CN102796048A - 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用 - Google Patents

一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102796048A
CN102796048A CN2012103314942A CN201210331494A CN102796048A CN 102796048 A CN102796048 A CN 102796048A CN 2012103314942 A CN2012103314942 A CN 2012103314942A CN 201210331494 A CN201210331494 A CN 201210331494A CN 102796048 A CN102796048 A CN 102796048A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
methylimidazole
allyl group
cellulose
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012103314942A
Other languages
English (en)
Inventor
王雁南
鞠美庭
李维尊
李倩
刘乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN2012103314942A priority Critical patent/CN102796048A/zh
Publication of CN102796048A publication Critical patent/CN102796048A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法，步骤是：以N-甲基咪唑和3-溴丙烯为原料，在氮气保护下进行反应，合成1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；将1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐与醋酸铅水溶液混合进行反应，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液和溴化铅沉淀；冻干除去溴化铅后，将1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液经乙酸乙酯萃取、减压蒸馏、丙酮萃取，制得该离子液体，可用于提取纤维素并回收离子液体重复使用。本发明的优点是：该制备方法简单、转化率高、不使用有机溶剂、无毒无污染；该离子液体具有较高的溶解性能与较快的溶解速度，对温度要求低，在溶解相同的纤维素质量下粘度较低，利于纤维素的再生以及工艺后期加工。

Description

一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及环境化工技术领域，特别是一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用。
背景技术
离子液体又称室温离子液体，室温熔融盐、有机离子液体、可设计溶液等，是指仅由阳离子和阴离子组成在室温或低温呈液态的盐。离子液体具有一系列突出的理化性质，主要包括：1）几乎没有蒸汽压，低熔点、不挥发、不易燃；2）较宽的液态温度区，较好的热稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；3）溶解性好，可以通过设计达到选择性溶解；4）可重复利用等。由于其突出优点，作为新兴的绿色溶剂，离子液体有巨大的潜力，可广泛的应用在有机合成、萃取分离、电化学、纳米材料制备、清洁燃料生产以及环境科学等领域。
2002年，美国权威期刊《美国化学会志》的JACS首次报道了某些离子液体可以很好的溶解天然纤维素，并能加工制备各种天然纤维素原料。离子液体对纤维素的溶解机理主要是：离子液体的阳离子作为电子接受体，阴离子作为电子给予体，通过离子液体阴阳离子与纤维素-OH中氧原子和氢原子的相互作用破坏纤维素大分子之间的氢键，从而实现纤维素的溶解。2002年Rogers等发现了1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[(BMIM)Cl]可溶解纤维素,随后离子液体对纤维素的溶解提取以及再生引起了越来越多的研究。
生物质固废主要包括园林绿化垃圾、秸秆类农业废弃物和甘蔗废弃物等，其特点在于含有大量的综纤维素。直接燃烧和填埋的处理方法在污染环境以外，利用率低，不利于能源的利用。而纤维素与半纤维素都可以作为重要的化工原料或能量原料使用。因此，研究离子液体对纤维素的提取性能具有很重要的科研意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用，该制备方法简单、转化率高、不使用有机溶剂、无毒无污染；该离子液体与其它离子液体相比，具有更高的溶解性能与更快的溶解速度。
本发明的技术方案：
一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法，步骤如下：
1）制备中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐：以N-甲基咪唑和3-溴丙烯为原料，N-甲基咪唑与3-溴丙烯的质量比为1:1.1-1.3，在氮气保护下，于0℃冰水混合物中起始反应，反应3-5小时后，在保持体系温度为30-50℃下继续反应7-12小时，然后在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏，然后用乙醚萃取三次，即可合成中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；
2）配置醋酸铅水溶液：将72.07g醋酸铅溶于200.0mL水中；
3）制备离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液：将1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐与质量百分比浓度为26.5%醋酸铅水溶液以1:5的质量比混合进行反应，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液和溴化铅沉淀；
4）1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐纯化：冻干除去溴化铅沉淀后，将1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液经乙酸乙酯萃取三次，在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水，然后用丙酮萃取三次，即可制得该离子液体产品。
一种所述高效提取纤维素的离子液体的应用，用于提取纤维素并回收离子液体重复使用，步骤如下：
1）提取纤维素：在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐中加入纤维素原料，质量比为15-20:1，加热至60-80℃搅拌溶解1h，离心分离取上清液；
2）纤维素再生：在上述上清液中加入去离子水，上清液与去离子水的质量比为1:5-8，搅拌后产生白色絮状沉淀，抽滤分离后干燥固体，即可制得纤维素；
3）上清液在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水后，即可回收离子液体重复使用。
所述纤维素原料为纯纤维素或天然纤维素结缕草末。
本发明的优点和有益效果是：
该制备方法简单，转化率高，不使用有机溶剂，无毒无污染；该离子液体与其它离子液体相比，具有更高的溶解性能与更快的溶解速度，对温度要求低；在溶解相同的纤维素质量下，该离子液体的粘度较低，利于纤维素的再生以及工艺后期加工。
具体实施方式
实施例：
一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法，步骤如下：
1）制备中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐：
将37.5mL N-甲基咪唑加入密闭三口烧瓶中，三口烧瓶置于冰浴中，抽真空充氮气反复三次后，滴加50.0mL 3-溴丙烯到三口烧瓶中，反应4小时后，在保持体系温度为30-50℃下继续反应8小时，得淡黄色粘稠液体，然后在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去多余的3-溴丙烯，然后用乙醚萃取三次除去剩余N-甲基咪唑，得到中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；
2）配置醋酸铅水溶液：
将141.33g醋酸铅溶于200.0mL水中，制得质量百分比浓度为26.5%醋酸铅水溶液；
3）制备离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液：
将54.00g1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐与270.00g质量百分比浓度为26.5%醋酸铅水溶液混合进行反应，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液和白色溴化铅沉淀；
4）1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐纯化：-20℃冻干10h后解冻，过滤除去沉淀，将1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液用乙酸乙酯萃取三次，在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水，然后用丙酮萃取三次，即可制得该离子液体产品45.20g，产率为93.03%。
该离子液体用于提取纤维素并回收离子液体重复使用。
（一）该离子液体用于提取纤维素，步骤如下：
1）提取纤维素：在30.00g离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐中加入2.00g纯纤维素，加热至60-80℃搅拌溶解1h，在偏光显微镜下观察，全部溶解，并且体系粘度很低，非常利于后续再生；
2）纤维素再生：在上述上清液中加入200.0mL去离子水，搅拌后产生白色絮状沉淀，抽滤分离后干燥固体，即可制得纤维素；
3）上清液在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水后，即可回收离子液体重复使用，回收率为99%。
（二）该离子液体用于提取纤维素，步骤如下：
1）将结缕草经过粉碎机粉碎形成60目的颗粒，取5.00g经5%浓度的NaOH200.0mL浸泡活化处理后，洗涤至中性烘干；
2）取2.00g烘干物料，加入40.00g所合成离子液体1-烯丙基-3-甲基醋酸盐，水浴加热至80℃搅拌溶解1h后离心除去不溶物；
3）在上清液中加入300.0mL去离子水，搅拌后产生大量白色絮状沉淀，经抽滤固液分离后，即可制得纤维素，干燥固体经红外光谱检测与固体核磁检测为纤维素，提取率占总物料质量8%；
4）上清液经减压蒸馏后除去水，回收离子液体，回收率可达99%。
（三）该离子液体用于提取纤维素，步骤如下：
1）将结缕草经过粉碎机粉碎形成60目的颗粒，投入爆破机中填满，通入120℃高压饱和水蒸气以及浓度为20%的氨水，保持温度100℃，维持压力1.2MPa，持续时间3min后迅速减压爆破，烘干物料；
2）取2.00g烘干物料，加入40.00g所合成离子液体1-烯丙基-3-甲基醋酸盐，水浴加热至80℃搅拌溶解1h后离心除去不溶物；
3）将上清液中加入300.0mL去离子水，搅拌后产生大量白色絮状沉淀，经抽滤固液分离后，即可制得纤维素，干燥固体经红外光谱检测与固体核磁检测为纤维素，提取率占总物料质量12%；
4）上清液经减压蒸馏后除去水，回收离子液体，回收率可达99%以上。

Claims (3)

1.一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法，其特征在于步骤如下：
1）制备中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐：以N-甲基咪唑和3-溴丙烯为原料，N-甲基咪唑与3-溴丙烯的质量比为1:1.1-1.3，在氮气保护下，于0℃冰水混合物中起始反应，反应3-5小时后，在保持体系温度为30-50℃下继续反应7-12小时，然后在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏，然后用乙醚萃取三次，即可合成中间体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；
2）配置醋酸铅水溶液：将141.33g醋酸铅溶于200.0mL水中；
3）制备离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液：将1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐与质量百分比浓度为26.5%醋酸铅水溶液以1:5的质量比混合进行反应，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液和溴化铅沉淀；
4）1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐纯化：冻干除去溴化铅沉淀后，将1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐水溶液经乙酸乙酯萃取三次，在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水，然后用丙酮萃取三次，即可制得该离子液体产品。
2.一种如权利要求1所述制备的高效提取纤维素的离子液体的应用，其特征在于用于提取纤维素并回收离子液体重复使用，步骤如下：
1）提取纤维素：在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐中加入纤维素原料，质量比为15-20:1，加热至60-80℃搅拌溶解1h，离心分离取上清液；
2）纤维素再生：在上述上清液中加入去离子水，上清液与去离子水的质量比为1:5-8，搅拌后产生白色絮状沉淀，抽滤分离后干燥固体，即可制得纤维素；
3）上清液在10-2-10-1Mpa的真空度下进行减压蒸馏除去水后，即可回收离子液体重复使用。
3.根据权利要求2所述制备的高效提取纤维素的离子液体的应用，其特征在于：所述纤维素原料为纯纤维素或天然纤维素结缕草末。
CN2012103314942A 2012-09-07 2012-09-07 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用 Pending CN102796048A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103314942A CN102796048A (zh) 2012-09-07 2012-09-07 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103314942A CN102796048A (zh) 2012-09-07 2012-09-07 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102796048A true CN102796048A (zh) 2012-11-28

Family

ID=47195388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012103314942A Pending CN102796048A (zh) 2012-09-07 2012-09-07 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102796048A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103055534A (zh) * 2012-12-20 2013-04-24 华南理工大学 一种中草药中挥发油提取及其纤维素的综合利用的方法
CN103127897A (zh) * 2013-03-08 2013-06-05 南开大学 一种咪唑类离子液体的合成装置及应用
CN103194924A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 南开大学 一种用咪唑类离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法
CN104650247A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 中国人民大学 利用离子液体-二氧化碳体系分级分离不同聚合度的纤维素的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1417407A (zh) * 2002-12-12 2003-05-14 中国科学院化学研究所 一种含不饱和双键的室温离子液体及制备方法和应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1417407A (zh) * 2002-12-12 2003-05-14 中国科学院化学研究所 一种含不饱和双键的室温离子液体及制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹妍等: "玉米秸秆纤维素在离子液体中的溶解再生研究", 《现代化工》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103055534A (zh) * 2012-12-20 2013-04-24 华南理工大学 一种中草药中挥发油提取及其纤维素的综合利用的方法
CN103127897A (zh) * 2013-03-08 2013-06-05 南开大学 一种咪唑类离子液体的合成装置及应用
CN103127897B (zh) * 2013-03-08 2014-05-28 南开大学 一种咪唑类离子液体的合成装置及应用
CN103194924A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 南开大学 一种用咪唑类离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法
CN104650247A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 中国人民大学 利用离子液体-二氧化碳体系分级分离不同聚合度的纤维素的方法
CN104650247B (zh) * 2013-11-20 2017-07-14 中国人民大学 利用离子液体‑二氧化碳体系分级分离不同聚合度的纤维素的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110804893B (zh) 一种使用胆碱类低共熔溶剂分离木质纤维中综纤维素的方法
CN104120507B (zh) 一种木质素基静电混纺材料的制备方法
CN101785562B (zh) 海带组分分离生物量全利用制备多种产品的方法
CN102101915B (zh) 一种农林生物质组分的分离方法
CN109180838B (zh) 一种两相熔盐体系分级分离木质纤维素类生物质组分的方法
CN102493246B (zh) 一种生物质固体废料提取分离纤维素的方法
CN106702800B (zh) 一种用质子型离子液体去除秸秆木质素和半纤维素的方法
CN102796048A (zh) 一种高效提取纤维素的离子液体的制备方法及其应用
CN113149006B (zh) 一种以富含木质素的生物质为原料制备电容炭的方法
CN102864672A (zh) 提取木质素的方法
CN103910805A (zh) 一种制备纳米纤维素并回收酸的方法
CN115403787B (zh) 机械活化-水热反应-低共熔溶剂协同处理分离生物质中木质纤维素组分的方法
CN103194924A (zh) 一种用咪唑类离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法
CN102797187A (zh) 一种利用离子液体提取生物质原料中纤维素的方法
CN103031762B (zh) 一种在可降解型离子液体溶剂中制备富含纤维素材料的方法
CN102926251A (zh) 一种采用离子液体从稻草秸秆中提取纤维素的方法
CN104403110A (zh) 一种利用离子液体提取生物质材料中木质素的方法
CN102744238A (zh) 一种生物质发电厂草木灰综合利用的方法
CN101503431B (zh) 有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的技术
CN102887957A (zh) 一种利用糠醛渣制备羧甲基纤维素钠的方法
CN102796143A (zh) 一种离子液体前处理纤维素使其完全转化为水溶性糖的工艺方法
CN108997596B (zh) 一种从制备纤维素纳米纤维的废液中回用离子液体的方法
CN115232176B (zh) 一种利用三元低共熔溶剂提取木质素的方法
CN108822305B (zh) 一种基于咪唑类离子液体预处理提取杜仲树皮中杜仲胶的方法
CN101597336A (zh) 纤维素氨基甲酸酯的微波合成方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121128