[發明專利]一種酸性離子液體和有機溶劑在秸稈中提取木質素的方法

無效

• 申請號: 201310669507.1
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103755971A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王海軍;宋展欣;王寧寧;楊艷;劉文濤
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物質綜合利用領域，特別涉及一種利用酸性離子液體同高沸點有機溶劑在秸稈中提取木質素的方法。

背景技術

隨著科技進步和社會的發展，人們對環境和能源的認識不斷提高。木質素是最豐富的木質纖維素的主要成分之一，是一種具有芳香環的可再生自然資源，木質素的天然結構單元中含有多種活性官能團，主要有醇羥基、酚羥基、甲氧基、醛基、酮基、羧基等，這些活性基團的反應能力很強，能發生氧化、還原、磺甲基化、烷氧化、烷基化等反應，這就極大的提高了木質素在工業上的適應性。我國秸稈主要用途是造紙、飼料、還田及作為燃料使用，完全處于高消耗、高污染、低產出的狀況，對秸稈的利用率很低。秸稈的主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，因此開發和利用這種含量豐富的可再生資源具有重大的現實意義和廣闊的發展前景。

目前從生物質中提取木質素的方法主要有：有機溶劑提取方法，濃酸溶解植物纖維提取方法和堿提取方法，然而有機溶劑提取方法多采用低沸點有機溶劑，導致條件苛刻，沸點低，危險大等問題。而酸提取和堿提取則會導致環境污染問題。離子液體是一種綠色安全的化合物，具有較高的熱穩定性，易回收、但是價格較高，限制了其大規模使用，而且粘度大，不利于高效提取木質素。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，我們進行了大量的研究，結果發現可以采用酸性離子液體做催化劑和高沸點有機溶劑做溶劑對秸稈中的木質素進行提取的方法，這一方法不僅解決了單純使用離子液體造價高的問題，而且降低體系粘度，同時降低對設備腐蝕等問題，具有工藝簡單、綠色環保、后處理過程簡單、木質素提取率高的特點。

本發明提供的方法為：以秸稈為原料，酸性離子液體為催化劑，高沸點有機溶劑為溶劑，在常壓下于110～160℃反應0.5～6h。當溶液的顏色由無色變為褐色時，反應停止。加丙酮攪拌30min，產物真空抽濾，不溶物碳水化合物在105℃干燥至恒重。濾液加蒸餾水析出木質素，靜置一段時間，真空抽濾得木質素，之后冷凍干燥。離子液體可以通過向其中加入乙腈/乙酸乙酯進行分離，再進行精制，可以實現離子液體的循環利用。

所述高沸點有機溶劑和秸稈的質量比為：5：1～15：1，酸性離子液體和秸稈的質量比為：1.5：1～7.5：1。

其中所描述的酸性離子液體為功能化離子液體，陽離子為烷基咪唑、烷基吡啶等構成的單核及雙核含氮化合物，陰離子為HSO₄^-的離子液體，高沸點有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

所述的方法，使用油浴加熱。

所述的方法，離子液體循環利用可以通過向其中加入乙腈/乙酸乙酯進行分離，再進行精制，可以實現離子液體的循環利用。

本發明具有以下優點：

1.原料來源豐富，環保；

2.該發明在液化生物質的同時，提取了木質素；

3.本發明使用功能化離子液體和高沸點有機溶劑共同提取木質素，降低了提取費用；

4.該發明條件溫和在常壓下即可提取木質素，對設備腐蝕性小，提高了木質素的提取率；

5.本發明工藝簡單可行，功能化離子液體和高沸點有機溶劑都可回收并且重復利用，對環境無污染；

6.本發明提供的方法易于實現工業化。

具體實施方式

本發明用以下實施例說明，但本發明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的前提下，變化實施都包含在本發明的技術范圍內。

實施例1

所用離子液體為1-甲基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氫鹽([C₃H₆SO₃Hmin]HSO₄)

實施方法為：將20mlN-甲基吡咯烷酮(NMP)加入50ml的三頸圓底燒瓶中，將圓底燒瓶置于160℃的油浴鍋中，之后加入1-甲基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氫鹽([C₃H₆SO₃Hmin]HSO₄)1.81g和2g秸稈加到三口燒瓶中，在N₂下攪拌油浴加熱至160℃，反應2h，停止反應，冷卻至室溫，加入丙酮，室溫攪拌30min，將混合物抽濾，濾液在旋轉蒸發儀下旋蒸除去丙酮，加去蒸餾水析出沉淀木質素。木質素冷凍干燥至恒重，計算得木質素提取率為81.31％。

實施例2～4

實施方法為：按照與實施例1相同的實驗步驟，但是使用不同離子液體/秸稈質量比，結果表1所示。

表1不同質量的秸稈在離子液體中提取木質素的結果