CN102492154A - 一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法 - Google Patents

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魏立纲
马英冲
李坤兰
平清伟
王少君
杜静
谢东芳
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Abstract

本发明公开了一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，该混合溶剂为离子液体与水的混合物，其中水的重量百分比为5～60％。其制备方法是：将木质素与混合溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温至40℃～100℃，搅拌速度300rpm/min，保持0.5～2小时，使木质素溶解在混合溶剂中；向木质素溶液中加入析出剂后，木质素析出并沉淀，过滤后得到的溶剂可以循环使用。木质素在该混合溶剂中的溶解度为2～12g/100g。该混合溶剂可以作为反应介质在木质素的进一步化学加工生成化学品和材料的过程中使用，不含挥发性有机溶剂，水的加入减少了离子液体的用量，降低了原料成本，具有较好的工业应用前景。

Description

一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法
技术领域
本发明属于化学工业应用领域，具体涉及一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法。
背景技术
随着日益严重的石油危机和环境污染，人们越来越重视可再生资源生物质的开发和利用。木质素广泛存在于大部分陆地植物木质部中，是构成植物骨架的主要成分(约占15％～36％)。木质素是由苯基丙烷类结构单元通过碳-碳键和醚键连接而成的三维高分子化合物，是能从天然中获得芳烃的唯一原料。
作为总量仅次于纤维素和甲壳素的天然高分子化合物，木质素却至今没有广泛地利用。木质素是一种聚集体，结构中存在许多极性基团，尤其是较多羟基，造成了很强的分子内和分子间的氢键，因此天然木质素不溶于水和任何溶剂。
溶剂的溶解性参数和形成氢键能力等因素影响木质素在溶剂中溶解。利用酶解和有机溶剂法等分离的木质素可溶于碱液和有机溶剂中，如乙酰溴、六氟丙醇、二氧六环、吡啶、甲醇、乙醇和丙酮等。利用这些有机溶剂溶解木质素后，可进行木质素的改性和材料加工。因此，木质素溶解是实现其高值化利用的必需的第一步。
室温离子液体是在室温或室温附近呈液态的离子化合物，也被称为低温熔融盐，是极具应用前景的环境友好型溶剂，其蒸汽压低，不易挥发。研究发现功能化设计的咪唑基离子液体具有溶解木质素的能力，其阴离子分别为：氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、醋酸根离子(OAc-)、甲基硫酸根离子(MeSO4 -)等。所用的都是纯离子液体，水含量不能高于5％。
目前利用有机溶剂溶解木质素的方法在使用中会造成环境污染，而利用绿色溶剂离子液体溶解的方法由于溶剂价格高制约着其实际应用。因此，需要发展出一种溶解木质素的新方法，以便于其进一步化学加工和材料制备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有木质素溶解方法存在的不足之处，公开了一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法。
本发明所采用的混合溶剂是离子液体与水的混合物，其中水的重量百分比为5～60％，使用的离子液体组成为A+B-。阳离子A+为咪唑类化合物，其化学结构式为
其中，取代基R1和R2分别为碳原子数1～10的烷烃或烯烃类有机集团。阴离子B-为卤素离子或醋酸根离子。该混合溶剂中不含挥发性有机溶剂，水的加入减少了离子液体的用量，降低了原料成本，具有较好的工业应用前景。
使用该混合溶剂溶解木质素的具体步骤为：将木质素与混合溶剂一起加入带有冷却装置的常压釜中，升温至40℃～100℃，搅拌速度300rpm/min，保持0.5～2小时，木质素溶解在该溶剂中。木质素在混合溶剂中的溶解度为2～12g/100g。在此过程中，生成的水蒸汽在冷却设备中冷凝后循环回釜中。
向所得的木质素/离子液体/水溶液加入析出剂后，经搅拌，木质素析出并沉淀，析出剂为水、乙醇、丙酮或苯/乙醇(1/2，V/V)，具体用量为：
1)向所得的木质素/离子液体/水溶液加入适量水(加水量/木质素溶液量≥1，体积比)后，木质素会絮凝沉淀；
2)向所得的木质素/离子液体/水溶液加入适量乙醇(加乙醇量/木质素溶液量≥0.5，体积比)，木质素会絮凝沉淀；
3)向所得的木质素/离子液体/水溶液加入适量丙酮(加丙酮量/木质素溶液量≥0.5，体积比)，木质素会絮凝沉淀；
4)向所得的木质素/离子液体/水溶液加入适量苯/乙醇(1/2，V/V)混合物(加苯/乙醇混合物量/木质素溶液量≥0.2，体积比)，木质素会絮凝沉淀；
将上述过程中所得的混合物过滤后，得到的离子液体/水混合物可以循环使用。
本发明与现有木质素溶解方法相比，溶解过程中不涉及挥发性有机溶剂，水的加入减少了离子液体用量，降低了粘度，木质素溶解率提高。
附图说明
图1、木质素样品的傅立叶红外光谱(FT-IR)谱图。其中，a为木质素原料，b为析出的木质素。
具体实施例：
实施例1、应用1-丁基，3-甲基咪唑氯盐离子液体([Bmim]Cl)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(1)(371076，Sigma-Aldrich公司，酶水解法制备)。
将木质素原料(1)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000031
实施例2、应用1-丁基，3-甲基咪唑氯盐离子液体([Bmim]Cl)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000032
实施例3、应用1-烯丙基，3-甲基咪唑氯盐离子液体([Amim]Cl)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素原料(2)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000041
实施例4、应用1-丁基，3-甲基咪唑溴盐离子液体([Bmim]Br)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素原料(2)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000042
实施例5、应用1-己基，3-甲基咪唑溴盐离子液体([Hmim]Br)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素原料(2)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000043
实施例6、应用1-乙基，3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([Emim]OAc)与水混合制成的溶剂溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素原料(2)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
Figure BDA0000108259730000051
实施例7、不同时间下，应用1-丁基，3-甲基咪唑氯盐离子液体([Bmim]Cl)与水混合制成的溶剂(水含量40wt％)溶解木质素原料(2)(371017，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)。
将木质素原料(2)与所制溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温至60℃，搅拌速度300rpm/min，保持0.5～2小时，木质素溶解在该溶剂中，具体数据如下：
  溶解时间/h   溶解度/(g/g溶剂)
  0.5   6.0
  1   6.7
  2   6.8
实施例8、木质素析出剂的加入和离子液体基溶剂的回收。
应用溶解木质素原料(2)，制得含有木质素/离子液体/水的溶液。将木质素原料(2)(371076，Sigma-Aldrich公司，有机溶剂法制备)与1-丁基，3-甲基咪唑氯盐离子液体([Bmim]Cl)与水混合制成的溶剂一起加入带有冷却装置常压釜中，升温至60℃，搅拌速度300rpm/min，保持2小时，制得3wt％的木质素溶液。将制得的木质素溶液分成四份分别加入析出剂：
a)加入等体积的水，搅拌混合后，絮状的木质素从溶液中析出并沉淀，静置12小时后，减压过滤，得到重构的褐色木质素；所得滤液为淡黄色离子液体-水混合物，将其减压蒸馏除水后，得到离子液体，其回收率达96.3％，可以循环重复溶解木质素；
b)加入0.5倍体积的乙醇，搅拌混合后，絮状的木质素从溶液中析出并沉淀，静置12小时后，减压过滤，得到重构的褐色木质素；所得滤液为淡黄色离子液体-水-乙醇混合物，将其减压蒸馏除水和乙醇后，得到离子液体，其回收率达98.1％，可以循环重复溶解木质素；
c)加入0.5倍体积的丙酮，搅拌混合后，絮状的木质素从溶液中析出并沉淀，静置12小时后，减压过滤，得到重构的褐色木质素；所得滤液为淡黄色离子液体-水-丙酮混合物，将其减压蒸馏除水和丙酮后，得到离子液体，其回收率达98.5％，可以循环重复溶解木质素；
d)加入0.2倍体积的苯-乙醇(1/2，V/V)，搅拌混合后，絮状的木质素很快从溶液中析出并沉淀，静置12小时后，减压过滤，得到重构的褐色木质素；所得滤液为淡黄色离子液体-水-苯-乙醇混合物，将其减压蒸馏除水、苯和乙醇后，得到离子液体，其回收率达99.1％，可以循环重复溶解木质素。对木质素原料和回收时析出的木质素做傅立叶红外光谱分析，比较两个谱图，主要的木质素特征峰没有明显差别，说明溶解过程对其化学结构的主要官能团没有变化。

Claims (5)

1.一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，其特征在于具体溶解步骤为：将木质素与混合溶剂一起加入带有冷却装置的常压釜中升温至40℃～100℃，搅拌速度300rpm/min，保持0.5～2小时，木质素溶解在混合溶剂中，木质素在混合溶剂中的溶解度为2～12g/100g；
上述混合溶剂为离子液体与水的混合物，其中水的重量百分比为5～60％；所用的离子液体组成为A+B-，其中，阳离子A+为咪唑类化合物，其化学结构式为
Figure FDA0000108259720000011
取代基R1和R2分别为碳原子数1～10的烷烃或烯烃类有机基团，阴离子B-为卤素离子或醋酸根离子。
2.根据权利要求1所述的一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，其特征在于所用的混合溶剂为离子液体与水的混合物，其中水的重量百分比优选为40～60％。
3.根据权利要求1所述的一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，其特征在于所用的混合溶剂为离子液体与水的混合物，其中水的重量百分比优选为40％。
4.根据权利要求1所述的一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，其特征在于木质素溶解在混合溶剂中后，向溶液中加入析出剂，经搅拌，木质素析出并沉淀，过滤后得到的离子液体可以循环使用，所用的析出剂为水、乙醇、丙酮或苯∶乙醇＝1∶2，V/V。
5.根据权利要求1所述的一种利用基于离子液体的混合溶剂溶解木质素的方法，其特征在于所用的木质素原料包括有机溶剂木质素和酶水解木质素。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102864672A (zh) * 2012-09-17 2013-01-09 北京林业大学 提取木质素的方法
CN103147331A (zh) * 2013-03-08 2013-06-12 南开大学 用咪唑类离子液体提取木质纤维素类生物质纤维素的方法
WO2014089574A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Sandia Corporation Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
CN104947244A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种原位萃取与制备木质素复合纳米纤维的方法
CN108383792A (zh) * 2018-05-09 2018-08-10 河南科技大学 一种双烯丙基咪唑甲氧基乙酸盐、木质素溶剂及制备与应用
US10208076B2 (en) 2012-12-07 2019-02-19 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
CN114082218A (zh) * 2021-12-03 2022-02-25 齐鲁工业大学 一种可调控且选择性提取木质素的开关型低共熔溶剂的制备与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1836068A (zh) * 2003-08-13 2006-09-20 维里迪安化学有限公司 用于处理含木质素物质的溶剂
CN101580522A (zh) * 2009-06-11 2009-11-18 大连工业大学 离子液体溶剂分离木质纤维素中木质素和纤维素的方法
CN101657583A (zh) * 2007-02-07 2010-02-24 昆士兰技术大学 木质纤维素材料的分馏方法
CN101712698A (zh) * 2009-11-25 2010-05-26 大连工业大学 基于离子液体的双液相体系提取木质素的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1836068A (zh) * 2003-08-13 2006-09-20 维里迪安化学有限公司 用于处理含木质素物质的溶剂
CN101657583A (zh) * 2007-02-07 2010-02-24 昆士兰技术大学 木质纤维素材料的分馏方法
CN101580522A (zh) * 2009-06-11 2009-11-18 大连工业大学 离子液体溶剂分离木质纤维素中木质素和纤维素的方法
CN101712698A (zh) * 2009-11-25 2010-05-26 大连工业大学 基于离子液体的双液相体系提取木质素的方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102864672A (zh) * 2012-09-17 2013-01-09 北京林业大学 提取木质素的方法
CN102864672B (zh) * 2012-09-17 2015-06-24 北京林业大学 提取木质素的方法
WO2014089574A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Sandia Corporation Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
US10208076B2 (en) 2012-12-07 2019-02-19 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
US10233292B2 (en) 2012-12-07 2019-03-19 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
US10934321B2 (en) 2012-12-07 2021-03-02 The Regents Of The University Of California Renewable aromatics from lignocellulosic lignin
CN103147331A (zh) * 2013-03-08 2013-06-12 南开大学 用咪唑类离子液体提取木质纤维素类生物质纤维素的方法
CN103147331B (zh) * 2013-03-08 2015-05-13 南开大学 用咪唑类离子液体提取木质纤维素类生物质纤维素的方法
CN104947244A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种原位萃取与制备木质素复合纳米纤维的方法
CN108383792A (zh) * 2018-05-09 2018-08-10 河南科技大学 一种双烯丙基咪唑甲氧基乙酸盐、木质素溶剂及制备与应用
CN114082218A (zh) * 2021-12-03 2022-02-25 齐鲁工业大学 一种可调控且选择性提取木质素的开关型低共熔溶剂的制备与应用

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