微波耦合水热处理草本植物废弃物的方法及预处理物

本发明属于植物废弃物处理方法的，具体涉及微波耦合水热处理草本植物垃圾的方法。

背景技术：

1、来自农业和林业的绿化废弃物，包括农用工业废渣、林业工业废渣、能源作物、城市固体废物和其他材料，是作为燃料和平台化学品来源的炼油厂补充原料的最丰富的生物资源。现有技术中，对城市绿化废弃物的处理仍以卫生填埋和焚烧发电为主，尽管部分技术还采用了堆肥发酵进行了改进，但上述方法不仅易造成环境污染，也会引起大量资源浪费。

2、在绿化废弃物中草本植物垃圾占很大的比例。草本植物中的木质纤维素作为生物燃料和生化制品的主要原料，广泛存在于工农业废弃物中，是最丰富的可再生生物大分子。通过对其进行资源化利用的方式，不仅能减少环境污染问题，也有望缓解能源危机。

3、但木质纤维素生物质含有半纤维素、纤维素、木质素、树胶、蛋白质等多种组分，结构稳定，降解困难，无法得到高效利用。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可大幅度缩短木质纤维素的处理时间，有效提高其降解效率的草本植物废弃物处理方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种微波耦合水热处理草本植物废弃物的方法，其包括：

4、(1)将草本植物废弃物与水进行混合，得到第一混合物；

5、(2)将所述第一混合物进行微波处理，得到第二混合物；

6、(3)将所述第二混合物进行水热反应，得到第三混合物；

7、(4)将所述第三混合物进行固液分离，将所得固体残渣进行洗涤、干燥；

8、其中，所述微波处理的微波功率为200～400w，所述水热反应的温度为60℃。

9、根据本发明的一些优选实施方式，所述第一混合物中，所述草本植物废弃物与水的固液比为1:20g/ml。

10、根据本发明的一些优选实施方式，所述微波处理的时间为2～10min。

11、根据本发明的一些优选实施方式，所述水热反应中，所述草本植物废弃物与水的固液比为1：30g/ml。

12、根据本发明的一些优选实施方式，所述水热反应的时间为30min。

13、根据本发明的一些优选实施方式，所述干燥的温度为100～110℃。

14、本发明进一步提供了一种草本植物废弃物的预处理物，其为上述方法获得的固体残渣。

15、本发明进一步提供了一种草本植物废弃物的预处理物，其为上述方法中固液分离后得到的分离液。

16、本发明具备以下有益效果：

17、本发明的处理方法可作为木质纤维素资源转化的预处理过程，消除了天然生物质难降解的物理和化学障碍。

18、本发明的处理方法中通过水热反应中水的自电离产生的氢离子使半纤维素中糖苷键和乙酰基水解；通过微波技术实现木质纤维素在较低的反应温度下热解，同时，微波辐射可以通过偶极子旋转和离子传导实现更快更均匀的传热，降低能量损失，在不影响易控制性的前提下大大缩短了整体反应时间，降低了反应能耗；通过将微波技术与水热处理进行耦合，在两者协同作用下，不仅更为显著地降低了预处理物中半纤维素和木质素的含量，提高了其后续利用能力，还能更大幅度缩短木质纤维素的处理时间，有效提高降解效率。

19、本发明具有反应时间短、工艺简单、半纤维素中乙酰基去除率高、抑制性化合物(如乙酸、甲酸、糠醛)含量少等优点，以及具有很高的糖选择性，所得分离液后续具有极大的利用潜力。

20、本发明有效处理了草本植物废弃物，实现了废弃物的资源化利用，具有良好的工业化应用价值。

技术特征：

1.一种微波耦合水热处理草本植物废弃物的方法，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合物中，所述草本植物废弃物与水的固液比为1:20g/ml。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波处理的时间为2～10min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热反应中，所述草本植物废弃物与水的固液比为1：30g/ml。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热反应的时间为30min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为100～110℃。

7.一种草本植物废弃物的预处理物，其为根据权利要求1～6中任一项所述的方法获得的固体残渣和/或固液分离后得到的分离液。

技术总结
本发明公开了一种微波耦合水热处理草本植物废弃物的方法及预处理物。所述方法包括：将草本植物废弃物与水的混合物进行200～400W的微波处理，将处理后的混合物在60℃进行水热反应，将得到的反应混合物进行固液分离，得到固体残渣和分离液。本发明反应时间短、工艺简单、半纤维素中乙酰基去除率高、所得预处理物中抑制性化合物含量少，糖选择性高，同时成本和能耗低。

技术研发人员：陈靖,李婧逸,张永奎
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15