CN105198939B - 一种低分子量木质素的制备方法 - Google Patents
一种低分子量木质素的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105198939B CN105198939B CN201510601741.XA CN201510601741A CN105198939B CN 105198939 B CN105198939 B CN 105198939B CN 201510601741 A CN201510601741 A CN 201510601741A CN 105198939 B CN105198939 B CN 105198939B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignin
- purity
- acid
- molecular weight
- raw material
- 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.)
- Active
Links
Abstract
一种高纯度低分子量木质素的高产率制备方法，属于生物化工领域。该方法以非粮作物或生物乙醇木质纤维废弃物为原料，将原料通过稀酸蒸汽爆破预处理，获得去除半纤维素的汽爆物料，将该汽爆物料与乙醇水溶液添加到高压反应釜中，升温至100‑300℃，在此温度下反应0.5‑5h，反应结束后，降温，产物溶解于反应溶液中，调节pH至1‑7，得到高纯度低分子量木质素。本方法具有经济可行、绿色环保、高产高效的优点，在农业废料中木质素高值化利用方向，具有广阔前景。所述高纯度是指所述木质素纯度为90％以上，所述高产率是指所述木质素产率为50％以上。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，涉及一种利用非粮作物或生物乙醇木质纤维废弃物高产率制备高纯度低分子量木质素的方法。
背景技术
木质素(lignin)是一种自然界储量第二丰富的可再生生物高分子聚合物，同时也是自然界中唯一的可再生芳香族生物高分子聚合物。木质素分子以对羟基苯丙烷、愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷及其结构衍生物为基元，通过C-O键和C-C链接成为具有三维空间网状结构的芳香族高分子聚合物。木质素至今未获得高效利用，大量木质素资源通常被用于燃烧供热。
高纯度低分子量木质素可用于代替石油基芳香族化合物的制备以及用于生物基可再生功能高分子材料的制备。自然界中原木质素分子量高达几十万，通过不同制备方法得到木质素分子量一般是几千到几万，产率低且制备条件苛刻。传统工艺使用碱法制备木质素，该方法大量使用含有高浓度碱溶液，环境污染严重且后期水处理困难，该方法所制备木质素通产混有明显纤维素、半纤维素等杂质，产率通常为20％以下，木质素分子量较高(通常Mw大于10000)。
发明内容
本发明提供一种绿色高效的利用非粮作物或生物乙醇木质纤维废弃物高产率制备高纯度低分子量木质素的方法，包括以下步骤：
(1)一种高纯度低分子量木质素的高产率制备方法，是以非粮作物或生物乙醇废弃物为原料，将原料浸入0.1％-1.0％(w/w)的稀溶液中室温放置0.5-10h，通过压滤固液分离排出处理液后，得到预处理的木质纤维素原料。
(2)将步骤(1)中所述预处理木质纤维素原料输入螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机，向螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机滞留器中通入压力为0.5-2.0MPa的蒸汽，木质纤维素原料通过螺杆推动在滞留器中停留5-30min，打开气动球阀，降压至一个标准大气压，得到汽爆物料。
(3)将步骤(2)中汽爆物料水洗除去半纤维素的降解产物，烘干得到干燥的汽爆物料。
(4)将步骤(3)中干燥的汽爆物料以固液比1/5-1/15(w/w)与40％-100％(v/v)的反应溶液混合，置于高压反应釜中，升温至100-300℃，在此温度下反应0.5-5h，反应结束后降温，固液分离得到反应液。调节反应液pH至1-7，沉淀收集产物，30-60℃烘干得到木质素。
进一步，原料来源于玉米芯、棉杆、稻草杆、甘蔗渣、木薯渣中的一种或多种。
进一步，步骤(2)中所述稀酸溶液为硫酸、盐酸、草酸、亚硫酸、碳酸中的一种或多种。
进一步，步骤(3)中半纤维素的降解产物为D-木糖。
进一步，步骤(4)中所述反应溶液为甲醇、乙醇、1,4-二氧六环，甲酸，乙酸溶液中的一种或多种。
所述高纯度是指所述木质素纯度为90％以上，所述高产率是指所述木质素产率为50％以上。
本发明的优势
对非粮作物或生物乙醇木质纤维废弃物进行稀酸蒸汽爆破处理之后，通过水洗、过滤、干燥得到汽爆物料，将汽爆物料进行溶液浸提，得到富含木质素溶液，调节pH至1-7得到木质素。本方法使用稀酸蒸汽爆破处理，显著地提高了木质素的提取产率。对汽爆物料进行提取时不加入任何催化剂，环境友好。汽爆物料提取液(甲醇、乙醇、1,4-二氧六环，甲酸，乙酸溶液中的一种或多种)可通过精馏循环使用。所得木质素纯度高、分子量低、产率高，整个工艺高效清洁，简单易行。
附图说明
图1高纯度低分子量木质素制备流程图。
图2高纯度低分子量木质素中各单体组成。
图3高纯度低分子量木质素分子量测定谱图(GPC)。
具体实施方式
下述实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
以玉米芯为原料高产率制备高纯度低分子量木质素，具体方法为：取200g粉碎至直径约为2cm的玉米芯，浸入0.5％(w/w)稀硫酸溶液中室温放置8h，通过抽滤使固液分离。将预浸的玉米芯倒入螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机，通入蒸汽压力为1.5MPa，玉米芯在滞留器中停留时间为5min，泄压至一个标准大气压，得到汽爆物料，水洗烘干。取5g干燥的汽爆物料以固液比1/10(w/w)加入到50ml，80％(v/v)的乙醇水溶液中，在高压反应釜中升温至160℃，设置搅拌转速500rpm，反应2小时。冷却至室温后，过滤分离提取液，在提取液中加入适量0.5％(w/w)稀硫酸溶液调节溶液pH至2，得到木质素沉淀，将沉淀50℃烘干得到木质素。木质素的产率为原料中木质素含量的40％以上，木质素纯度为95％以上，经凝胶渗透色谱检测，该木质素重均分子量小于800。通过二维核磁共振检测，该木质素中含有少量C-O及C-C链接键，且未检测到任何纤维素或半纤维素杂质。
实施例2
以木薯酒渣为原料制备高产率制备高纯度低分子量木质素，具体方法为：取200g木薯酒渣，水洗原料除去灰尘、杂质以及糖分，浸入0.2％(w/w)盐酸溶液中室温放置10h，通过抽滤使固液分离。将预浸的木薯酒渣倒入螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机，通入蒸汽压力为1.2MPa，木薯酒渣在滞留器中停留时间为8min，泄压至一个标准大气压，得到汽爆物料，水洗烘干。取5g干燥的汽爆物料以固液比1/15(w/w)加入到75ml，96％(v/v)的1,4-二氧六环水溶液中，在高压反应釜中升温至200℃，设置搅拌转速500rpm，反应2小时。冷却至室温后，过滤分离提取液，在提取液中加入适量盐酸溶液调节pH至1，得到木质素沉淀，将沉淀50℃烘干得到木质素。木质素的产率为原料中木质素含量的50％以上，木质素纯度为90％以上，经凝胶渗透色谱检测，该木质素重均分子量小于900。通过二维核磁共振检测，该木质素中含有少量C-O及C-C链接键键，且未检测到任何纤维素或半纤维素杂质。
Claims (4)
1.一种高纯度低分子量木质素的高产率制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)是以非粮作物或生物乙醇废弃物为原料，将原料浸入质量百分比浓度为0.1％-1.0％的稀酸溶液中室温-80℃放置0.5-10小时，通过压滤固液分离排出处理液后，得到经过预处理的木质纤维素原料；
(2)将步骤(1)中所述经过预处理木质纤维素原料输入螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机，向螺杆造压连续蒸汽爆破挤出机滞留器中通入压力为0.5-2MPa的蒸汽，木质纤维素原料通过螺杆推动在滞留器中停留5-30min，打开气动球阀，降压至一个标准大气压，得到汽爆物料；
(3)将步骤(2)中汽爆物料水洗除去半纤维素的降解产物，烘干得到干燥的汽爆物料；
(4)将步骤(3)中干燥的汽爆物料以固液比1/5-1/15与体积百分比浓度为40％-100％的反应溶液混合，置于高压反应釜中，升温至100-300℃，在此温度下反应0.5-5h，反应结束后降温，固液分离得到反应液，其中，所述反应溶液为甲醇、乙醇、1,4-二氧六环、甲酸、乙酸溶液中的一种或多种；调节反应液pH至1-7，沉淀收集产物，30-60°烘干得到木质素，所述木质素的重均分子量为1000以下，
所述高纯度是指所述木质素纯度为90％以上，所述高产率是指所述木质素产率为50％以上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料来源为玉米芯、棉杆、稻草杆、甘蔗渣、木薯酒渣中的一种或多种。
3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述稀酸溶液为硫酸、盐酸、草酸、亚硫酸、碳酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中半纤维素的降解产物为D-木糖。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510601741.XA CN105198939B (zh) | 2015-09-19 | 2015-09-19 | 一种低分子量木质素的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510601741.XA CN105198939B (zh) | 2015-09-19 | 2015-09-19 | 一种低分子量木质素的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105198939A CN105198939A (zh) | 2015-12-30 |
| CN105198939B true CN105198939B (zh) | 2017-10-10 |
Family
ID=54946928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510601741.XA Active CN105198939B (zh) | 2015-09-19 | 2015-09-19 | 一种低分子量木质素的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105198939B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105713050B (zh) * | 2016-01-21 | 2018-12-25 | 河南农业大学 | 一种选择性降解玉米芯半纤维素提高木糖得率的方法 |
| CN108993424B (zh) * | 2018-07-18 | 2021-02-05 | 天津科技大学 | 一种多孔木质素吸附剂的制备及再生方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110273C1 (ru) * | 1995-05-16 | 1998-05-10 | Василий Анатольевич Бабкин | Способ получения медицинского лигнина |
| DE19916347C1 (de) * | 1999-04-12 | 2000-11-09 | Rhodia Acetow Ag | Verfahren zum Auftrennen lignocellulosehaltiger Biomasse |
| CN1952162A (zh) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | 中国科学院过程工程研究所 | 蒸汽爆破与超微粉碎协同预处理提高稻草酶解率的方法 |
| CN101628920B (zh) * | 2009-08-17 | 2011-12-14 | 福州大学 | 玉米芯综合利用方法 |
| CN102180994B (zh) * | 2011-03-04 | 2012-12-19 | 广州优锐生物科技有限公司 | 一种蔗渣生物质组分高效分离的组合预处理方法 |
| CN102162199B (zh) * | 2011-05-03 | 2013-03-13 | 浙江农林大学 | 从禾本科植物原料中提取木质素的方法 |
| CN102776244A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-11-14 | 北京化工大学 | 综合利用玉米芯等农林废弃物生产多元糖醇及木质素的工艺 |
-
2015
- 2015-09-19 CN CN201510601741.XA patent/CN105198939B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105198939A (zh) | 2015-12-30 |
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 | |
| CN102162199B (zh) | 从禾本科植物原料中提取木质素的方法 | |
| CN101712698B (zh) | 基于离子液体的双液相体系提取木质素的方法 | |
| CN109851595B (zh) | 一种甘蔗渣生产糠醛的工艺 | |
| CN104099431A (zh) | 一种从粘胶化纤压榨碱液中提取木糖的方法 | |
| CN106192514B (zh) | 木质素、半纤维素和纤维素的高效分离提纯工艺 | |
| CN106702802B (zh) | 一种离子液体-氨基磺酸二元体系从秸秆中提取高纯纤维素的方法 | |
| CN102154876B (zh) | 一种桑枝皮中各组分的提取和分离方法 | |
| CN109826044B (zh) | 棉杆中纤维素、半纤维素、木质素的分离方法 | |
| CN103044690A (zh) | 一种高活性酶解木质素的制备方法 | |
| CN102864672A (zh) | 提取木质素的方法 | |
| CN104292193A (zh) | 一种生物质分级处理后制备糠醛和两步制备乙酰丙酸的方法 | |
| CN102604121A (zh) | 水热预处理耦合高沸醇制备高品质木质素的方法 | |
| CN106220593A (zh) | 一种木质纤维素生物炼制生产糠醛的方法 | |
| CN108179646A (zh) | 用植物纤维原料生产木糖、高沸醇木质素及纤维的方法 | |
| CN105198939B (zh) | 一种低分子量木质素的制备方法 | |
| US11358943B2 (en) | Method for preparing furfural | |
| CN104164801A (zh) | 一种一次性分离并回收木质纤维素生物质中纤维素、半纤维素及木质素的方法 | |
| CN109136293B (zh) | 一种油菜秸秆资源化全质利用方法 | |
| CN106750360A (zh) | 一种利用碱性离子液体‑反向溶液体系分离木质素的方法 | |
| CN103266148B (zh) | 一种有效提高竹材纤维素酶水解产可发酵糖效率的预处理方法 | |
| CN110563675B (zh) | 一种棉杆汽爆提取木糖制备糠醛及全质化利用的方法 | |
| CN110004194B (zh) | 一种利用甘蔗渣酶解生产木糖及糠醛的方法 | |
| CN101580531A (zh) | 一种黄姜皂素的生产工艺 | |
| CN106674538A (zh) | 一种从竹材中分离提取纤维素、半纤维素降解糖和木质素的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |