专利名称：水/离子液体二元体系中纤维素水解制备葡萄糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种以纤维素在环境友好的条件下水解制备还原糖的方法，属于可再生的生物质资源利用技术领域。
背景技术：
纤维素(cellulose)不溶于水及一般有机溶剂，是自然界中广泛存在的可再生资源。据估计，地球上每年通过生物合成的纤维素达1000亿吨以上，消耗的纤维素中，大约有10亿吨被当做当作燃料和建筑原木，另外造纸消耗约I. 0亿吨，纺织消耗约0. 12亿吨。在石化资源日益紧张的形势下，如何充分利用这种可再生资源，使其成为石化资源的替代品成为急需研究的课题。纤维素主要由葡萄糖组成的高分子多糖，通过水解可以得到还原糖，从而转化为 化工原料或者发酵为燃料乙醇，目前受关注的处理方法主要有酸碱水解、酶水解以及超(近)临界水解。酸碱水解，不仅会带来污染问题，而且会对设备造成较大腐蚀性，应用中受到很大的限制。酶水解，由于酶具有高度选择性、不同的酶需要相应条件，对于复杂的天然纤维素高效水解目前难度很大。
纤维素超(近)临界水解，由于其不用催化剂就可以快速高效使纤维素水解，作为一种环境友好的绿色工艺过程具有很好的应用前景，不过由于通常在约300°C的近临界水甚至是超过374°C的超临界水中进行，极端的高温高压条件，目前工业化应用存在很大的难度。而且水解产生的还原糖在高温高压下容易进一步反应，副产品比较多，还原糖的分离提纯都很困难。基于研究现状，本发明通过加入离子液体，以增进纤维素的分散溶解着手，在水/离子液体二元体系中，使纤维素溶解在液相形成均相体系的基础上，在温和条件下加快纤维素水解制备葡萄糖。此外，离子液体与水的混合体系，可增加水的离解平衡常数Kw，使得体系中和0H_离子的浓度提高，也有利用纤维素的水解。
发明内容
本发明的目的是提供一种在水/离子液体二元体系中纤维素水解制备葡萄糖的方法。本发明是一种水/离子液体二元体系中纤维素水解制备葡萄糖的方法，其特征在于具有三个步骤，分别是原料预处理、水解、以及产物分离；
a原料预处理纤维素在80±5°C干燥、破碎至20 40目；
b水解反应将干燥后的纤维素粉末、离子液体、水按相应比例加到反应釜中，设定温度，反应一段时间，使纤维素水解制得葡萄糖；所用的离子液体为[Amim]Cl，[Bmim]Cl或[EmimlCl中的任一种；纤维素粉末与离子液体的质量比为I:(广5);离子液体与水的质量比为8: (I 6);反应温度为12(Tl80°C ;反应时间为3 IOh ；
c产品分离将反应后的产物冷却，加入一定量的超纯水稀释后倒出，将产物抽滤，得到含葡萄糖的液相产物。本发明利用纤维素在水/离子液体二元体系下水解，具有条件温和、产率高、反应速度快、环保等特点。纤维素作为一种以葡萄糖聚合形成的聚合 物，其水解转化为葡萄糖的主要反应方程式为如下。
权利要求
1.1 一种水/离子液体二元体系中纤维素水解制备葡萄糖的方法，其特征在于具有三个步骤，分别是原料预处理、水解、以及产物分离； a原料预处理纤维素在80±5°C干燥、破碎至20 40目； b水解反应将干燥后的纤维素粉末、离子液体、水按相应比例加到反应釜中，设定温度，反应一段时间，使纤维素水解制得葡萄糖；所用的离子液体为[Amim]Cl，[Bmim]Cl或[EmimlCl中的任一种；纤维素粉末与离子液体的质量比为I:(广5);离子液体与水的质量比为8: (I 6);反应温度为12(Tl80°C ;反应时间为3 IOh ； c产品分离将反应后的产物冷却，加入一定量的超纯水稀释后倒出，将产物抽滤，得 到含葡萄糖的液相产物。
全文摘要
本发明涉及一种以纤维素在环境友好的条件下水解制备还原糖的方法，属于可再生的生物质资源利用技术领域。本发明在水/离子液体二元体系中，不需酸作为催化剂的绿色温和条件下水解纤维素，得到以葡萄糖为主的降解产物。选取对纤维素的溶解能力很强的离子液体-氯化咪唑盐与水形成二元体系，利用其可以较好的促进纤维素分散溶解于混合液体中的特性，从而加快纤维素水解。在水与离子液体的质量比为0.1-0.4、反应温度为120-160℃、反应时间4-8h，微晶纤维素的水解率60%-90%，葡萄糖的收率45%-70%。
文档编号C13K1/02GK102719569SQ201210188959
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者刘锋, 季俊华, 季益梅, 徐天娇, 陈晋阳 申请人:上海大学