然后水洗、干燥即得。本發(fā)明所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于， 步驟(5)中廢長纖維液化制備聚醚多元醇的方法是以聚乙二醇和甘油9 l(w/w)的混 合物為液化劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化劑，在 160°C 液化 30min。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、竹材資源的利用率高、附加值高，且竹材煉制工藝體系清潔無污染本發(fā)明構(gòu)建 出了竹材中半纖維素水解液發(fā)酵能源化及纖維資源轉(zhuǎn)化生態(tài)材料的竹材資源生態(tài)煉制技 術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了竹資源的分層多級生態(tài)高值轉(zhuǎn)化，大大提高了竹材資源的利用率和附加值， 并且采用本發(fā)明的技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝流程的廢物零排放。2、采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以節(jié)省去竹節(jié)和竹材壓碎的工序及相應(yīng)的能耗，直接 采用竹片條進(jìn)行汽爆處理，在汽爆過程中達(dá)到去節(jié)、軟化等作用，大大降低了能耗；3、傳統(tǒng)的從毛竹到竹纖維需要經(jīng)過反復(fù)蒸煮、水解等工序，操作復(fù)雜，且能耗較 高，本發(fā)明提供的技術(shù)方案可通過汽爆處理同時實(shí)現(xiàn)脫膠、半纖維素降解、纖維疏解軟化 等，從而可節(jié)省工序、降低能耗。

圖1是本發(fā)明的技術(shù)方案流程圖。具體實(shí)施方式
實(shí)施例1①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12MI^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液沼氣發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；IOOml水洗糖液中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調(diào)節(jié)pH至6. 5，于 50°C下發(fā)酵，收集氣體；③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；④廢長纖維和短纖維木塑母料的制備廢長纖維和短纖維經(jīng)過超微粉碎至 100 μ m，按照質(zhì)量比1 2與聚丙烯(PP)母料混勻，以180°C在塑料擠出成型設(shè)備上制備木 塑母料。實(shí)施例2①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12MI^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液丁醇發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；水洗液經(jīng)7. 5%的活性炭在30°C，150rpm下處理1 后，調(diào)節(jié)pH至6. 5， 在 121°C下滅菌 15min，待冷卻至室溫后，接入 10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)，發(fā)酵總?cè)軇┝繛?. 84g/L ；③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；④短纖維液化制備聚醚多元醇以聚乙二醇和甘油9 l(w/w)的混合物為液化 劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化劑，在160°C液化 30min，得到羥值為360mg/g，黏度為342mPa · s。⑤廢長纖維制備紙漿以硅酸鈉、2%過氧化氫、2%氫氧化鈉為漂白液，按照 固液比1 15(w/v)加漂白液，70°C下漂白2h;然后再以硅酸鈉，過氧化氫、氫氧 化鈉為漂白液，按照固液比1 10(w/v)(原廢纖維以質(zhì)量比計)加入漂白液，70°C下漂白 lh，水洗即得，漿得率和木質(zhì)素脫除率分別為62. 3%,74. 6%。實(shí)施例3①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12MI^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液沼氣發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；IOOml水洗糖液中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調(diào)節(jié)pH至6. 5，于 50°C下發(fā)酵，收集氣體；
③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；④短纖維制備木塑材料短纖維經(jīng)過超微粉碎至50 μ m，按照質(zhì)量比1 9與丙烯 腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物(ABQ母料混勻，以185°C在塑料擠出成型設(shè)備上制備木塑母 料。⑤廢長纖維液化制備聚醚多元醇以聚乙二醇和甘油9 1 (w/w)的混合物為液化 劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化劑，在160°C液化 30min，得到羥值為 342. 5mg/g，黏度為 289. 6mPa · s。實(shí)施例4①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12MPa飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液丁醇發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；水洗液經(jīng)7. 5%的活性炭在30°C，150rpm下處理1 后，調(diào)節(jié)pH至6. 5， 在 121°C下滅菌 15min，待冷卻至室溫后，接入 10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)，發(fā)酵總?cè)軇┝繛?. 84g/L ；③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；④短纖維制備酶解發(fā)酵燃料丁醇按照20IU FPA/g底物加入纖維素酶液，加 水調(diào)節(jié)固液比1 20(w/v)，于50°C恒溫水浴中酶解48h，酶解液中接入10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 8 種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)，發(fā)酵96h總?cè)軇?量為 2. 74g/L ；⑤廢長纖維制備微晶纖維素按照固液比1 10 (w/v)加入3%亞硫酸鈉，4% HC1，在90°C水解60min，然后水洗、干燥即得微晶纖維素，得率為74. 3%。實(shí)施例5①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12MI^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液沼氣發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；IOOml水洗糖液中加入25ml活性污泥，0. Ig牛肉膏，調(diào)節(jié)pH至6. 5，于 50°C下發(fā)酵，收集氣體；③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；⑤短纖維制備木塑母料經(jīng)過超微粉碎至20 μ m，按照質(zhì)量比1 4與聚氯乙烯 (PVC)母料混勻，以120°C在塑料擠出成型設(shè)備上制備木塑母料。⑥廢長纖維制備溶解漿在170°C下預(yù)水解120min，再以固液比1 15加入10%NaOH(質(zhì)量比)，在165°C蒸煮90min，然后按照ECF漂白，得到溶解漿中α -纖維素含量 88. 29%，聚合度743，白度84. 2%，灰分含量0. 05%。實(shí)施例6①竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理 裝置中，在12ΜΙ^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；②汽爆竹材水洗液丁醇發(fā)酵汽爆竹材水洗液中總糖含量約為23g/L，水洗后的 纖維物料根據(jù)汽爆竹材纖維的長度不同，采用纖維梳理裝置分離得到小于5cm的短纖維和 大于5cm的長纖維；水洗液經(jīng)7. 5%的活性炭在30°C，150rpm下處理1 后，調(diào)節(jié)pH至6. 5， 在 121°C下滅菌 15min，待冷卻至室溫后，接入 10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)，發(fā)酵總?cè)軇┝繛?. 84g/L ；③長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維采用纖維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維 分解成較細(xì)的纖維，得到韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原纖 維，被分散的廢長纖維用于后續(xù)的加工工序；④短纖維制備木塑母料短纖維經(jīng)過超微粉碎至75 μ m，按照質(zhì)量比1 5與聚苯 乙烯(PQ母料混勻，以200°C在塑料擠出成型設(shè)備上制備木塑母料。⑤廢長纖維制備液化制備微晶纖維素按照固液比1 10(w/v)加入3%亞硫酸 鈉，4% HCl在90°C水解60min，然后水洗、干燥即得微晶纖維素，得率為76. 4%。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，包括以下步驟1)竹材汽爆預(yù)處理竹材經(jīng)過清潔整理干燥后，制成竹片條；置于蒸汽爆破處理裝置 中，在12MI^飽和蒸汽壓力下維持5min，對竹片原料進(jìn)行汽爆處理；2)汽爆竹材水洗液的發(fā)酵汽爆處理后的竹材中半纖維素已降解，水洗、過濾得到水 洗液和纖維物料，水洗液用于沼氣、丁醇的發(fā)酵；水洗后的纖維物料采用纖維梳理裝置分離 得到小于5cm的短纖維，和大于5cm的長纖維；3)長纖維制備竹原纖維并分離出廢長纖維步驟幻中得到的汽爆竹材長纖維采用纖 維分絲裝置將汽爆竹材粗纖維分解成較細(xì)的纖維，并用水沖洗，收集分解過程中韌性較差 的纖維產(chǎn)生的廢纖維，然后韌性較強(qiáng)的長纖維經(jīng)過還原、脫水、軟化、梳纖等工序制備竹原 纖維；4)短纖維的利用步驟幻中得到的短纖維用于制備木塑材料、聚醚多元醇等生態(tài)材 料，也可以酶解發(fā)酵乙醇、丁醇等生物能源；5)廢長纖維的利用步驟幻中得到的廢纖維用于紙漿、溶解漿、微晶纖維素、木塑材 料、液化聚醚多元醇等的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征 在于，步驟2、中汽爆竹材水洗液沼氣發(fā)酵條件為水洗液IOOml加入25ml活性污泥，0. Ig 牛肉膏，50°C下發(fā)酵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征 在于，步驟幻中汽爆竹材水洗液丁醇發(fā)酵條件為水洗液經(jīng)7.5%的活性炭在301，15011)111 下處理1 !后，調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C下滅菌15min，待冷卻至室溫后，接入10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824 種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特 征在于，步驟4)中短纖維制備木塑材料的方法是將短纖維先經(jīng)過超微粉碎制備成粒徑為 50 200 μ m的粉末，然后按照質(zhì)量比9 1 1 1與塑料母料混勻，以120 200°C在 塑料擠出成型設(shè)備上制備木塑母料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，塑料母料包括聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈/丁 二烯/苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其回收制品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征 在于，步驟4)中短纖維液化制備聚醚多元醇的方法是以聚乙二醇和甘油9 l(w/w)的混 合物為液化劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化劑，在 160°C 液化 30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特 征在于，步驟4)中短纖維酶解發(fā)酵丁醇的方法是按照20IU FPA/g底物加入纖維素酶液， 加水調(diào)節(jié)固液比1 20(w/v)，于50°C恒溫水浴中酶解48h，酶解液中接入10% (ν/ν)的 Clostridium acetobutylicum ATCC 824 種子培養(yǎng)基，37°C靜止厭氧培養(yǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特 征在于，步驟幻中廢長纖維制備溶解漿的方法是在170°C下預(yù)水解120min，再以固液比 1 15加入10% NaOH(質(zhì)量比)，在165°C蒸煮90min，然后按照ECF漂白。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特征在于，步驟幻中廢長纖維制備微晶纖維素的方法是3%亞硫酸鈉，4% HCl在90°C水解 60min，然后水洗、干燥即得。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法，其特 征在于，步驟幻中廢長纖維液化制備聚醚多元醇的方法是以聚乙二醇和甘油9 1 (w/w) 的混合物為液化劑，按照與汽爆竹材質(zhì)量比4 1加入液化劑，以3. 25%的濃硫酸為液化 劑，在160°C液化30min。
全文摘要
本發(fā)明屬于竹材資源利用領(lǐng)域，涉及一種竹材汽爆煉制制備生態(tài)材料及其能源化的方法。其主要目的是對竹材資源進(jìn)行綠色環(huán)保、高值化綜合利用，實(shí)現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)竹原纖維、木塑材料等生物基生態(tài)材料及沼氣等清潔能源。本發(fā)明的技術(shù)方案包括，①竹材經(jīng)過汽爆處理、水洗、過濾得到水洗液和纖維料，水洗液用于發(fā)酵沼氣、丁醇等生物能源；②長纖維制備竹原纖維過程中產(chǎn)生的廢長纖維可用于制備木塑材料、微晶纖維素、溶解漿、液化聚醚多元醇等生態(tài)材料；③短纖維酶解發(fā)酵用于生物丁醇的發(fā)酵，也可用于制備木塑材料、液化聚醚多元醇等生態(tài)材料。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，竹材資源的利用率高、附加值高，竹材煉制工藝體系能耗低、工序簡單，且清潔無污染。
文檔編號C08B15/08GK102140699SQ201110034248
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者邱衛(wèi)華, 陳洪章 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所