CN103711017B - 一种以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法，首先将植物原材料进行处理得到植物原材料粉末，将粉末加入体积分数为A的高沸醇水溶液中，再加入由H2SO4和HAc组成的复合催化剂，超声波辅助下，常压煮沸回流3.5～5h，过滤得滤液和滤渣；滤渣用体积分数为B的高沸醇水溶液浸泡至少一次，过滤得到的滤渣经水清洗至少一次，再经离心分离、干燥、粉碎得到所述的纤维素；每次过滤产生的滤液混合，向滤液中加入碱液调节至中性，静置、抽滤得到的滤渣再经洗涤和干燥后，得到所述的木质素；所述的体积分数B>A。本发明以农作物废弃物为原材料，在复合催化剂及超声波辅助下，温和条件下分离得到纤维素及木质素。
Description
技术领域
本发明涉及农作物废弃物资源利用领域，具体涉及一种以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法。
背景技术
纤维素作为一种巨大的绿色资源，由于其可再生性、可生物相容性、可降解性、可衍生化性，受到众多科学家的关注。
众所周知，纤维素、木质素和半纤维素共同构成植物骨架的主要成分，其中纤维素和木质素是自然界可提供的宝贵的非石油类资源，大量存在于各种木材原料和非木材原料中，广泛用于各个行业，改善民生民情。20世纪90年代以来，随着人们对环境保护和石油资源危机的进一步认识，纤维素和木质素的开发利用越来越受到人们的重视。然而最初人们的视线仅停留在资源紧张、生长周期较长的木材原料上，通过化学制浆的方法获取纤维素。化学制浆的过程多采用含硫类化合物，把木质素和半纤维素降解为可溶于液相介质的小分子物质，产生大量的制浆黑液或红液，排放含硫气体，而且需要大量的设备投入资金，对环境造成威胁，生产成本较高。这与我国木材资源匮乏的国情、注重环保的理念相违背，寻求新的原材料及新的方法迫在眉睫。
一年生草本植物生长周期较快，来源更加广泛，廉价易得，成为理想的原材料。为了解决上述问题，科学家在最近的几十年里进行了广泛深入的研究，发现有机溶剂制浆法环境污染小，能耗低，即采用有机溶剂在无催化剂或有催化剂的条件下分离纤维素和木质素。溶剂制浆是通过使木素溶解于有机溶剂中而将木质素与纤维素分离获得纸浆。在有机溶剂制浆的化学品回收过程中，溶解的木质素可以以固体物质的形式分离出来；而碳水化合物则以糖浆的形式分离出来，这两种副产物都具有潜在的应用价值。一般来说，用于有机制浆法的溶剂多为醇类和酸类。
制浆过程中常用的有机酸溶剂为甲酸和乙酸，在同一制浆过程中二者可同时存在，保护碳水化合物，促进脱木素，且在木素脱除过程中，二者与木化纤维素生成相应的酯类物质，最后经过酸法处理再生成甲酸和乙酸，可循环利用。此外，还可降低脱木素的压力和温度，降低成本。制浆中运用甲酸的方法有Milox法和Chempolis制浆技术，前者半纤维素水解度高，可回收溶剂，设备简单；后者的蒸煮废液的浓度可蒸发至90%，而无黏度问题。在乙酸的制浆过程中可分离出固相的纤维素物质和含木质素和半纤维素降解物的液相物质，从液相中提取无硫木质素、半纤维素糖类、糠醛（戊糖脱水形成）和乙酸（乙酰基水解产生）等作为反应副产物可用于商业生产。整个过程中，乙酸即是催化剂也是溶剂，不需要添加其他溶剂，简化了溶剂回收过程。乙酸制浆法有Acetosolv法、Acetocell法、Formacell法和CIMV法，这几种方法依次都是在前一种方法的基础上发展起来的，原料利用率和制浆得率逐渐提高，卡伯值逐渐降低，工艺逐渐走向成熟。
在醇溶剂制浆比较典型的方法中，以乙醇和甲醇为代表的低级脂肪醇（沸点低于100℃）是溶剂法制浆最常用的溶剂。甲醇能降低醛末端基的异构化和加快纤维素的终止反应，减轻剥皮反应，提高得率，防止木素缩合，促进脱木素。目前工艺有ORGANOCELL法和ASAM法，前者纸浆易漂白，适合阔叶和针叶木制浆，无硫排放，但只适合大规模运行；后者运用范围广，易漂白，但回收复杂，成本高。张美云等人对龙须草、麦草等非木材资源的乙醇法溶剂制浆进行了比较系统的研究。但由于低分子质量有机溶剂具有低沸点、高挥发性和易燃等特性，制浆过程产生高压，对制浆设备和过程操作的安全性要求很高，而且溶剂的回收问题还尚未完全解决，因此，以乙醇为代表的低沸点有机溶剂法制浆尚未进入工业化。
高沸点醇是在低沸点醇存在易挥发和蒸煮过程产生高压的缺点的基础上提出的。高沸醇（沸点大于150℃）溶剂制浆除了有低沸醇溶剂制浆的优点外，还有制浆蒸汽压小、安全性高、操作简单、溶剂易回收使用，损失量少等优点。目前研究中使用的高沸醇主要有丁二醇、丙二醇、乙二醇、戊二醇、四氢糖醇等。高沸醇溶剂蒸煮过程中，在高沸醇溶剂的加热作用下植物本身所含木素溶入高沸醇溶剂而与纤维素分离，半纤维素发生水解、断裂形成低分子的多糖也溶解在溶剂中。研究发现，有机溶剂蒸煮液中添加酸性催化剂可以显著提高有机溶剂制浆蒸煮过程中木素的脱除效果，酸催化可以加快半纤维素水解，增加了空隙度，有助于木素的溶出。
目前，国内闽江学院程贤甦教授、广西大学胡湛波副教授等人对高沸醇制浆工艺做了系统的研究。如公开号为CN1424459A的中国专利文献公开了一种高沸醇溶剂制备纤维素及木质素的方法，步骤为：将木片、草木秸秆等植物原材料于高沸点醇类、水、催化剂一起加入耐压釜，升温至180～230℃，保持1～4h，植物原料中的木质素溶解于高沸醇水溶液中，纤维素为固体，经过滤分离用热水洗净3次后烘干，即可得纤维素产品，滤液经减压蒸馏，除去水分，残留的高沸醇可再次作为原料使用。
发明内容
本发明以农作物废弃物为原材料，开发出在常压、超声波辅助下分离植物纤维素的方法，得到高附加值的纤维素，同时分离得到木质素。本发明的反应条件温和、对设备要求低，木质素脱除迅速且产率较高，制备得到的纤维素的纯度更高。
本发明公开了一种以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法，包括以下步骤：
（1）植物原材料粉碎后加入水中，经蒸煮并辅助超声波处理后，离心干燥得到植物原材料粉末；
（2）将植物原材料粉末加入体积分数为A的高沸醇水溶液中，再加入由H2SO4和HAc组成的复合催化剂，超声波辅助下，常压煮沸回流3.5～5h，过滤得滤液和滤渣；
所述复合催化剂中H2SO4和HAc的体积比为为1:16～20，HAc的体积为体积分数为A的高沸醇水溶液体积的8%～10%；
复合催化剂的使用，可以大大降低反应体系温度，动力学研究表明:当H2SO4浓度高于0.01mol/L时会导致纤维素的降解；同时研究发现,使用少量HAc可加快半纤维素水解，增加孔隙度，有助于木质素的溶出；
（3）将步骤（2）得到的滤渣用体积分数为B的高沸醇水溶液浸泡至少一次，过滤得到的滤渣经水清洗至少一次，再经离心分离、干燥、粉碎后得到所述的纤维素；
（4）将步骤（2）和（3）中产生的滤液混合，向滤液中加入碱液调节至中性，静置、抽滤得到的滤渣再经洗涤和干燥后，得到所述的木质素；
所述的高沸醇为沸点高于150℃的醇类；
所述的体积分数B>A。
本发明从环境、能源和价格三方面考虑，采用廉价易得的农作物废弃物为原材料，沸点较高的有机溶剂，常压下蒸煮分离纤维素和木质素。所述分离方法的原理是，在复合催化剂及超声波处理的协同作用下，半纤维素优先发生水解、断裂形成低分子的多糖溶解在溶剂中，从而破坏植物的骨架结构，增加孔隙度，促使植物本身所含木质素在常压、温和的加热条件下溶入高沸醇溶剂中，达到与纤维素分离的目的。
作为优选，步骤（1）中所述的植物原材料为农作物废弃物，可以为稻草、麦秸、芦苇、甘蔗渣、三角黄草、花生壳、玉米秸秆、玉米穗皮中的至少一种，其生产周期快，来源广泛，廉价易得。
作为优选，步骤（1）中所述的植物原材料粉碎后，经70～80目的筛网筛分，选取通过筛网的颗粒备用。根据纤维结构紧密的特点，首先对植物原材料进行粉碎处理，粉碎处理可以破坏木质素和半纤维素与纤维素的结合层，改变纤维素的结晶构造，提高反应活性及反应均一性。
作为优选，步骤（1）中所述的植物原材料粉碎后经热水蒸煮，将水加热到高于60℃。热水蒸煮结合超声波处理，可以洗去水溶性物质，同时软化纤维。
粉碎、热水蒸煮辅助超声波处理完成后，再经离心分离，最后将滤渣在60℃烘干24h后备用。
作为优选，所述的高沸醇为丁二醇、丙二醇、乙二醇、戊二醇或四氢糖醇，按照溶剂在水中的溶解性和互溶性，及溶剂的毒性与致癌性，进一步优选为1,3-丁二醇或1,4-丁二醇。
步骤（2）中所述超声波功率为100～1000W。
作为优选，步骤（2）所述的A为70%～80%，所述的植物原材料粉末质量与体积分数为A的高沸醇水溶液的体积之比为1:10～12。
作为优选，步骤（3）所述的B应大于A，从节约试剂的角度出发，我们优选B为85%，所述的体积分数为B的高沸醇水溶液加热到不高于80℃，所述的滤渣质量与体积分数为B的高沸醇水溶液的体积之比为1:6～8。
体积分数为A的高沸醇水溶液作为反应溶剂，体积分数为B的高沸醇水溶液作为洗涤液，所述的洗涤液浓度高于反应溶剂浓度，可有效避免木质素在洗涤液中的溶解度降低而造成在纤维素表面再次沉积，进而提高产物纤维素的纯度及木质素的产率。
作为优选，步骤（2）所述的常压煮沸回流过程中，煮沸时的温度为130℃～140℃，反应结束后，将反应体系温度降至100℃，热过滤得滤渣和滤液。
采用不同浓度的高沸醇水溶液和温水分段洗涤纤维素，大大降低了木质素在纤维素表面的二次析出，提高了木质素的分离效果，增强了纤维素的品质。
作为优选，步骤（4）所述的碱液为质量分数为10%的NaOH溶液。步骤（4）得到的含木质素的滤液多为悬浊液，通过加入碱液调节pH值至中性可以快速破乳，木质素可以迅速地从滤液中析出，大大缩短了木质素的处理时间。
作为优选，步骤（4）中经抽滤得到的滤液经减压蒸馏后，得到高沸醇，回用至步骤（2）或（3）中。减压蒸馏得到的高沸醇略带棕褐色，主要是溶解了部分半纤维素的分解产物—半纤维素糖类及糖的衍生物，但不影响再次使用，而且研究发现回收溶剂中含有的还原性糖醛可加快木质素的脱除。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）复合催化剂的使用及超声波的辅助处理，大大降低反应体系温度，使得反应在温和条件下进行，对设备求要求低，且制备方法简单安全可行。
（2）采用高浓度的洗涤液和温水分段洗涤纤维素，大大降低了木质素在纤维素表面的二次析出，增加了纤维素的纯度。
（3）通过简单调节pH快速破乳，使得木质素迅速从溶液中析出，大大缩短了木质素的处理时间。
（4）直接从农作物废弃物中分离纤维素、木质素等成分，避免产生造成污染环境的黑液，有益于环境保护，实现废物利用。
（5）本专利克服了传统纤维素、木质素分离方法的缺点，同时分离木质素和纤维素，实现了农作物废弃物的清洁全利用。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明:
实施例1
第一步：原料的预处理
甘蔗渣晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的甘蔗渣粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:12加入96ml的体积比为80%的1,4-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，9mlHAc，135℃加热回流4.5h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在56ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用56ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为44%。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为31.3%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例2
第一步：原料的预处理
芦苇晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的芦苇粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:10加入80ml的体积比为80%的1,3-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，8mlHAc，140℃加热回流4h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在64ml85%的1,3-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用64ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为41%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为30.7%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例3
第一步：原料的预处理
稻草晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的稻草粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:11加入88ml的体积比为75%的1,4-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，9mlHAc，135℃加热回流4.5h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在56ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用56ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为43.1%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为29.6%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例4
第一步：原料的预处理
麦秸晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的麦秸粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:12加入96ml的体积比为75%的1,3-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，9mlHAc，140℃加热回流4h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在56ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用56ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为43.6%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为32.5%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例5
第一步：原料的预处理
三角黄草晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的三角黄草粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:10加入80ml的体积比为70%的1,4-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，8mlHAc，135℃加热回流4h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在56ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用56ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为41.3%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为30.3%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例6
第一步：原料的预处理
花生壳晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的花生壳粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:12加入96ml的体积比为80%的1,4-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，9mlHAc，135℃加热回流5h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在64ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用64ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为43.3%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为33%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例7
第一步：原料的预处理
玉米秸秆晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的玉米秸秆粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:11加入88ml的体积比为70%的1,3-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，8mlHAc，140℃加热回流5h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在64ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用64ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为42.9%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为34.7%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
实施例8
第一步：原料的预处理
玉米穗皮晒干后，切成小段，粉碎，用70—80目的筛网筛分，选取通过筛孔的部分，置于250ml的烧杯中，添加去离子水，80℃恒温加热，并辅助超声波处理30min，再离心分离，收集下层沉淀物，60℃干燥24h备用。
第二步：纤维素的分离
称取处理过的玉米穗皮粉末8g，置于三口烧瓶中，按照固液比（原材料的质量：溶剂的体积）为1:10加入80ml的体积比为80%的1,3-丁二醇水溶液，0.5mlH2SO4，8mlHAc，140℃加热回流4h并同时辅助超声波处理2.5h,超声波功率为120W；再冷却至100℃，热过滤分离滤渣和滤液。
滤渣恒温浸泡在56ml85%的1,4-丁二醇水溶液中，浸泡两次，浸泡温度为80℃，每次浸泡15分钟，离心分离。下层沉淀再用56ml60℃的温水浸泡洗涤三次，离心分离，60℃干燥24h，粉碎，即得纤维素粉。称重计算，纤维素的得率为40%。纤维表面SEM分析显示，可有效去除附着纤维表面的溶出木质素。
第三步：木质素的分离
将滤液和洗液充分混合均匀得含木质素的悬浊液，呈酸性，再用质量分数10%的NaOH溶液中和至中性，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，冷冻干燥即得木质素。称重计算，木质素的得率为31%
第四步：溶剂的回收
减压蒸馏滤液，回收溶剂，得到略带棕褐色的溶液。
Claims (3)
1.一种以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)植物原材料粉碎后加入水中，经蒸煮并辅助超声波处理后，离心干燥得到植物原材料粉末；
(2)将植物原材料粉末加入体积分数为A的高沸醇水溶液中，再加入由H2SO4和HAc组成的复合催化剂,超声波辅助下，常压煮沸回流3.5～5h，过滤得滤液和滤渣；
所述复合催化剂中H2SO4和HAc的体积比为1:16～20，HAc的体积为体积分数为A的高沸醇水溶液体积的8％～10％；
(3)将步骤(2)得到的滤渣用体积分数为B的高沸醇水溶液浸泡至少一次，过滤得到的滤渣经水清洗至少一次后，再经离心分离、干燥、粉碎得到所述的纤维素；
(4)将步骤(2)和(3)中产生的滤液混合，向滤液中加入碱液调节至中性，静置、抽滤得到的滤渣再经洗涤和干燥后，得到所述的木质素；
所述的高沸醇为1,3-丁二醇或1,4-丁二醇；
步骤(2)所述的A为70％～80％，所述的植物原材料粉末质量与体积分数为A的高沸醇水溶液的体积之比为1:10～12；
步骤(3)所述的B为85％，体积分数为B的高沸醇水溶液的温度80℃～100℃之间；所述的滤渣质量与体积分数为B的高沸醇水溶液的体积之比为1:6～8；
步骤(4)中经抽滤得到的滤液经减压蒸馏后，得到高沸醇，回用至步骤(2)或(3)中。
2.根据权利要求1所述的以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法，其特征在于，所述植物原材料为：稻草、麦秸、芦苇、甘蔗渣、三角黄草、花生壳、玉米秸秆、玉米穗皮中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的以高沸醇为溶剂常压超声波辅助制备纤维素和木质素的方法，其特征在于，步骤(4)所述的碱液为NaOH溶液。
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