農業廢棄物中有機組分的分離方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工領域，特別是涉及一種農業廢棄物中有機組分的分離方法。
【背景技術】
[0002]隨著石油供需矛盾日益加劇，資源越來越緊張，許多農業廢料，在我國一般被用作燃料直接燃燒掉，隨著能源短缺及環境污染問題的加劇，人們開始關注一些可再生資源的利用研究，將其變廢為寶。目前國內研究農業廢棄物主要圍繞著其組分如何提取、轉化、生產有價值的工業產品，進而創造更高的經濟效益。
[0003]大多數農業廢棄物主要以半纖維素、木質素和纖維素組成。目前，國內外眾多農業廢棄物處理工藝中，單純以化學酸堿法、物理爆破法、生物酶法、有機溶劑法等方式分離提取其中的有機組分。大多數半纖維素結構被不同程度的分解，破壞，并以含有木聚糖和單糖的液體溶液的形式存在，即使能以固體形式存在，但大部分結構已經被破壞，使得半纖維素的應用出現局限性；而木質素結構比較復雜，有些研究認為，可以通過酸沉法析出木質素，不僅污染大、耗能耗水多，對設備造成了嚴重的腐蝕，而且析出的多是酸不溶木質素，忽略了酸溶木質素的提取。所以，大多數操作方法污染程度不一，提取的有效成分結構破壞程度不一，造成了高成本，難以在市場上推行，使得農作物廢棄物不能得到較好的利用。
【發明內容】
[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種農業廢棄物中有機組分的分離方法，用于解決現有技術中存在的諸多問題。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種農業廢棄物中有機組分的分離方法，包括
[0006](1)取農業廢棄物，清洗、粉碎，加入堿液和雙氧水進行提取；
[0007](2)過濾，濾渣經清洗烘干，得到纖維素成品；
[0008](3)步驟⑵過濾得到的濾液濃縮、加入有機溶劑，產生半纖維素沉淀物，離心、過濾，濾渣清洗，干燥得半纖維素成品；
[0009](4)步驟⑵過濾得到的濾液濃縮、干燥得堿木質素成品。
[0010]根據本發明實施方式之一，所述農業廢棄物包括麥草、蘆葦、玉米桿、玉米芯、稻殼、鹿渣、棉桿。
[0011]本發明中所述農業廢棄物還可以包括幾乎所有植物根、莖、葉部分，尤其是農作物稻桿等。
[0012]根據本發明另一實施方式，所述堿液為NaOH、KOH、Na2C03、K2C03、Ca (OH) 2水溶液或氨水，優選NaOH水溶液。
[0013]優選的，所述堿液的質量濃度為1_15%。
[0014]優選的，所述雙氧水的質量濃度為0.5-10%。
[0015]根據本發明再一實施方式，步驟(1)中，所述農業廢棄物的質量與堿液和雙氧水的質量和之比為1:6-25。
[0016]根據本發明再一實施方式，步驟(1)中，在70_200°C，壓力為0.3_0.9MPa條件下，保溫0.5_5h進彳丁提取。
[0017]根據本發明再一實施方式，所述有機溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯、二氧六環、丙酮中的一種，優選為乙醇。
[0018]優選的，所述有機溶劑的用量為步驟(3)所述濾液濃縮后體積的1:2_10。
[0019]優選的，步驟(3)清洗時采用所述有機溶劑進行，用量為步驟(3)所述濾液濃縮后體積的1:1-5。
[0020]本發明中通過有機溶劑析出半纖維素成品，過程中需要攪拌，并充分絮凝，不僅可以最大程度的析出半纖維素，進行提純，還可以保持半纖維素的結構特性。同時，半纖維素的干燥采用冷凍干燥法，由于冷凍干燥在低溫、低壓下進行，而且水分直接升華，由于物料的干燥在凍結狀態下完成，與其他干燥方法相比，物料的物理結構和分子結構變化極小，其組織結構和外觀形態被較好地保存。在真空冷凍干燥過程中，物料不存在表面硬化問題，且其內部形成多孔的海綿狀，由于干燥過程是在很低的溫度下進行，而且基本隔絕了空氣，因此有效地抑制了半纖維素發生生物、化學或物理變化，并較好地保存了半纖維素的活性物質，以及保持了原有的色澤。進而最大程度的保護半纖維素結構不被破壞，結構中糖苷鍵穩定，可以長時間儲存，而且耗時短，操作簡單。
[0021]根據本發明再一實施方式，步驟(4)中，采用噴霧干燥器干燥，噴霧干燥器的進口溫度為260-275 °C，出口溫度為70-85 °C。
[0022]試驗證明，進出口溫度過高會降低設備使用周期，增加成本，溫度過低使木素干燥不充分，易結塊。
[0023]本發明利用堿液和雙氧水結合同時提取，在堿液中，不僅雙氧水可以溶出堿液無法溶解的木質素結構，使木質素整體脫除效果更好，而且一定濃度的雙氧水可以幫助打開纖維之間的空隙，促使半纖維素的溶出。這樣纖維的溶脹和軟化效果更好，木質素和半纖維素脫除更快、效果更好。后續利用半纖維素不溶于有機溶劑的原理，將半纖維素析出，提純。
[0024]如上所述，本發明的農業廢棄物中有機組分的分離方法，具有以下有益效果:
[0025]本發明通過堿性物質和雙氧水綜合作用，將半纖維素、木質素提取分離出來，同時分離出纖維素，實現了多種成分的同時分離。此方法操作簡單，不僅不需要預處理，大大提高了反應速度，縮短了時間，而且使三種組分分離更別徹底、純度更高。與其它生產工藝相比，更具有先進性、開拓性，大大降低了生產成本。使得農作物廢棄物質中有機分子損失、變化較少，產品無有害化學物質，提取的半纖維素和木質素結構都較穩定，破壞程度很小。
【具體實施方式】
[0026]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0027]須知，下列實施例中未具體注明的工藝設備或裝置均采用本領域內的常規設備或裝置；所有壓力值和范圍都是指絕對壓力。
[0028]此外應理解，本發明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說明；還應理解，本發明中提到的一個或多個設備/裝置之間的組合連接關系并不排斥在所述組合設備/裝置前后還可以存在其他設備/裝置或在這些明確提到的兩個