CN111315802B - 制备低色木质素的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种生产颜色稳定的浅色木质素的方法。所述方法包括：使木质素组合物与具有约5％至约70％有效氯的次氯酸盐组合物反应；以及使次氯酸盐处理过的木质素与浓度为约5％至约50％的过氧化氢反应以产生浅色木质素，其中所述木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者。

Description

制备低色木质素的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月7日提交的美国申请第62/582,746号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于磺化木质素和木质素磺酸盐的新型降色工艺。更具体地，本公开涉及通过使用磺化木质素或木质素磺酸盐(例如，封端的或未封端的磺化木质素和/或木质素磺酸盐)的氧化过程实现的木质素降色。
背景技术
磺化木质素在硫酸盐制浆工艺中产生。硫酸盐工艺利用氢氧化钠用于消化木片，随后进行硫化钠处理，以生产水溶性磺化木质素。在亚硫酸盐制浆工艺中还产生木质素磺酸盐。亚硫酸盐制浆工艺是一种酸性工艺，其中亚硫酸被用于消化纸浆以产生水溶性木质素磺酸盐。
硫酸盐制浆工艺和亚硫酸盐制浆工艺的苛刻条件产生了强烈着色的木质素产品。尽管磺化木质素和木质素磺酸盐具有优异的分散性能，但这些木质素产品的深色已经严重地限制了它们的应用。
尽管在研究在木质素加工期间发色团形成方面做出了巨大努力，但原因和机理仍未被完全理解。然而，通常认为，木质素附着的儿茶酚结构在氧化后变成更深颜色的邻醌。
Figure GDA0003912026100000011
因此，防止或破坏邻醌的形成一直是多项研究的焦点，这些研究旨在解决在木质素加工期间发色团的形成。
部分地封端游离酚羟基可以减少一些颜色的形成，但它不能充分地解决在加工期间观察到的发色团的形成。例如，美国专利第3,672,817号声称通过用烯化氧或含卤素的烷基醇封端酚羟基来减少多达44％的木质素颜色。此外，美国专利第3,763,139号声称通过用氯甲烷磺酸盐、氯甲烷膦酸盐和2-氯乙醇封端酚羟基来降低木质素的颜色。因此，据称封端木质素(即，具有酚基团的木质素，其已经被试剂诸如硫酸二烷基酯、烯烃氧化物或含卤素的烷基或乙酸酯封端)使随后的漂白过程更有效且不可逆，因为封端反应消除了用于重新形成醌类发色团的潜在路径，其被认为与木质素中发色团的形成有关。若干种部分封端的磺化木质素产品已经被生产并且是可商购的，例如由英格威(INGEIVITY)(北查尔斯顿，南卡罗莱纳州)生产的REAX LS和REAX 825E，它们具有比未封端的磺化木质素例如REAX 85A(英格威)更低的颜色。然而，对于多种应用来说，封端的木质素的颜色尚未被充分降低。
一些人已经利用封端木质素作为用于氧化处理的起始材料，以进一步降低木质素的颜色。例如，美国专利第4,184,845号描述了一种两步工艺，所述工艺声称通过以下将磺化碱性木质素和木质素磺酸盐的颜色降低至少80％：(1)对木质素中的大部分游离酚羟基基团进行封端，随后(2)用空气、分子氧或过氧化氢氧化。然而，该工艺需要与氧气或空气的高压氧化反应。当扩大工艺用于商业生产时，这增加了额外的操作成本和额外的复杂性。
美国专利第4,454,066号描述了类似的两步工艺，但在第二步中使用二氧化氯作为氧化试剂。该出版物声称在磺化木质素和木质素磺酸盐中实现超过90％的降色。二氧化氯是一种强有力的漂白剂，通常用于木浆漂白中，但它必须原位产生。例如，亚氯酸钠可以与氯气反应以产生二氧化氯：
2NaClO2+Cl2→2ClO2+2NaCl。
然而，如果不小心处理，则二氧化氯可能会爆炸性地分解成氯和氧。因此，上述两步工艺为实验室规模的实验和商业规模的生产创造了潜在的危险条件。
因此，需要一种安全且更有效的降低木质素颜色的方法，例如一种利用更安全和更有效的氧化试剂的工艺。
发明内容
本公开描述了令人惊讶和出乎意料的发现，即用于木质素磺酸盐和/或磺化木质素的独特的顺序氧化工艺能够降低颜色，从而有效地产生颜色稳定的浅色木质素。因此，本公开的一个方面提供一种生产浅色木质素的方法，所述方法包含：使木质素组合物与具有约5％至约70％有效氯的次氯酸盐(ClO-)组合物反应；以及使次氯酸盐处理过的木质素与浓度为约5％至约50％的过氧化氢(H2O2)反应以产生浅色木质素，其中木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者。本公开的方法可以用于降低封端的和未封端的木质素磺酸盐以及封端的和未封端的磺化木质素的颜色。
在一些实施例中，以下中的至少一个：使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应包括将木质素组合物、含有木质素组合物的反应混合物中的至少一种或两者调节至pH<约7，或温度<约100℃，或两者；使次氯酸盐处理过的木质素反应包括将次氯酸盐处理过的木质素、含有次氯酸盐处理过的木质素的反应混合物中的至少一种或两者调节至pH>约7，或温度<约100℃，或两者；或者它们的组合。
在进一步的实施例中，所述方法进一步包含过滤次氯酸盐处理过的木质素以除去在反应期间形成的盐。
在某些实施例中，所述方法进一步包含过滤浅色木质素以除去在反应期间形成的盐。
在另一个实施例中，所述方法进一步包含喷射次氯酸盐处理过的木质素。
在其它实施例中，以下中的至少一个：喷射持续进行至少约1小时(例如，约1小时至约5小时)；喷射是氮气喷射或空气喷射；或者它们的组合。
在特定的实施例中，次氯酸盐组合物包括次氯酸钠盐、次氯酸钾盐、次氯酸钙盐、次氯酸镁盐或其组合中的至少一种。
在另外的实施例中，与木质素组合物反应的次氯酸盐组合物的量为木质素组合物重量的约10％至约250％。
在一些实施例中，与次氯酸盐处理过的木质素反应的过氧化氢的量为木质素组合物重量的约10％至约250％。
在进一步的实施例中，用盐酸、磷酸、硫酸、乙酸或其组合中的至少一种来调节pH<约7。
在一个实施例中，用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁或其组合中的至少一种来调节pH>约7。
在某些实施例中，木质素组合物包括封端的磺化木质素或木质素磺酸盐。
在其它实施例中，木质素组合物包括未封端的磺化木质素或木质素磺酸盐。
在一个实施例中，木质素组合物是具有约1％至约60％w/v磺化木质素或木质素磺酸盐的水溶液。
在另外的实施例中，所述方法进一步包含以下中的至少一个：浓缩低色木质素；干燥低色木质素；或两者。
在特定的实施例中，低色木质素被喷雾干燥。
在一些实施例中，相对于未处理的封端木质素组合物，包含封端木质素磺酸盐或封端磺化木质素的封端木质素组合物的颜色降低约80％至约99％。
在其它实施例中，相对于未处理的未封端的木质素组合物，包含未封端的木质素磺酸盐或未封端的磺化木质素的未封端的木质素组合物的颜色降低约70％至约99％。
在某些实施例中，浅色木质素在高达约150℃的温度下是颜色稳定的。
在一个实施例中，浅色木质素在从约8至约10的pH范围内是颜色稳定的。
在其它实施例中，以下中的至少一个：将次氯酸盐组合物缓慢地加入到木质素组合物中；将过氧化氢缓慢地加入到次氯酸盐处理过的木质素中；或它们的组合物。
本公开的进一步方面提供通过本公开的方法生产的浅色木质素。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述本公开，但是并未示出本公开的所有实施例。虽然已经参考示例性的实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物来代替其要素。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行多种修改以使特定的结构或材料适应本公开的教导。
在提供值的范围时，应理解所述范围的上限与下限之间的每个中间值以及所述范围内的任何其它所述值或中间值均包括在本公开中。这些更小范围的上限和下限可独立地包括在所述更小的范围内，并且也包括在本公开中，遵守所述范围中具体排除的限值。在所述范围包括所述限值中的一者或两者的情况下，则排除那些包括的限值中的任一者或两者的范围也包括在本公开中。
以下术语用于描述本公开。在其中术语未在本文中具体定义的情况下，该术语由本领域普通技术人员赋予其本领域公认的含义，将该术语应用于其在描述本公开时的用途的上下文中。
如本文和所附权利要求书中所使用的冠词“一(a)”和“一个(an)”在本文中用于指代该冠词的一个或多于一个(即，至少一个)的语法对象，除非上下文另有明确指示。举例来说，“要素(element)”是指一个要素或多于一个要素。
如本文说明书中和权利要求书中所使用，短语“和/或”应理解为是指如此结合的要素中的“两者之一或者两者”，即元素在一些情况下同时存在，在其它情况下不同时存在。通过“和/或”列出的多种元素应以相同方式理解，即如此结合的“一种或多种”元素。除了由“和/或”术语明确指出的元素之外还可任选地存在其它元素，不管与明确指出的那些元素相关还是不相关。因此，作为一个非限制性示例，当与诸如“包含(comprising)”这样的开放式语言联合使用时，提及“A和/或B”时，在一个实施例中可以指仅有A(任选地包括除了B以外的元素)；在另一个实施例中可以指仅有B(任选地包括除了A以外的元素)；在又一个实施例中可以指A和B(任选地包括其它元素)；诸如此类。
如本文在说明书中和在权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或者“和/或”应被解释为包含性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及任选地，附加的未列出的项目。仅明确指出相反的术语，例如“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”，或者当在权利要求书中使用时，“由……组成”将指的是包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般来说，当前面有排他性的术语例如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”时，如本文所使用的术语“或”仅应被解释为表示排他性的替代方案(即，“一个或另一个但不是两个”)。
在权利要求中以及在以上说明书中，诸如“包含(comprising)”、“包括(including)”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“组成(composed of)”等的所有过渡型短语都应被理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡型短语“由…组成(consisting of)”和“基本上由…组成(consisting essentially of)”才应分别是封闭式或者半封闭式的过渡型短语，如《美国专利局专利审查步骤手册10(10United StatesPatent Office Manual of Patent Examining Procedures)》2111.03段所阐明。
如本文说明书中和权利要求书中所使用的，在提及一种或多种元素的列表时，短语“至少一种”应理解为是指选自元素列表中的任意一种或多种元素的至少一种元素，但是并不必要包括元素列表中明确列出的每种元素中的至少一种，并且不排除元素列表中的元素的任意组合。该定义还容许除了短语“至少一种”所指的元素列表中明确指出的元素之外，还可任选地存在其它元素，不管与明确指出的那些元素相关还是不相关。因此作为一个非限制性示例，“A和B中的至少一种”(或者等价的“A或B中的至少一种”，或者等价的“A和/或B中的至少一种”)可在一个实施例中是指至少一种(任选地包括超过一种)A，不存在B(并且任选地包括除了B以外的元素)；在另一个实施例中是指至少一种(任选地包括超过一种)B，不存在A(并且任选地包括除了A以外的元素)；在又一个实施例中是指至少一种(任选地包括超过一种)A和至少一种(任选地包括超过一种)B(并且任选地包括其它元素)；诸如此类。还应当理解，除非明确指出相反的情况，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，所述方法的步骤或动作的顺序不必局限于其中叙述所述方法的步骤或动作的顺序。
残余的制浆液包含木质素作为副产物，这是木质素的主要来源之一。从亚硫酸盐工艺中回收的木质素是水溶性木质素磺酸盐。相比之下，从硫酸盐工艺或苏打工艺中回收的木质素未被磺化并且不溶于水。然而，硫酸盐木质素可以随后被磺化以产生水溶性产物，例如分散剂。如本文中所使用的，短语“磺化木质素”是指磺化硫酸盐木质素，而短语“木质素磺酸盐”是指衍生自亚硫酸盐制浆液的木质素。除非上下文另有建议，否则如本文所使用的短语“木质素”或“木质素”包括磺化木质素和木质素磺酸盐。
发明人已经发现，即使使用50％的过氧化氢溶液，封端磺化木质素例如REAX LS和REAX 825E的降色也是不够的。为了寻找一种避免苛刻条件(诸如用氧气和空气或危险化学品诸如二氧化氯和臭氧的高压氧化)的生态友好和可持续的工艺，本发明人令人惊讶地且出乎意料地发现了一种生产稳定的浅色木质素的方法。
令人惊讶地且出乎意料地发现，例如家用漂白剂中的次氯酸盐是用于磺化木质素和木质素磺酸盐的有效降色剂。与最初的封端磺化木质素相比，次氯酸盐处理能够实现至少50％的降色。这是在低pH条件下完成的，如在下面的方案中所示。
2ClO-+4H+→Cl2+2H2O
因此，在一个方面，本公开提供一种生产低色或浅色磺化木质素或木质素磺酸盐的方法，包含用有效量的次氯酸盐处理包含磺化木质素或木质素磺酸盐的混合物，其中次氯酸盐降低磺化木质素或木质素磺酸盐的颜色。在某些实施例中，次氯酸盐的有效量为组合物中木质素的量的约50％w/v至约250％w/v。在某些实施例中，与未处理的木质素相比，所述方法导致木质素颜色降低至少50％。
在本文描述的任何方面或实施例中，通过使用具有G1120A多单元传输(Multicelltransport)的HP 8453 UV-Vis分光光度计在500nm下测量样品和/或通过具有ColorQuestXT分光光度计(亨特立(HunterLab)；雷斯顿，弗吉尼亚州)的Gardner标度(ASTM D1544-04(2010))来确定降色。在某些实施例中，使用在去离子水中的0.1％的木质素磺酸盐或磺化木质素的溶液进行颜色测量。
虽然仅用相对温和的漂白剂诸如次氯酸盐就可以实现显著程度的木质素降色，但颜色的进一步降低是期望的。此外，类似于如在美国专利第4,454,066号中所描述的用试剂诸如NaClO、NaClO2、H2O2处理的低色木质素磺酸盐和磺化木质素，仅用温和的漂白剂处理的木质素倾向于对诸如温度和pH的条件是敏感的(例如，低色木质素在加热和pH变化时变暗)。本公开在仅用次氯酸盐处理的低色木质素磺酸盐和磺化木质素中观察到相似的温度和pH敏感性。
因此，令人惊讶地和出乎意料地发现，通过将次氯酸盐处理过的木质素磺酸盐和磺酸盐木质素溶液的pH调节至碱性条件并用过氧化氢处理次氯酸盐处理过的木质素磺酸盐，相对于未处理的木质素磺酸盐和磺化木质素，次氯酸盐处理过的木质素磺酸盐和磺化木质素的颜色可以进一步降低至约99％。
H2O2+2OH-→O2+2H2O
如本文所描述的两步法产生了低色木质素，所述低色木质素在各种条件变化，例如pH、温度和压力，下具有增强的颜色稳定性，这是通过其它低色木质素所没有观察到的。与使用二氧化氯所实现的相比，本公开的方法还在封端木质素上实现了相似或甚至更高水平的木质素降色。
美国专利第4,184,845号描述了一种高压氧气处理，其声称能够将封端的木质素磺酸盐和磺化木质素的颜色降低80％，但仅将未封端的木质素磺酸盐和磺化木质素的颜色降低20％。在美国专利第4,184,845号中降色的功效在未封端的木质素磺酸盐和磺化木质素中降低，因为木质素磺酸盐和磺化木质素中的未封端的酚基团倾向于通过脱色过程被氧化成醌类发色团。
与如上面所描述的其它降色方法相比，本公开的方法还可以显著地降低未封端的磺化木质素诸如例如
Figure GDA0003912026100000071
85A和
Figure GDA0003912026100000072
260(英格威公司(Ingevity Corporation)，北查尔斯顿，南卡罗莱纳州)的颜色。如下所述，相对于未处理的未封端的磺化木质素或木质素磺酸盐，本公开的方法可以将未封端的磺化木质素(例如，
Figure GDA0003912026100000081
85A)的颜色降低至少70％，并且将未封端的木质素磺酸盐(例如，
Figure GDA0003912026100000082
260)的颜色降低至少80％。
虽然不限于任何特定的理论，但是可能的是，次氯酸盐处理可能会产生一定量的封端，从而保护游离酚基团，使得醌类化合物不会在过氧化氢氧化阶段中重新形成。
如上面所讨论的，本公开的一个方面提供一种生产浅色木质素的方法，所述方法包括：使木质素组合物与具有约5％至约70％有效氯的次氯酸盐组合物反应；以及使次氯酸盐处理过的木质素与浓度为约5％至约50％的过氧化氢反应以产生浅色木质素，其中木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者。在某些实施例中，次氯酸盐组合物包括次氯酸钠盐、次氯酸钾盐、次氯酸钙盐、次氯酸镁盐或其组合中的至少一种。
例如，次氯酸盐组合物可以包含约5％至约70％的有效氯、约5％至约65％的有效氯、约5％至约60％的有效氯、约5％至约55％的有效氯、约5％至约50％的有效氯、约5％至约45％的有效氯、约5％至约40％的有效氯、约5％至约35％的有效氯、约5％至约30％的有效氯、约5％至约25％的有效氯、约5％至约20％的有效氯、约10％至约70％的有效氯、约10％至约65％的有效氯、约10％至约60％的有效氯、约10％至约55％的有效氯、约10％至约50％的有效氯、约10％至约45％的有效氯、约10％至约40％的有效氯、约10％至约35％的有效氯、约10％至约30％的有效氯、约10％至约25％的有效氯、约15％至约70％的有效氯、约15％至约65％的有效氯、约15％至约60％的有效氯、约15％至约55％的有效氯、约15％至约50％的有效氯、约15％至约45％的有效氯、约15％至约40％的有效氯、约15％至约35％的有效氯、约15％至约30％的有效氯、约20％至约70％的有效氯、约20％至约65％的有效氯、约20％至约60％的有效氯、约20％至约55％的有效氯、约20％至约50％的有效氯、约20％至约45％的有效氯、约20％至约40％的有效氯、约20％至约35％的有效氯、约25％至约70％的有效氯、约25％至约65％的有效氯、约25％至约60％的有效氯、约25％至约55％的有效氯、约25％至约50％的有效氯、约25％至约45％的有效氯、约25％至约40％的有效氯、约30％至约70％的有效氯、约30％至约65％的有效氯、约30％至约60％的有效氯、约30％至约55％的有效氯、约30％至约50％的有效氯、约30％至约45％的有效氯、约35％至约70％的有效氯、约35％至约65％的有效氯、约35％至约60％的有效氯、约35％至约55％的有效氯、约35％至约50％的有效氯、约40％至约70％的有效氯、约40％至约65％的有效氯、约40％至约60％的有效氯、约40％至约55％的有效氯、约45％至约70％的有效氯、约45％至约65％的有效氯、约45％至约60％的有效氯、约50％至约70％的有效氯、约50％至约65％的有效氯、约55％至约40％的有效氯。
此外，过氧化氢的浓度可以为例如约2％至约50％、约2％至约45％、约2％至约40％、约2％至约35％、约2％至约30％、约2％至约25％、约2％至约20％、约2％至约15％、约5％至约45％、约5％至约40％、约5％至约35％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约10％至约50％、约10％至约45％、约10％至约40％、约10％至约35％、约10％至约30％、约10％至约25％、约10％至约20％、约15％至约50％、约15％至约45％、约15％至约40％、约15％至约35％、约15％至约30％、约15％至约25％、约20％至约50％、约20％至约45％、约20％至约40％、约20％至约35％、约20％至约30％、约25％至约50％、约25％至约45％、约25％至约40％、约25％至约35％、约30％至约50％、约30％至约45％、约30％至约40％、约35％至约50％、约35％至约45％、或约40％至约50％。
在一些实施例中，使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应包括将木质素组合物、含有木质素组合物的反应混合物中的至少一种或两者调节至pH<约7(例如，约1、约1.5、约2、约2.5、约3、约3.5、约4、约4.5、约5、约5.5、约6或约6.5)。例如，使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应包括将木质素组合物、含有木质素组合物的反应混合物中的至少一种或两者调节至<约6、<约5、<约4、<约3、<约2、约1至小于约7、约1至约5.5、约1至约4、约1至约2.5、约2至小于约7、约3至约5.5、约2至约4、约3至小于约7、约3至约5.5、约3至约4、约4至小于7、约4至约5.5、或约5至小于约7的pH。因此，可以在加入次氯酸盐组合物之前，在加入次氯酸盐组合物的同时，或者两者，调节pH。可以用盐酸、磷酸、硫酸、乙酸或其组合中的至少一种来调节含木质素或次氯酸盐的反应混合物的pH。
在某些实施例中，使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应包括将木质素组合物、含有木质素组合物的反应混合物中的至少一种或两者调节至温度<约100℃。例如，可以将温度调节至<约90℃、<约85℃、<约80℃、<约75℃、<约70℃、<约65℃、<约60℃、<约55℃、<约50℃、<约45℃、<约40℃、<约35℃、<约30℃、<约25℃、<约20℃；约20℃至小于约100℃、约20℃至小于约90℃、约20℃至小于约80℃、约20℃至小于约70℃、约20℃至小于约60℃、约20℃至小于约50℃、约20℃至小于约40℃、约30℃至小于约100℃、约30℃至小于约90℃、约30℃至小于约80℃、约30℃至小于约70℃、约30℃至小于约60℃、约30℃至小于约50℃、约40℃至小于约100℃、约40℃至小于约90℃、约40℃至小于约80℃、约40℃至小于约70℃、约40℃至小于约60℃、约50℃至小于约100℃、约50℃至小于约90℃、约50℃至小于约80℃、约50℃至小于约70℃、约60℃至小于约100℃、约60℃至小于约90℃、约60℃至小于约85℃、约60℃至小于约80℃、约70℃至小于约100℃、约70℃至小于约90℃、约70℃至小于约85℃、约70℃至小于约80℃、约80℃至小于约100℃、或约80℃至小于约90℃。
在一些实施例中，使次氯酸盐处理过的木质素反应包括将次氯酸盐处理过的木质素、含有次氯酸盐处理过的木质素的反应混合物中的至少一种或两者调节至pH>约7(例如，约7.5、约8、约8.5、约9、约9.5、约10、约10.5、约11、约11.5、约12、约12.5、约13或约14)。例如，使次氯酸盐处理过的木质素反应可以包括将次氯酸盐处理过的木质素、含有次氯酸盐处理过的木质素的反应混合物中的至少一种或两者调节至>约8、>约9、>约10、>约11、>约12、大于约7至约13、大于约7至约11.5、大于约7至约10、大于约7至约8.5、约8至约13、约8至约11.5、约8至约10、约9至约13、约9至约11.5、约9至约10、约10至约13、约10至约11.5或约11至约13的pH。可以在加入过氧化氢之前，在加入过氧化氢的同时，或者两者，调节pH。可以用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁或其组合中的至少一种来调节次氯酸盐处理过的木质素的pH。
在某些实施例中，使次氯酸盐处理过的木质素反应包括将次氯酸盐处理过的木质素、含有次氯酸盐处理过的木质素的反应混合物中的至少一种或两者调节至温度<约100℃。例如，可以将温度调节至<约90℃、<约85℃、<约80℃、<约75℃、<约70℃、<约65℃、<约55℃、<约50℃、<约45℃、<约40℃、<约35℃、<约30℃、<约25℃、<约20℃；约20℃至小于约100℃、约20℃至小于约90℃、约20℃至小于约80℃、约20℃至小于约70℃、约20℃至小于约60℃、约20℃至小于约50℃、约20℃至小于约40℃、约30℃至小于约100℃、约30℃至小于约90℃、约30℃至小于约80℃、约30℃至小于约70℃、约30℃至小于约60℃、约30℃至小于约50℃、约40℃至小于约100℃、约40℃至小于约90℃、约40℃至小于约80℃、约40℃至小于约70℃、约40℃至小于约60℃、约50℃至小于约100℃、约50℃至小于约90℃、约50℃至小于约80℃、约50℃至小于约70℃、约60℃至小于约100℃、约60℃至小于约90℃、约60℃至小于约85℃、约60℃至小于约80℃、约70℃至小于约100℃、约70℃至小于约90℃、约70℃至小于约85℃、约70℃至小于约80℃、约80℃至小于约100℃、或约80℃至小于约90℃。
在进一步的实施例中，所述方法进一步包含过滤次氯酸盐处理过的木质素以除去在反应期间形成的盐。例如，次氯酸盐处理过的木质素可以用烧结的玻璃漏斗来过滤。
在某些实施例中，所述方法进一步包含过滤浅色木质素以除去在反应期间形成的盐。例如，次氯酸盐处理过的木质素可以用烧结的玻璃漏斗来过滤。
在另一个实施例中，所述方法进一步包含喷射次氯酸盐处理过的木质素。例如，次氯酸盐处理过的木质素可以持续喷射至少约1小时(例如，约1小时至约5小时、约1小时至约4小时、约1小时至约3小时、约2小时至约5小时、或约2小时至约4小时)。此外，喷射可以包括氮气喷射或空气喷射。
在另外的实施例中，与木质素组合物反应的次氯酸盐组合物的量(wt％)为木质素组合物重量的约10％至约250％。例如，次氯酸盐组合物的量可以为木质素组合物重量的约10％至约250％、约10％至约225％、约10％至约200％、约10％至约175％、约10％至约150％、约10％至约125％、约10％至约100％、约10％至约75％、约10％至约50％、约10％至约30％、约25％至约250％、约25％至约225％、约25％至约200％、约25％至约175％、约25％至约150％、约25％至约125％、约25％至约100％、约25％至约75％、约25％至约50％、约50％至约250％、约50％至约225％、约50％至约200％、约50％至约175％、约50％至约150％、约50％至约125％、约50％至约100％、约50％至约75％、约75％至约250％、约75％至约225％、约75％至约200％、约75％至约175％、约75％至约150％、约75％至约125％、约75％至约100％、约75％至约250％、约75％至约225％、约75％至约200％、约75％至约175％、约75％至约150％、约75％至约125％、约75％至约100％、约100％至约250％、约100％至约225％、约100％至约200％、约100％至约175％、约100％至约150％、约100％至约125％、约125％至约250％、约125％至约225％、约125％至约200％、约125％至约175％、约125％至约150％、约150％至约250％、约150％至约225％、约150％至约200％、约150％至约175％、约175％至约250％、约175％至约225％、约175％至约200％、约200％至约250％、约200％至约225％、约225％至约250％。
在一些实施例中，与次氯酸盐处理过的木质素反应的过氧化氢的量(wt％)为木质素组合物重量的约10％至约250％。例如，过氧化氢的量可以为木质素组合物重量的约10％至约250％、约10％至约225％、约10％至约200％、约10％至约175％、约10％至约150％、约10％至约125％、约10％至约100％、约10％至约75％、约10％至约50％、约10％至约30％、约25％至约250％、约25％至约225％、约25％至约200％、约25％至约175％、约25％至约150％、约25％至约125％、约25％至约100％、约25％至约75％、约25％至约50％、约50％至约250％、约50％至约225％、约50％至约200％、约50％至约175％、约50％至约150％、约50％至约125％、约50％至约100％、约50％至约75％、约75％至约250％、约75％至约225％、约75％至约200％、约75％至约175％、约75％至约150％、约75％至约125％、约75％至约100％、约75％至约250％、约75％至约225％、约75％至约200％、约75％至约175％、约75％至约150％、约75％至约125％、约75％至约100％、约100％至约250％、约100％至约225％、约100％至约200％、约100％至约175％、约100％至约150％、约100％至约125％、约125％至约250％、约125％至约225％、约125％至约200％、约125％至约175％、约125％至约150％、约150％至约250％、约150％至约225％、约150％至约200％、约150％至约175％、约175％至约250％、约175％至约225％、约175％至约200％、约200％至约250％、约200％至约225％、约225％至约250％。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物可以包括以下中的至少一种：封端的磺化木质素、未封端的磺化木质素、封端的木质素磺酸盐、未封端的木质素磺酸盐或其组合。木质素组合物可以是具有约1％至约60％(w/v)磺化木质素或木质素磺酸盐的水溶液。例如，木质素组合物可以是包含约1％至约60％、约1％至约55％、约1％至约50％、约1％至约45％、约1％至约40％、约1％至约35％、约1％至约30％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约10％、约5％至约60％、约5％至约55％、约5％至约50％、约5％至约45％、约5％至约40％、约5％至约35％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约10％至约60％、约10％至约55％、约10％至约50％、约10％至约45％、约10％至约40％、约10％至约35％、约10％至约30％、约10％至约25％、约10％至约20％、约15％至约60％、约15％至约55％、约15％至约50％、约15％至约45％、约15％至约40％、约15％至约35％、约15％至约30％、约15％至约25％、约20％至约60％、约20％至约55％、约20％至约50％、约20％至约45％、约20％至约40％、约20％至约35％、约20％至约30％、约25％至约60％、约25％至约55％、约25％至约50％、约25％至约45％、约25％至约40％、约25％至约35％、约30％至约60％、约30％至约55％、约30％至约50％、约30％至约45％、约30％至约40％、约35％至约60％、约35％至约55％、约35％至约50％、约35％至约45％、约40％至约60％、约40％至约55％、约40％至约50％、约45％至约60％、约45％至约55％、约50％至约60％w/v的磺化木质素或木质素磺酸盐的水溶液。
本公开的方法可以进一步包含额外的工艺步骤以生产适合于特定应用的低色木质素。例如，所述方法可以进一步包含以下中的至少一个：浓缩低色木质素，干燥低色木质素(例如，喷雾干燥)，或两者。
本公开的方法可以将包含封端木质素磺酸盐、封端磺酸盐木质素或其组合的封端木质素组合物的颜色相对于未处理的封端木质素组合物降低约50％至约99％，或相对于未处理的封端木质素组合物降低约80％至约99％。例如，所实现的降色可以是约50％至约99％、约80％至约99％、约80％至约95％、约80％至约90％、约80％至约85％、约90％至约99％、约90％至约95％、或约95％至约99％。
本公开的方法可以将包含未封端木质素磺酸盐、未封端磺化木质素或其组合的未封端木质素组合物的颜色相对于未处理的未封端木质素组合物降低约50％至约99％、或约70％至约99％。例如，所实现的降色可以是约50％至约99％、约70％至约99％、约70％至约95％、约70％至约90％、约70％至约85％、约70％至约80％、约70％至约75％、约75％至约99％、约75％至约95％、约75％至约90％、约75％至约85％、约75％至约80％、约80％至约99％、约80％至约95％、约80％至约90％、约80％至约85％、约85％至约99％、约85％至约95％、约85％至约90％、约90％至约99％、或约90％至约95％、约95％至约99％。
在本文描述的任何方面或实施例中，通过本公开的方法生产的浅色木质素在从环境温度(即约20℃)到约150℃的范围内的温度下在小于或等于约1年的时间段内是颜色稳定的(即，具有稳定的颜色)。例如，浅色木质素在≤约150℃、≤约140℃、≤约130℃、≤约120℃、≤约110℃、≤约100℃、≤约90℃、≤约80℃、≤约70℃、≤约60℃、≤约50℃、≤约30℃或≤约20℃的温度下在长达1年内可以具有稳定的颜色。在本文描述的任何方面或实施例中，浅色木质素在以下时间内是颜色稳定的：≤约一年、≤约11.5个月、≤约11个月、≤约10.5个月、≤约10个月、≤约9.5个月、≤约9个月内、≤约8.5个月、≤约8个月、≤约7.5个月、≤约7个月、≤约6.5个月、≤约6个月、≤约5.5个月、≤约5个月、≤约4.5个月、≤约4个月、≤约3.5个月、≤约3个月、≤约2.5个月、≤约8周、≤约7周、≤约6周、≤约5周、≤约4周、≤约3.5周、≤约3周、≤约2.5周、≤约2周、≤约1.5周、≤约1周、≤约6天、≤约5天、≤约4周、≤约3周、≤约48小时、≤约42小时、≤约36小时、≤约30小时、≤约24小时、≤约22小时、≤约20小时、≤约18小时、≤约16小时、≤约14小时、≤约12小时、≤约10小时、≤约8小时、≤约6小时、≤约4小时、约6小时至约1年、约6小时至约11个月、约6小时至约10个月、约6小时至约9个月、约6小时至约8个月、约6小时至约7个月、约6小时至约6个月、约6小时至约5个月、约6小时至约4个月、约6小时至约3个月、约6小时至约2个月、约6小时至约4周、约6小时至约3周、约6小时至约2周、约6小时至约7天、约6小时至约6天、约6小时至约5天、约6小时至约4天、约6小时至约3天、约6小时至约48小时、约6小时至约24小时、约6小时至约18小时、约12小时至约1年、约12小时至约11个月、约12小时至约10个月、约12小时至约9个月、约12小时至约8个月、约12小时至约7个月、约12小时至约6个月、约12小时至约5个月、约12小时至约4个月、约12小时至约3个月、约12小时至约2个月、约12小时至约4周、约12小时至约3周、约12小时至约2周、约12小时至约7天、约12小时至约6天、约12小时至约5天、约12小时至约4天、约12小时至约3天、约12小时至约48小时、约12小时至约24小时、约18小时至约1年、约18小时至约11个月、约18小时至约10个月、约18小时至约9个月、约18小时至约8个月、约18小时至约7个月、约18小时至约6个月、约18小时至约5个月、约18小时至约4个月、约18小时至约3个月、约18小时至约2个月、约18小时至约4周、约18小时至约3周、约18小时至约2周、约18小时至约7天、约18小时至约6天、约18小时至约5天、约18小时约4天、约18小时至约3天、约18小时至约48小时、约18小时至约36小时、约24小时至约1年、约24小时至约11个月、约24小时至约10月、约24小时至约9个月、约24小时至约8个月、约24小时至约7个月、约24小时至约6个月、约24小时至约5个月、约24小时至约4个月、约24小时至约3个月、约24小时至约2个月、约24小时至约4周、约24小时至约3周、约24小时至约2周、约24小时至约7天、约24小时至约6天、约24小时至约5天、约24小时至约4天、约24小时至约3天、约24小时至约48小时、约36小时至约1年、约36小时至约11个月、约36小时至约10个月、约36小时至约9个月、约66小时至约8个月、约36小时至约7个月、约36小时至约6个月、约36小时至约5个月、约36小时至约4个月、约36小时至约3个月、约36小时至约2个月、约36小时至约4周、约36小时至约3周、约36小时至约2周、约36小时至约7天、约36小时至约6天、约36小时至约5天、约36小时至约4天、约36小时至约3天、约2天至约1年、约2天至约11个月、约2天至约10个月、约2天至约9个月、约2天至约8个月、约2天至约7个月、约2天至约6个月、约2天至约5个月、约2天至约4个月、约2天至约3个月、约2天至约2个月、约2天至约4周、约2天至约3周、约2天至约2周、约2天至约7天、约2天至约6天、约2天至约5天、约2天至约4天、约4天至约1年、约4天至约11个月、约4天至约10个月、约4天至约9个月、约4天至约8个月、约4天至约7个月、约4天至约6个月、约4天至约5个月、约4天至约4个月、约4天至约3个月、约4天至约2个月、约4天至约4周、约4天至约3周、约4天至约2周、约4天至约7天、约7天至约1年、约7天至约11个月、约7天至约10个月、约7天至约9个月、约7天至约8个月、约7天至约7个月、约7天至约6个月、约7天至约5个月、约7天至约4个月、约7天至约3个月、约7天至约2个月、约7天至约4周、约7天至约3周、约7天至约2周、约2周至约1年、约2周至约11个月、约2周至约10个月、约2周至约9个月、约2周至约8个月、约2周至约7个月、约2周至约6个月、约2周至约5个月、约2周至约4个月、约2周至约3个月、约2周至约2个月、约2周至约4周、约2周至约3周、约3周至约1年、约3周至约11个月、约3周至约10个月、约3周至约9个月、约3周至约8个月、约3周至约7个月、约3周至约6个月、约3周至约5个月、约3周至约4个月、约3周至约3个月、约3周至约2个月、约3周至约4周、约4周至约1年、约4周至约11个月、约4周至约10个月、约4周至约9个月、约4周至约8个月、约4周至约7个月、约4周至约6个月、约4周至约5个月、约4周至约4个月、约4周至约3个月、约4周至约2个月、约2个月至约1年、约2个月至约11个月、约2个月至约10个月、约2个月至约9个月、约2个月至约8个月、约2个月至约7个月、约2个月至约6个月、约2个月至约5个月、约2个月至约4个月、约2个月至约3个月、约3个月至约1年、约3个月至约11个月、约3月至约10个月，约3个月至约9个月，约3个月至约8个月、约3个月至约7个月、约3个月至约6个月、约3个月至约5个月、约3个月至约4个月、约4个月至约1年、约4个月至约11个月、约4个月至约10个月、约4个月至约9个月、约4个月至约8个月、约4个月至约7个月、约4个月至约6个月、约4个月至约5个月、约5个月至约1年、约5个月至约11个月、约5个月至约10个月、约5个月至约9个月、约5个月至约8个月、约5个月至约7个月、约5个月至约6个月、约6个月至约1年、约6个月至约11个月、约6个月至约10个月、约6个月至约9个月、约6个月至约8个月、约6个月至约7个月、约7个月至约1年、约7个月至约11个月、约7个月至约10个月、约7个月至约9个月、约7个月至约8个月、约8个月至约1年、约8个月至约11个月、约8个月至约10个月、约8个月至约9个月、约9个月约1年、约9个月至约11个月、约9个月至约10个月、约10个月至约1年、约10个月至约11个月或约11个月至约1年。
例如，在本文描述的任何方面或实施例中，浅色木质素的颜色在约150℃或更低、约140℃或更低、约130℃或更低、约120℃或更低、约110℃或更低、约100℃或更低、约90℃或更低、约80℃或更低、约70℃或更低或约60℃或更低的温度下在少于或等于7天的时间段内是颜色稳定的(例如，≤约7天、≤约6天、≤约5天、≤约4天、≤约3天、≤约48小时、≤约42小时、≤约36小时、≤约34小时、≤约32小时、≤约30小时、≤约28小时、≤约26小时、≤约24小时、≤约22小时、≤约20小时、≤约18小时、≤约16小时、≤约14小时、≤约12小时、≤约10小时、≤约8小时、≤约6小时、≤约4小时、约1小时至约7天、约1小时至约6天、约1小时至约5天、约1小时至约4天、约1小时至约3天、约1小时至约48小时、约1小时至约42小时、约1小时至约36小时、约1小时至约30小时、约1小时至约28小时、约1小时至约26小时、约1小时至约24小时、约1小时至约22小时、约1小时至约20小时、约1小时至约18小时、约1小时至约16小时、约1小时至约14小时、约1小时至约12小时、约1小时至约10小时、约1小时至约8小时、约1小时至约6小时、约1小时至约4小时、约3小时至约7天、约3小时至约6天、约3小时至约5天、约3小时至约4天、约3小时至约3天、约3小时至约48小时、约3小时至约42小时、约3小时至约36小时、约3小时至约30小时、约3小时至约28小时、约3小时至约26小时、约3小时至约24小时、约3小时至约22小时、约3小时至约20小时、约3小时至约18小时、约3小时至约16小时、约3小时至约14小时、约3小时至约12小时、约3小时至约10小时、约3小时至约8小时、约3小时至约6小时、约5小时至约7天、约5小时至约6天、约5小时至约5天、约5小时至约4天、约5小时至约3天、约5小时至约48小时、约5小时至约42小时、约5小时至约36小时、约5小时至约30小时、约5小时至约28小时、约5小时至约26小时、约5小时至约24小时、约5小时至约22小时、约5小时至约20小时、约5小时至约18小时、约5小时至约16小时、约5小时至约14小时、约5小时至约12小时、约5小时至约10小时、约5小时至约8小时、约7小时至约7天、约7小时至约6天、约7小时至约5天、约7小时至约4天、约7小时至约3天、约7小时至约48小时、约7小时至约42小时、约7小时至约36小时、约7小时至约30小时、约7小时至约28小时、约7小时至约26小时、约7小时至约24小时、约7小时至约22小时、约7小时至约20小时、约7小时至约18小时、约7小时至约16小时、约7小时至约14小时、约7小时至约12小时、约7小时至约10小时、约9小时至约7天、约9小时至约6天、约9小时至约5天、约9小时至约4天、约9小时至约3天、约9小时至约48小时、约9小时至约42小时、约9小时至约36小时、约9小时至约30小时、约9小时至约28小时、约9小时至约26小时、约9小时至约24小时、约9小时至约22小时、约9小时至约20小时、约9小时至约18小时、约9小时至约16小时、约9小时至约14小时、约9小时至约12小时、约11小时至约7天、约11小时至约6天、约11小时至约5天、约11小时至约4天、约11小时至约3天、约11小时至约48小时、约11小时至约42小时、约11小时至约36小时、约11小时至约30小时、约11小时至约28小时、约11小时至约26小时、约11小时至约24小时、约11小时至约22小时、约11小时至约20小时、约11小时至约18小时、约11小时至约16小时、约11小时至约14小时、约13小时至约7天、约13小时至约6天、约13小时至约5天、约13小时至约4天、约13小时至约3天、约13小时至约48小时、约13小时至约42小时、约13小时至约36小时、约13小时至约30小时、约13小时至约28小时、约13小时至约26小时、约13小时至约24小时、约13小时至约22小时、约13小时至约20小时、约13小时至约18小时、约13小时至约16小时、约15小时至约7天、约15小时至约6天、约15小时至约5天、约15小时至约4天、约15小时至约3天、约15小时至约48小时、约15小时至约42小时、约15小时至约36小时、约15小时至约30小时、约15小时至约28小时、约15小时至约26小时、约15小时至约24小时、约15小时至约22小时、约15小时至约20小时、约15小时至约18小时、约17小时至约7天、约17小时至约6天、约17小时至约5天、约17小时至约4天、约17小时至约3天、约17小时至约48小时、约17小时至约42小时、约17小时至约36小时、约17小时至约30小时、约17小时至约28小时、约17小时至约26小时、约17小时至约24小时、约17小时至约22小时、约17小时至约20小时、约19小时至约7天、约19小时至约6天、约19小时至约5天、约19小时至约4天、约19小时至约3天、约19小时至约48小时、约19小时至约42小时、约19小时至约36小时、约19小时至约30小时、约19小时至约28小时、约19小时至约26小时、约19小时至约24小时、约19小时至约22小时、约21小时至约7天、约21小时至约6天、约21小时至约5天、约21小时至约4天、约21小时至约3天、约21小时至约48小时、约21小时至约42小时、约21小时至约36小时、约21小时至约30小时、约21小时至约28小时、约21小时至约26小时、约21小时至约24小时、约23小时至约7天、约23小时至约6天、约23小时至约5天、约23小时至约4天、约23小时至约3天、约23小时至约48小时、约23小时至约42小时、约23小时至约36小时、约23小时至约30小时、约23小时至约28小时、约23小时至约26小时、约25小时至约7天、约25小时至约6天、约25小时至约5天、约25小时至约4天、约25小时至约3天、约25小时至约48小时、约25小时至约42小时、约25小时至约36小时、约25小时至约30小时、约25小时至约28小时、约27小时至约7天、约27小时至约6天、约27小时至约5天、约27小时至约4天、约27小时至约3天、约27小时至约48小时、约27小时至约42小时、约27小时至约36小时、约27小时至约30小时、约29小时至约7天、约29小时至约6天、约29小时至约5天、约29小时至约4天、约29小时至约3天、约29小时至约48小时、约29小时至约42小时、约29小时至约36小时、约33小时至约7天、约33小时至约6天、约33小时至约5天、约33小时至约4天、约33小时至约3天、约33小时至约48小时、约33小时至约42小时、约37小时至约7天、约37小时至约6天、约37小时至约5天、约37小时至约4天、约37小时至约3天、约37小时至约48小时、约37小时至约42小时、约41小时至约7天、约41小时至约6天、约41小时至约5天、约41小时至约4天、约41小时至约3天、约41小时至约48小时、约45小时至约7天、约45小时至约6天、约45小时至约5天、约45小时至约4天、约45小时至约3天、约2天至约7天、约2天至约6天、约2天至约5天、约2天至约4天、约2天至约3天、约3天至约7天、约3天至约6天、约3天至约5天、约3天至约4天、约4天至约7天、约4天至约6天、约4天至约5天、约5天至约7天、约5天至约6天或约6天至约7天)。
在本文描述的任何方面或实施例中，通过本公开的方法生产的浅色木质素在从约8至约10(例如，约8至约9、约9至约10或约8.5至约9.5)的pH范围内是颜色稳定的。
在本文描述的任何方面或实施例中，以下中的至少一个：将次氯酸盐组合物缓慢地加入到木质素组合物中；将过氧化氢缓慢地加入到次氯酸盐处理过的木质素中(例如，以避免或最小化反应混合物的发泡)；或它们的组合物。在本文描述的任何方面或实施例中，次氯酸盐组合物可以在长达约10小时的时间段内加入。例如，次氯酸盐组合物可以在以下时间段内加入：不超过约10小时、不超过约9小时、不超过约8小时、不超过约7小时、不超过约6小时、不超过约5小时、不超过约4小时、不超过约3小时、不超过约2小时、不超过约1小时、约30分钟至约10小时、约30分钟至约9小时、约30分钟至约8小时、约30分钟至约7小时、约30分钟至约6小时、约30分钟至约5小时、约30分钟至约4小时、约30分钟至约3小时、约30分钟至约2小时、约30分钟至约1小时、约1小时至约10小时、约1小时至约9小时、约1小时至约8小时、约1小时至约7小时、约1小时至约6小时、约1小时至约5小时、约1小时至约4小时、约1小时至约3小时、约1小时至约2小时、约2小时至约10小时、约2小时至约9小时、约2小时至约8小时、约2小时至约7小时、约2小时至约6小时、约2小时至约5小时、约2小时至约4小时、约2小时至约3小时、约3小时至约10小时、约3小时至约9小时、约3小时至约8小时、约3小时至约7小时、约3小时至约6小时、约3小时至约5小时、约3小时至约4小时、约4小时至约10小时、约4小时至约9小时、约4小时至约8小时、约4小时至约7小时、约4小时至约6小时、约4小时至约5小时、约5小时至约10小时、约5小时至约9小时、约5小时至约8小时、约5小时至约7小时、约5小时至约6小时、约6小时至约10小时、约6小时至约9小时、约6小时至约8小时、约6小时至约7小时、约7小时至约10小时、约7小时至约9小时、约7小时至约8小时、约8小时至约10小时、约8小时至约9小时、或约9小时至约10小时。
例如，在本文描述的任何方面或实施例中，次氯酸盐组合物可以以下述速率加入：每小时约5％至每30分钟约100％、每小时约5％至每小时约100％、每小时约5％至每小时约90％、每小时约5％至每小时约80％、每小时约5％至每小时约70％、每小时约5％至每小时约60％、每小时约5％至每小时约50％、每小时约5％至每小时约40％、每小时约5％至每小时约30％、每小时约5％至每小时约20％、每小时约10％至每30分钟约100％、每小时约10％至每小时约100％、每小时约10％至每小时约90％、每小时约10％至每小时约80％、每小时约10％至每小时约70％、每小时约10％至每小时约60％、每小时约10％至每小时约50％、每小时约10％至每小时约40％、每小时约10％至每小时约30％、每小时约10％至每小时约20％、每小时约20％至每30分钟约100％、每小时约20％至每小时约100％、每小时约20％至每小时约90％、每小时约20％至每小时约80％、每小时约20％至每小时约70％、每小时约20％至每小时约60％、每小时约20％至每小时约50％、每小时约20％至每小时约40％、每小时约20％至每小时约30％、每小时约30％至每30分钟约100％、每小时约30％至每小时约100％、每小时约30％至每小时约90％、每小时约30％至每小时约80％、每小时约30％至每小时约70％、每小时约30％至每小时约60％、每小时约30％至每小时约50％、每小时约30％至每小时约40％、每小时约40％至每30分钟约100％、每小时约40％至每小时约100％、每小时约40％至每小时约90％、每小时约40％至每小时约80％、每小时约40％至每小时约70％、每小时约40％至每小时约60％、每小时约40％至每小时约50％、每小时约50％至每30分钟约100％、每小时约50％至每小时约100％、每小时约50％至每小时约90％、每小时约50％至每小时约80％、每小时约50％至每小时约70％、每小时约50％至每小时约60％、每小时约60％至每30分钟约100％、每小时约60％至每小时约100％、每小时约60％至每小时约90％、每小时约60％至每小时约80％、每小时约60％至每小时约70％、每小时约70％至每30分钟约100％、每小时约70％至每小时约100％、每小时约70％至每小时约90％、每小时约70％至每小时约80％、每小时约80％至每30分钟约100％、每小时约80％至每小时约100％、每小时约80％至每小时约90％、每小时约90％至每30分钟约100％、每小时约90％至每小时约100％或每小时约100％至每30分钟约100％。
此外，在本文描述的任何方面或实施例中，过氧化氢可以例如在长达约10小时的时间段内加入。例如，过氧化氢可以在以下时间段内加入：不超过约10小时、不超过约9小时、不超过约8小时、不超过约7小时、不超过约6小时、不超过约5小时、不超过约4小时、不超过约3小时、不超过约2小时、不超过约1小时、约30分钟至约10小时、约30分钟至约9小时、约30分钟至约8小时、约30分钟至约7小时、约30分钟至约6小时、约30分钟至约5小时、约30分钟至约4小时、约30分钟至约3小时、约30分钟至约2小时、约30分钟至约1小时、约1小时至约10小时、约1小时至约9小时、约1小时至约8小时、约1小时至约7小时、约1小时至约6小时、约1小时至约5小时、约1小时至约4小时、约1小时至约3小时、约1小时至约2小时、约2小时至约10小时、约2小时至约9小时、约2小时至约8小时、约2小时至约7小时、约2小时至约6小时、约2小时至约5小时、约2小时至约4小时、约2小时至约3小时、约3小时至约10小时、约3小时至约9小时、约3小时至约8小时、约3小时至约7小时、约3小时至约6小时、约3小时至约5小时、约3小时至约4小时、约4小时至约10小时、约4小时至约9小时、约4小时至约8小时、约4小时至约7小时、约4小时至约6小时、约4小时至约5小时、约5小时至约10小时、约5小时至约9小时、约5小时至约8小时、约5小时至约7小时、约5小时至约6小时、约6小时至约10小时、约6小时至约9小时、约6小时至约8小时、约6小时至约7小时、约7小时至约10小时、约7小时至约9小时、约7小时至约8小时、约8小时至约10小时、约8小时至约9小时或约9小时至约10小时。
例如，在本文描述的任何方面或实施例中，过氧化氢可以以下述速率加入：每小时约5％至每30分钟约100％、每小时约5％至每小时约100％、每小时约5％至每小时约90％、每小时约5％至每小时约80％、每小时5％至每小时约70％、每小时约5％至每小时约60％、每小时约5％至每小时约50％、每小时约5％至每小时约40％、每小时约5％至每小时约30％、每小时约5％至每小时约20％、每小时约10％至每30分钟约100％、每小时约10％至每小时约100％、每小时约10％至每小时约90％、每小时约10％至每小时约80％、每小时约10％至每小时约70％、每小时约10％至每小时约60％、每小时约10％至每小时约50％、每小时约10％至每小时约40％、每小时约10％至每小时约30％、每小时约10％至每小时约20％、每小时约20％至每30分钟约100％、每小时约20％至每小时约100％、每小时约20％至每小时约90％、每小时约20％至每小时约80％、每小时约20％至每小时约70％、每小时约20％至每小时约60％、每小时约20％至每小时约50％、每小时约20％至每小时约40％、每小时约20％至每小时约30％、每小时约30％至每30分钟约100％、每小时约30％至每小时约100％、每小时约30％至每小时约90％、每小时约30％至每小时约80％、每小时约30％至每小时约70％、每小时约30％至每小时约60％、每小时约30％至每小时约50％、每小时约30％至每小时约40％、每小时约40％至每30分钟约100％、每小时约40％至每小时约100％、每小时约40％至每小时约90％、每小时约40％至每小时约80％、每小时约40％至每小时约70％、每小时约40％至每小时约60％、每小时约40％至每小时约50％、每小时约50％至每30分钟约100％、每小时约50％至每小时约100％、每小时约50％至每小时约90％、每小时约50％至每小时约80％、每小时约50％至每小时约70％、每小时约50％至每小时约60％、每小时约60％至每30分钟约100％、每小时约60％至每小时约100％、每小时约60％至每小时约90％、每小时约60％至每小时约80％、每小时约60％至每小时约70％、每小时约70％至每30分钟约100％、每小时约70％至每小时约100％、每小时约70％至每小时约90％、每小时约70％至每小时约80％、每小时约80％至每30分钟约100％、每小时约80％至每小时约100％、每小时约80％至每小时约90％、每小时约90％至每30分钟约100％、每小时约90％至每小时约100％、或每小时约100％至每30分钟约100％。
本公开的进一步的方面提供一种通过本公开的方法生产的浅色木质素。
此外，实例表明木质素磺酸盐和磺化木质素的降色程度与所使用的次氯酸盐和过氧化氢的量成比例。也就是说，较大量的次氯酸盐和/或过氧化氢比较小量的次氯酸盐和/或过氧化氢更大程度地降低木质素磺酸盐和磺化木质素的颜色。
实例
本公开将不通过以下实例来说明。实例表明木质素磺酸盐和磺化木质素的降色程度与所使用的次氯酸盐和过氧化氢的量成比例。然而，由于漂白剂的成本，在实例中使用相对于木质素不超过2.5倍重量比的漂白剂。然而，本领域技术人员将理解，可以使用更高量的漂白剂。
如下文所述，氧化性漂白处理的所有浅色产品被浓缩至约30％，并且用Büchi的小型喷雾干燥器(Mini Spray Dryer)B-290进行喷雾干燥。
通过使用具有G1120A多单元传输的HP 8453 UV-Vis分光光度计在500nm下测量样品和/或通过具有ColorQuest XT分光光度计(亨特立；雷斯顿，弗吉尼亚州)的Gardner标度(ASTM D1544–04(2010))来分析降色。所有测量都是使用0.1％木质素磺酸盐或磺化木质素的溶液在去离子水中进行的。实例1-4的数据在下面的表1中示出。
实例1
将100克的部分封端的磺化木质素(
Figure GDA0003912026100000221
LS；英格威公司，北查尔斯顿，南卡罗莱纳州)溶解在水中，以在装配有顶部搅拌器的2000mL玻璃烧杯中制成30％的溶液。然后将热电偶和pH探针放入烧杯中，并且在搅拌下将溶液加热至约60℃。用浓硫酸将反应混合物调节至pH为2。
将Ca(ClO)2(100g，具有60％的有效氯)缓慢地加入到反应混合物中，同时通过加入硫酸保持pH为2。次氯酸盐的加入花费约一小时。将混合物加热至约75℃的温度并且保持在该温度持续另外的两小时，同时调节搅拌速率以破坏泡沫。然后将混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。用氮气吹扫滤液，直到通过氯测试条没有检测到氯(例如，约1至约2小时)。
将氢氧化钙(石灰)加入到滤液中，以将pH调节到约10.0-10.5，并且缓慢地加入100g的30％过氧化氢溶液。加入少量的氢氧化钙以保持pH高于10。将混合物加热至约75℃的温度并保持在该温度持续两小时。然后将最终混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。然后将滤液喷雾干燥以获得低色木质素粉末。
还测试了替代量的次氯酸盐和过氧化氢并且在下面的表1中示出。例如，检查对100g的封端磺化木质素的每种下列处理：各250g的次氯酸盐和过氧化氢，各25g的次氯酸盐和过氧化氢，以及250g的次氯酸盐。实例1的数据表明，本公开的方法提供了木质素的显著的稳定的降色。
实例2
将100克的未封端的磺化木质素(REAX 85A；
Figure GDA0003912026100000231
公司，查尔斯顿，南卡罗莱纳州)溶解在水中，以在装配有顶部搅拌器的2000mL玻璃烧杯中制成30％的溶液。然后将热电偶和pH探针放入烧杯中，并且在搅拌下将溶液加热至约60℃。向反应混合物中加入浓硫酸以将pH调节至2。
缓慢地加入Ca(ClO)2(250g，具有60％的有效氯)，同时用硫酸将pH保持至2。次氯酸盐的加入花费约一小时。将混合物加热至约75℃并且保持在约75℃持续两小时，同时调节搅拌速率以破坏泡沫。然后将混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。用氮气吹扫滤液，直到通过氯测试条没有检测到氯(例如，1-2小时)。
将氢氧化钙(石灰)加入到滤液中，以将pH调节到约10.0-10.5，并且缓慢地加入250g的30％过氧化氢溶液。加入少量的氢氧化钙以保持pH高于10。将混合物加热至约75℃并保持在约75℃持续两小时。然后将最终混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。然后将溶液喷雾干燥以获得低色木质素粉末。
实例3
将100克的部分磺化木质素(REAX 825E；英格威公司，北查尔斯顿，南卡罗莱纳州)溶解在水中，以在装配有顶部搅拌器的2000mL玻璃烧杯中制成30％的溶液。然后将热电偶和pH探针放入烧杯中，并且在搅拌下将溶液加热至约60℃。向反应混合物中加入浓硫酸，以将pH调节至2。
缓慢地加入Ca(ClO)2(50g，具有60％的有效氯)，同时用硫酸将pH保持至2。加入花费约一小时。将混合物加热至约75℃并保持在约75℃持续两小时，同时调节搅拌速率以打破泡沫。然后将混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。用氮气吹扫滤液，直到通过氯测试条没有检测到氯(例如，约1至约2小时)。
将氢氧化钙(石灰)加入到滤液中，以将pH调节到10.0-10.5，并且缓慢地加入50g的30％过氧化氢。加入少量的氢氧化钙以保持pH高于10。将混合物加热至约75℃并保持在约75℃持续两小时。然后将最终混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。将溶液喷雾干燥以获得低色木质素粉末。
实例4
将100克的未封端的木质素磺酸盐(REAX 260；英格威公司，查尔斯顿，南卡罗莱纳州)溶解在水中，以在装配有顶部搅拌器的2000mL玻璃烧杯中制成30％的溶液。然后将热电偶和pH探针放入烧杯中，并且在搅拌下将溶液加热至约60℃。向反应混合物中加入浓硫酸，以将pH调节至2。
缓慢地加入Ca(ClO)2(50g，具有60％的有效氯)，同时用硫酸将pH保持至2。加入花费约一小时。将混合物加热至约75℃并保持在约75℃持续两小时，同时调节搅拌速率以打破泡沫。然后将混合物冷却至室温。用烧结的玻璃漏斗过滤混合物，以除去形成的任何沉淀。用氮气吹扫滤液，直到通过氯测试条没有检测到氯(例如，约1至约2小时)。
向该溶液中加入氢氧化钙(石灰)以调节pH为10.0-10.5，并且缓慢地加入50g的30％过氧化氢。加入少量的氢氧化钙以保持pH高于10。将混合物加热到75℃持续另外的两小时。然后将最终混合物冷却至室温，并且用烧结的玻璃漏斗再次过滤沉淀物。将溶液喷雾干燥以获得低色木质素粉末。
还测试了用各自50g的次氯酸盐和过氧化氢处理100g的未封端的木质素磺酸盐。如下所示，即使50g的次氯酸盐和过氧化氢也提供了木质素颜色的显著降低。
各种处理条件的结果总结在下表1中。如上所讨论的，通过在500nm的UV分光光度计或通过在去离子水中具有0.1％浓度的Gardner标度来测量降色。
表1.在不同处理条件下各种木质素的降色。
Figure GDA0003912026100000251
具体实施例:
本公开的一个方面提供一种生产浅色木质素的方法，所述方法包含：使木质素组合物与具有约5％至约70％有效氯的次氯酸盐组合物反应；以及使次氯酸盐处理过的木质素与浓度为约5％至约50％的过氧化氢反应以产生浅色木质素，其中木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者。
在本文描述的任何方面或实施例中，以下中的至少一个：在使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应的步骤之前，将至少一种pH调节至<约7，例如从约1至小于约7，将温度调节至小于约100℃，或两者；使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应的步骤包括将pH调节至<约7，例如，从约1至小于约7，将温度调节至小于约100℃中的至少一个，或两者；使次氯酸盐处理过的木质素与过氧化氢反应的步骤包括将pH调节至>约7，例如从大于约7至小于约14，将温度调节至小于约100℃中的至少一个，或两者；或者它们的组合。
在本文描述的任何方面或实施例中，所述方法进一步包含过滤次氯酸盐处理过的木质素以除去在反应期间形成的盐。
在本文描述的任何方面或实施例中，所述方法进一步包含过滤浅色木质素以除去在反应期间形成的盐。
在本文描述的任何方面或实施例中，所述方法进一步包含喷射次氯酸盐处理过的木质素。
在本文描述的任何方面或实施例中，以下中的至少一个：喷射持续进行至少约1小时(例如，约1小时至约5小时)；喷射是氮气喷射或空气喷射；或者它们的组合。
在本文描述的任何方面或实施例中，次氯酸盐组合物包括次氯酸钠盐、次氯酸钾盐、次氯酸钙盐、次氯酸镁盐或其组合中的至少一种。
在本文描述的任何方面或实施例中，与木质素组合物反应的次氯酸盐组合物的量为木质素组合物重量的约10％至约250％。
在本文描述的任何方面或实施例中，与次氯酸盐处理过的木质素反应的过氧化氢的量为木质素组合物重量的约10％至约250％。
在本文描述的任何方面或实施例中，用盐酸、磷酸、硫酸、乙酸或其组合中的至少一种调节木质素组合物、含有木质素组合物的反应混合物中的至少一种或两者的pH。
在本文描述的任何方面或实施例中，用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁或其组合中的至少一种调节次氯酸盐处理过的木质素、含有次氯酸盐处理过的木质素的反应混合物中的至少一种或两者的pH。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物包括封端的磺化木质素。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物包括未封端的磺化木质素。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物包括封端的木质素磺酸盐。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物包括未封端的木质素磺酸盐。
在本文描述的任何方面或实施例中，木质素组合物是具有约1％至约60％w/v的磺化木质素或木质素磺酸盐的水溶液。
在本文描述的任何方面或实施例中，所述方法进一步包含以下中的至少一个：浓缩低色木质素；干燥低色木质素；或者两者。
在本文描述的任何方面或实施例中，低色木质素被喷雾干燥。
在本文描述的任何方面或实施例中，相对于未处理的封端木质素组合物，包含封端的木质素磺酸盐、封端的磺酸盐木质素或其组合的封端木质素组合物的颜色降低约80％至约99％。
在本文描述的任何方面或实施例中，相对于未处理的未封端的木质素组合物，包含未封端的木质素磺酸盐、未封端的磺化木质素或其组合的未封端的木质素组合物的颜色降低约70％至约99％。
在本文描述的任何方面或实施例中，浅色木质素在高达约150℃的温度下是颜色稳定的。
在本文描述的任何方面或实施例中，浅色木质素在从约8至约10的pH范围内是颜色稳定的。
在本文描述的任何方面或实施例中，以下中的至少一个：将次氯酸盐组合物缓慢地加入到木质素组合物中；将过氧化氢缓慢地加入到次氯酸盐处理过的木质素中；或它们的组合物。
本公开的进一步的方面提供一种通过本公开的方法生产的颜色稳定的浅色木质素。
一种生产浅色木质素的方法，所述方法包含：
使木质素组合物与具有约5％至约70％有效氯的次氯酸盐组合物反应以产生浅色木质素，其中木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者，并且其中浅色木质素与未处理的木质素或起始木质素相比颜色更浅。
根据一实施例的所述方法，其中进行以下中的至少一个：
(i)在使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应的步骤之前，将至少一种pH调节到约1至小于约7，将温度调节至小于约100℃，或两者；
(ii)使木质素组合物与次氯酸盐组合物反应的步骤包括将pH调节到约1至小于约7，将温度调节至小于约100℃中的至少一种，或两者；或者
(iii)它们的组合。
根据一实施例的所述方法，其中(i)、(ii)或两者用盐酸、磷酸、硫酸、乙酸或其组合中的至少一种进行。
根据一实施例的所述方法，进一步包含过滤次氯酸盐处理过的木质素以除去在反应期间形成的盐的步骤。
虽然本文已经示出并描述了本公开的若干个实施例，但是应当理解，这些实施例仅是作为示例提供的。在不脱离本公开的精神的情况下，本领域技术人员将会想到多种变化、改变和替换。相反，本公开将覆盖落入如由所附权利要求及其法律等同物所限定的本公开的范围内的所有修改、等同物和替代物。因此，本说明书和所附权利要求书旨在涵盖落入本公开的精神和范围内的所有这些变化。
在整个申请中引用的所有参考文献、专利、未决专利申请和公布的专利的内容在此明确地通过引用并入。
本领域技术人员将认识到，或者能够仅使用常规实验来确定本文描述的本公开的具体实施例的多种等同物。这些等同物旨在被所附的权利要求所涵盖。应当理解，本文描述的详细实例和实施例仅出于说明的目的以示例的方式给出，并且决不被认为是对本公开的限制。本领域技术人员将会想到根据其的各种修改或变化，并且这些修改或变化包含在本申请的精神和范围内，并且被认为是在所附权利要求的范围内。例如，可以改变成分的相对量以优化期望的效果，可以加入额外的成分，和/或可以用类似的成分代替所述的一种或多种成分。从所附的权利要求中，与本公开的系统、方法和工艺相关联的附加有利特征和功能将是明显的。此外，本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文描述的本公开的具体实施例的多种等同物。这些等同物旨在被所附的权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种生产浅色木质素的方法，所述方法包含：
用5％至70％有效氯的次氯酸盐组合物将木质素组合物封端；以及
使次氯酸盐封端的木质素与浓度为5wt.％至50wt.％的过氧化氢反应以产生所述浅色木质素，
其中所述木质素组合物包括磺化木质素、木质素磺酸盐中的至少一种或两者，并且其中所述浅色木质素与未处理的木质素或起始木质素相比颜色更浅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中以下中的至少一种：
(i)在用次氯酸盐组合物将木质素组合物封端之前，将至少一种pH调节至小于7，将温度调节至小于100℃，或两者；
(ii)用次氯酸盐组合物将木质素组合物封端包括将pH调节至小于7、将温度调节至小于100℃中的至少一个或两者；
(iii)使所述次氯酸盐封端的木质素与过氧化氢反应包括将pH调节到大于7至小于14，将温度调节至小于100℃中的至少一个，或两者；或者
(iv)它们的组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包含过滤所述次氯酸盐封端的木质素以除去在反应期间形成的盐。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含过滤所述浅色木质素以除去在反应期间形成的盐。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含喷射所述次氯酸盐封端的木质素。
6.根据权利要求5所述的方法，其中以下中的至少一个：
喷射持续进行至少1小时；
喷射是氮气喷射或空气喷射；或者
它们的组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述次氯酸盐组合物包括钠盐、钾盐、钙盐、镁盐或其组合中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中与所述木质素组合物反应的所述次氯酸盐组合物的量为所述木质素组合物重量的10％至250％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中与所述次氯酸盐处理过的木质素反应的过氧化氢的量为所述木质素组合物重量的10％至250％。
10.根据权利要求2所述的方法，其中(i)、(ii)、或两者用盐酸、磷酸、硫酸、乙酸或其组合中的至少一种进行。
11.根据权利要求2所述的方法，其中(iii)用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁或其组合中的至少一种进行。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述木质素组合物包括封端的磺化木质素、封端的木质素磺酸盐、或其组合。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述木质素组合物包括未封端的磺化木质素、未封端的木质素磺酸盐、或其组合。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述木质素组合物是具有1％至60％w/v的磺化木质素或木质素磺酸盐的水溶液。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下中的至少一个：
浓缩浅色木质素；
干燥所述浅色木质素；或者
两者。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述浅色木质素被喷雾干燥。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述木质素组合物是包含封端的木质素磺酸盐、封端的磺酸盐木质素或其组合的封端木质素组合物，其中相对于未处理的或起始的封端木质素组合物，所述浅色木质素的颜色降低80％至99％。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述浅色木质素对于高达150℃的温度、在从8至10的pH范围内或其组合中的至少一种是颜色稳定的。
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