CN103304821A - 一种木质素的精制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质综合利用领域，特别涉及一种木质素的精制方法。本发明解决了现有的液化方法不能获得纯木质素，以及无机碱性溶液或有机溶剂溶解分离木质素过程中存在对设备要求高、溶解时间长、产率低的问题。方法：将木质素原料与液化试剂混合、升温进行液化，液化结束后冷却，过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，得到的即为精制木质素。本发明具有高效性、高选择性的特点，产物纯度高，产率可达43～60％，且工艺简单，有利于木质素的工业利用。精制后的木质素可用于制备烃类燃料、生物基质胶黏剂、聚氨酯材料等，具有较高的经济价值，同时实现了燃料乙醇及造纸生产废物残渣的再利用，减少环境污染，提高行业的经济效益。

Description

一种木质素的精制方法
技术领域
本发明属于生物质综合利用领域，特别涉及一种木质素的精制方法。 
背景技术
随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视，对木质素的综合高效利用也受到人们的重视。木质素是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源，但由于木质素是大分子物质，具有三维空间结构，且在制备过程中活泼的酚类结构易发生变化(如：酸性条件下易发生缩合，碱性条件下易发生氧化等)，目前的利用率还比较低。对木质素进行液化和精制，从而获得纯度较高的小分子酚类物质是对其最有效的应用途径之一，精制后的木质素可用于制备烃类燃料、生物基质胶黏剂、聚氨酯材料等。 
近年来，以可再生的植物资源为原料生产燃料乙醇得到了迅速发展，然而在纤维素、半纤维素得到利用的同时，产生了大量的水解残渣(酶解木质素)，产量约为投入原料的30％，因此酶解木质素的开发利用直接关系到该行业的经济效益。而燃料乙醇的生产工艺条件温和，使木质素原有的活泼官能团能够得以保留，更有利于后续利用。目前这部分资源尚未得到有效利用，仅把它作为燃料烧掉，因此经济效益不高，并且造成了芳基化合物的浪费。 
目前木质素的液化方法(如苯酚、多元醇的液化)，对木质素、纤维素和半纤维素均有液化作用，不能获得纯木质素产物，不利于木质素的工业利用；现有的精制方法主要是利用无机碱性溶液或有机溶剂溶解分离木质素，但溶解过程中对设备要求高，溶解时间长，一般需要0.5～6小时，产率低，工艺也较复杂。 
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的液化方法不能获得纯木质素产物，以及无机碱性溶液或有机溶剂溶解分离木质素过程中存在对设备要求高、溶解时间长、产率低的问题，而提供一种木质素的精制方法。 
木质素的精制方法按以下步骤进行：按质量比1∶1～10将酶解木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在80～200℃下液化溶解5～150min，液化结束后冷却至0～100℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
所述液化试剂为糠醇、苯甲醇、肉桂醇、水杨醇、对硝基苯甲醇中的一种或一种以上的混合物。 
所述原料优选为酶解木质素，但不局限于酶解木质素，也可以是硫酸盐木质素、碱木质素、木质素磺酸盐等造纸工业木质素。 
本发明与现有技术相比具有如下优点： 
1、优选原料酶解木质素为以植物纤维为原料发酵生产燃料乙醇后剩余的残渣，该生产工艺条件温和，所以酶解木质素更好的保留了天然木质素的化学活性，有利于后续的利用。且来源丰富，成本低。 
2、本发明的木质素精制方法无需高压设备，在常压下即可进行。 
3、本发明的木质素精制方法具有高效性，可在15min内将木质素溶解完全，根据选用液化试剂和工艺条件的不同，精制木质素的产率可达43～60％。 
4、由红外光谱图可知，本发明的液化试剂对木质素的分离有着很高的选择性，产物纯度高，不存在糖类和灰分等杂质。 
5、本发明精制得到的木质素可用于制备烃类燃料、生物基质胶黏剂、聚氨酯材料等，具有较高的经济价值。实现了燃料乙醇及造纸生产废物残渣的再利用，减少污染、提高行业的经济效益。 
附图说明
图1为酶解木质素原料(A)、液化残渣(B)、精制木质素(C)的红外光谱图。酶解木质素原料和液化残渣均存在1050cm-1处峰，说明了纤维素的存在，而精制木质素中该峰消失，说明液化试剂对木质素的分离有着很高的选择性，产物纯度高。 
图2为酶解木质素原料(A)、液化残渣(B)、精制木质素(C)的X射线衍射光谱图。酶解木质素原料和液化残渣在17°、22.5°、26.5°附近都有衍射峰，其中17°、22.5°附近分别为木材纤维素(101)和(002)结晶面的衍射峰，26.5°是SiO2的衍射峰，说明了纤维素和SiO2灰分的存在，而精制木质素中上述峰都消失，说明液化试剂对木质素的分离有着很高的选择性，产物纯度高。 
具体实施方式
具体实施方式一：按质量比1∶3将酶解木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在120℃下液化溶解15min，液化结束后冷却至25℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为43％，可见该木质素精制方法具有高效性。 
具体实施方式二：按质量比1∶5将酶解木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在140℃下液化溶解30min，液化结束后冷却至80℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为48％，可见该木质素制备方法具有高效性。 
具体实施方式三：按质量比1∶4将酶解木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在170℃下液化溶解90min，液化结束后冷却至20℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为49％，可见该木质素制备方法具有高效性。 
具体实施方式四：按质量比1∶7将酶解木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在190℃下液化溶解120min，液化结束后冷却至55℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为50％，可见该木质素制备方法具有高效性。 
具体实施方式五：按质量比1∶6将木质素磺酸盐原料和液化试剂加入到反应器中，在130℃下液化溶解15min，液化结束后冷却至30℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为47％，可见该木质素制备方法具有高效性。 
具体实施方式六：按质量比1∶3将硫酸盐木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在150℃下液化溶解15min，液化结束后冷却至10℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为55％，可见该木质素制备方法具有高效性。 
具体实施方式七：按质量比1∶5将碱木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在170℃下液化溶解120min，液化结束后冷却至20℃，然后过滤除去残渣，并将滤液蒸馏回收溶剂，即可得到精制木质素。 
本实施方式所得木质素产率为60％，可见该木质素制备方法具有高效性。 

Claims (7)

1.一种木质素的精制方法，其特征在于木质素的精制方法按以下步骤进行：按质量比1∶1～10将木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在80～200℃下液化溶解5～150min，液化结束后冷却至0～100℃，然后过滤除去残渣，并蒸馏回收液化试剂，即可得到精制木质素。
2.根据权利要求1所述的木质素的精制方法，其特征在于所述液化试剂为糠醇、苯甲醇、肉桂醇、水杨醇、对硝基苯甲醇中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的木质素的精制方法，其特征在于原料优选为酶解木质素，但不局限于酶解木质素，也可以是造纸工业木质素。
4.根据权利要求3所述的木质素的精制方法，其特征在于造纸工业木质素为硫酸盐木质素、碱木质素或木质素磺酸盐。
5.根据权利要求1所述的木质素的精制方法，其特征在于按质量比1∶1.5～9将木质素原料和液化试剂加入到反应器中，在90～190℃下液化溶解15～120min。
6.根据权利要求5所述的木质素的精制方法，其特征在于液化结束后冷却至20～80℃。
7.根据权利要求5或6所述的木质素的精制方法，其特征在于过滤除去残渣，蒸馏回收液化试剂后得到精制木质素。 
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