CN112646196A - 一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法 - Google Patents

一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法 Download PDF

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徐建
顾帅令
杨超华
吴海军
左宗涛
耿樊辉
张楷
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08H6/00—Macromolecular compounds derived from lignin, e.g. tannins, humic acids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

本发明公开了纳米木质素制备技术领域的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，将氢氧化钠，生物质与1,4‑丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；将反应料进行减压抽滤，离心并收集上清，将上清缓慢滴加到去离子水中，再次离心去掉沉淀，得到木质素提取物的稀释液；利用电位滴定仪滴加盐酸调整pH后引入透析袋并使用膜过滤，得到纳米木质素分散液；本发明主要利用滴加酸降低分子表面电荷，使木质素分子聚集成纳米粒子，之后透析不仅可以提高纳米木质素均一性，而且可以直接除去溶剂中有机溶剂和氢离子，因此制备出稳定性好，分布均匀，粒径较小得纳米木质素。

Description

一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的 方法
技术领域
本发明涉及纳米木质素制备技术领域，具体为一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法。
背景技术
木质素作为生物质中仅次于纤维素的第二大可再生资源，由于其组成和结构复杂，目前仍未被完全解析，因此很多木质素得不到有效的利用。木质素可以作为木材胶粘剂酚醛树脂中酚类替代物，但是木质素在胶粘剂中分散性差的问题严重，另外木质素不溶于水，使得木质素应用效果不甚理想。纳米木质素具有更高得比表面积、更高的活性。纳米木质素分散液可以有效地的解决这些问题。
目前制备纳米木质素的方法依然存在着工艺繁琐、能量消耗大、同时纳米木质素粒子较大、粒径分布不均一等方面问题。
因此提出一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，以解决上述背景技术中提出问题。
为实现上述目的，本发明提供如下方案予以实现：
本发明提供了一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，具体包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠，生物质与1,4-丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；
(2)将反应料进行减压抽滤，离心并收集上清，将上清缓慢滴加到不同量去离子水中，滴加过程中保持转速为300rpm，再次离心去掉沉淀，得到不同浓度木质素提取物的稀释液；
(3)利用电位滴定仪向木质素提取物的稀释液中缓慢滴加盐酸调pH，随后引入透析袋，透析后使用膜过滤，得到纳米木质素分散液。
优选的，步骤(1)中，生物质为玉米秸秆和松木屑，且生物质在反应前经过干燥、粉碎、过2mm筛、水洗和烘干。
优选的，步骤(2)中，离心转速为8000rpm，离心时间为15min。
优选的，步骤(2)中，将上清滴加到不同量去离子水中，再次离心去掉沉淀，得到稀释0倍、1倍、3倍、6倍的木质素提取物的稀释液。
优选的，步骤(3)中，利用电位滴定仪，在搅拌速度为13rpm的条件下，并以5μL/s的速度滴加0.25M浓度的盐酸，将滤液pH值缓慢的调整为4.8-5.8。
优选的，步骤(3)中，透析袋为8000-14000道尔顿，透析三天，每天换水两次。
优选的，步骤(3)中，膜的孔径为0.45μm。
本发明的有益效果是：
本发明中滴加稀酸工艺简单、耗时短、能耗低；纳米木质素粒径小、分布均一、稳定性好；纳米木质素分散液无有机溶剂，利用更加便捷；
本发明公开了主要利用滴加酸降低分子表面电荷，使木质素分子聚集成纳米粒子，之后透析不仅可以提高纳米木质素均一性，而且可以直接除去溶剂中有机溶剂和氢离子，因此制备出稳定性好，分布均匀，粒径较小得纳米木质素。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，将氢氧化钠，生物质与1,4-丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；将反应料进行减压抽滤，8000rpm离心15min并收集上清，将上清缓慢滴加到去离子水中，滴加过程中保持转速为300rpm，再次8000rpm离心15min去掉沉淀，得到稀释3倍的木质素提取物的稀释液；利用电位滴定仪，在搅拌速度为13rpm的条件下，并以5μL/s的速度滴加0.25M浓度的盐酸，将滤液pH值缓慢的调整到5.5后引入透析袋(8000-14000道尔顿)，透析三天，每天换水两次，之后使用0.45μm膜过滤得到纳米木质素分散液。
实施例2
一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，将氢氧化钠，生物质与1,4-丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；将反应料进行减压抽滤，8000rpm离心15min并收集上清，将上清缓慢滴加到去离子水中，滴加过程中保持转速为300rpm，再次8000rpm离心15min去掉沉淀，得到稀释1倍的木质素提取物的稀释液；利用电位滴定仪，在搅拌速度为13rpm的条件下，并以5μL/s的速度滴加0.25M浓度的盐酸，将滤液pH值缓慢的调整到5.2后引入透析袋(8000-14000道尔顿)，透析三天，每天换水两次，之后使用0.45μm膜过滤得到纳米木质素分散液。
实施例3
一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，将氢氧化钠，生物质与1,4-丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；将反应料进行减压抽滤，8000rpm离心15min并收集上清，将上清缓慢滴加到去离子水中，滴加过程中保持转速为300rpm，再次8000rpm离心15min去掉沉淀，得到稀释4倍的木质素提取物的稀释液；利用电位滴定仪，在搅拌速度为13rpm的条件下，并以5μL/s的速度滴加0.25M浓度的盐酸，将滤液pH值缓慢的调整到5.5后引入透析袋(8000-14000道尔顿)，透析三天，每天换水两次，之后使用0.45μm膜过滤得到纳米木质素分散液。
结果检测
1、试验方法：利用马尔文ZS90分析检测纳米木质素平均粒径、PDI和Zeta电位。具体检测结果如表1所示。
表1检测结果
组别 平均粒径/nm PDI Zeta电位/mV
实施例1 95.48 0.227 -30.35
实施例2 117.3 0.278 -30.89
实施例3 91.4 0.232 -30.25
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠，生物质与1,4-丁二醇水溶液(60％，v/v)以比例为1:20:240(w/w/v)置于反应釜并充分混合均匀，在180℃下反应2h，得到反应料；
(2)将反应料进行减压抽滤，离心并收集上清，将上清缓慢滴加到不同量去离子水中，滴加过程中保持转速为300rpm，再次离心去掉沉淀，得到不同浓度木质素提取物的稀释液；
(3)利用电位滴定仪向木质素提取物的稀释液中缓慢滴加盐酸调pH，随后引入透析袋，透析后使用膜过滤，得到纳米木质素分散液。
2.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(1)中，生物质为玉米秸秆和松木屑，且生物质在反应前经过干燥、粉碎、过2mm筛、水洗和烘干。
3.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(2)中，离心转速为8000rpm，离心时间为15min。
4.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(2)中，将上清滴加到不同量去离子水中，再次离心去掉沉淀，得到稀释0倍、1倍、3倍、6倍的木质素提取物的稀释液。
5.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(3)中，利用电位滴定仪，在搅拌速度为13rpm的条件下，并以5μL/s的速度滴加0.25M浓度的盐酸，将滤液pH值缓慢的调整为4.8-5.8。
6.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(3)中，透析袋为8000-14000道尔顿，透析三天，每天换水两次。
7.根据权利要求1所述的一种利用酸沉降和透析从木质素提取液中制备纳米木质素的方法，其特征在于，步骤(3)中，膜的孔径为0.45μm。
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