本发明涉及生物能源与材料，尤其涉及一种高效利用甘蔗渣的预处理方法。
背景技术：
1、木质纤维素，作为一种来源丰富、应用广泛、成本低廉的可再生资源，主要由纤维素、半纤维素、木质素三大成分构成。这些特性使其成为化石能源理想的替代品。木质纤维素广泛来源于甘蔗渣髓、玉米秸秆、植物果皮等农林废弃物，占自然界生物质资源总量的一半左右。
2、然而，木质纤维素由于其稳定且复杂的交联结构以及顽固的抗解聚性质，极大地限制了其高值化利用。目前，木质纤维素的有效利用率仅为约20％，这不仅造成了资源的浪费，还对环境构成了污染。为了突破木质纤维素理化性能上的障碍，实现其高效利用，近年来，研究人员采用了多种方法对木质纤维素进行预处理，包括但不限于物理研磨、机械爆破、化学酸碱处理以及生物降解等。
3、在生物质预处理领域，离子液体凭借其独特的可设计性、良好的可回收性和低毒性特点，在生物质转化中展现出巨大潜力。特别是lewis酸型离子液体，已被广泛应用于生物质解聚和脱水转化过程中。然而，离子液体的催化性能相对单一，难以满足复杂生物质体系高效预处理的需求。
4、有机酸则因其较低的酸度系数、与木质素相似的溶解度，在生物质预处理中表现出独特的优势。它能够选择性分离木质素和半纤维素，改善纤维素的接触位点，从而提高酶解效率，并有效抑制副产物的形成。然而，单独使用有机酸进行预处理时，常需面对高温高压、长时间处理及强酸环境等挑战，这不仅增加了能耗和成本，还对设备造成腐蚀，同时带来环境污染的风险，不利于生物质资源的高效、绿色利用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本发明旨在提供一种应用金属离子液体和有机酸混合体系的甘蔗渣预处理方法，提高甘蔗渣预处理过程中的反应活性和分馏效率，实现对其充分高效利用。
2、一种高效利用甘蔗渣的预处理方法，将质量比为1:20～40的甘蔗渣干粉和预处理液混合均匀得反应液，所述预处理液由水和催化剂组成，所述催化剂由金属基离子液体和有机酸组成，将所述反应液在120～150℃热处理60～120min，降温后固液分离，得到甘蔗残渣和提取液。
3、进一步地，所述预处理液中水含量为40～60％。
4、进一步地，所述金属基离子液体和所述有机酸的摩尔比为1:1～4。
5、进一步地，所述甘蔗渣干粉的制备方法为将甘蔗渣清洗去除杂质后晾干水分，烘干后粉碎过筛。
6、进一步地，所述金属基离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐。
7、进一步地，所述有机酸为乳酸或乙酸。
8、进一步地，所述热处理方式是油浴。
9、进一步地，所述降温方式是冰浴。
10、本发明具有以下有益效果：
11、一、本发明设计的金属离子液体与有机酸混合预处理体系，与纯有机酸体系相比，有效降低了有机酸的使用量，减少对高压等极端条件的依赖，从而减轻设备腐蚀的风险，并显著降低对环境的压力；与纯离子液体体系相比，保留离子液体在促进生物质结构解构方面的能力的同时，通过有机酸的协同作用，显著增强对甘蔗渣等复杂生物质中木质素、半纤维素和纤维素的高效分离能力。
12、二、本发明的预处理方法中有机酸和金属基离子液体特有的溶解特性显著提高了甘蔗渣中生物质的溶解度，有效扩大了反应的比表面积；有机酸构建了适宜的化学环境，促进了化学键的有效断裂；金属基离子液体高效催化性能促进了木质素组分的解聚，瓦解了木质纤维素中复杂而稳定的交联结构，加速了木质素与纤维素、半纤维素的分离，为后续甘蔗渣的进一步纯化及高效利用奠定基础。
13、三、本发明的甘蔗渣预处理方法实现了在纤维素与木质素的高效分离。实验结果显示，至少62.60％的纤维素被有效保留在甘蔗残渣内，而超过67.05％的木质素则被成功分离至提取液中。相较于未使用有机酸和金属基离子液体的传统方法，其分离效率提升了十倍以上；与单独使用有机酸或金属基离子液体的方法相比，也分别实现了56.11％和32.77％的显著提升。
14、四、经本预处理体系提取并回收的木质素，其天然属性得以保留，展现出优异的抗氧化性和显著的抑菌性能。这一特性不仅拓宽了木质素的应用领域，更为其在食品加工行业的进一步应用提供了可能，预示着木质素作为一种天然添加剂或功能性成分，在提升食品品质、延长保质期等方面具有广阔前景。
1.一种高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，将质量比为1:20～40的甘蔗渣干粉和预处理液混合均匀得反应液，所述预处理液由水和催化剂组成，所述催化剂由金属基离子液体和有机酸组成，将所述反应液在120～150℃热处理60～120min，降温后固液分离，得到甘蔗残渣和提取液。
2.根据权利要求1所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述预处理液中水含量为40～60％。
3.根据权利要求1所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述金属基离子液体和所述有机酸的摩尔比为1:1～4。
4.根据权利要求1所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述甘蔗渣干粉的制备方法为将甘蔗渣清洗去除杂质后晾干水分，烘干后粉碎过筛。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述金属基离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐。
6.根据权利要求5所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述有机酸为乳酸或乙酸。
7.根据权利要求6所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述热处理方式是油浴。
8.根据权利要求7所述的高效利用甘蔗渣的预处理方法，其特征在于，所述降温方式是冰浴。
