[發(fā)明專利]一種降低木質(zhì)素多分散性的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711275627.8
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108003356A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐建;徐霞;顏庭軒;趙勇;吳云
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發(fā)明公開了一種降低木質(zhì)素多分散性的方法，屬于生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法主要包括以下步驟：一、預(yù)處理(將秸稈進(jìn)行均一部位的分離)；二、提取(堿催化劑與物料的比例為0.01～0.1(質(zhì)量比)；有機(jī)溶劑與物料比為24～9:1，溫度為100～200℃，反應(yīng)時間為0.5～3h)；三、分離(采用濾液體積2～5倍的去離子水洗滌殘渣)；四、析出(pH值調(diào)至0.5～3.5)。本發(fā)明根據(jù)秸稈的不同部位木質(zhì)素的組成不同,因此得到的木質(zhì)素的分子量不同,采用了對結(jié)構(gòu)均一的部位進(jìn)行分離,提取或共提取的方法，進(jìn)而降低木質(zhì)素的多分散性，使木質(zhì)素趨于均一，有利于木質(zhì)素的進(jìn)一步高值化轉(zhuǎn)化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，通過該方法可顯著降低木質(zhì)素的多分散性(polydispersity)，從而有利于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化制備高附加值的產(chǎn)品。

背景技術(shù)

隨著能源資源日益衰竭，環(huán)境污染問題日益加重。人類急需尋找到一種新的資源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石資源從而解決以上問題。而生物質(zhì)資源作為地球上最豐富的可循環(huán)、可再生、可降解的重要資源，以其獨特的優(yōu)勢展現(xiàn)在研究人員面前，引起了人們廣泛的興趣。生物質(zhì)主要由三種成分組成，分別為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。其中木質(zhì)素是產(chǎn)量最多的天然芳香類高分子化合物，其年產(chǎn)量約為1500億噸。木質(zhì)素是一種無定型的三維網(wǎng)狀芳香類高分子聚合物，主要由三種單體通過碳碳和碳氧鍵的連接構(gòu)成，其分別為對羥苯基(p-hydroxyphenyl)、愈創(chuàng)木基(guaiacyl)和紫丁香基(syringyl)。由于木質(zhì)素的組成決定于它的植物來源，因此木質(zhì)素被分成軟木、硬木和草本木質(zhì)素三種類別。此外，木質(zhì)素還含有羧基、甲氧基，羥基等多種官能團(tuán)，因此具有較高的反應(yīng)活性。

由于木質(zhì)素具有多種特性，因此，它在許多方面都有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)太平洋西北國家實驗(Pacific Northwest National Laboratory)的分類主要將其分成了三種，包括近期、中期和長期。木質(zhì)素近期的應(yīng)用已經(jīng)得到了實現(xiàn)，即通過將木質(zhì)素生產(chǎn)電能、燃料和合成氣作為能源加以利用；而中期則主要分為三個方面，一是替代聚烯腈制備碳纖維或者直接制備活性炭，二則是將其進(jìn)行簡單的共混處理，作為添加劑生產(chǎn)特定功能的復(fù)合材料；三是對木質(zhì)素進(jìn)行改進(jìn)來生產(chǎn)聚合樹脂等。長期的應(yīng)用則主要憑借木質(zhì)素是芳香高聚物的優(yōu)勢來生產(chǎn)芳香化合物。從近期到長期的應(yīng)用中，對于木質(zhì)素品質(zhì)的要求越來越高，要想實現(xiàn)木質(zhì)素的高值化轉(zhuǎn)化就需找到高品質(zhì)的木質(zhì)素。然而由于木質(zhì)素自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，現(xiàn)存的木質(zhì)素仍然存在著均一性差、反應(yīng)活性低和雜質(zhì)含量較高等的一些問題導(dǎo)致了應(yīng)用的局限。

木質(zhì)素的均一性差主要是由于化學(xué)組成和分子量的不均一導(dǎo)致。而對于木質(zhì)素這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多分散性高的天然大分子來說，如果不降低多分散性，則會嚴(yán)重影響后續(xù)的利用，導(dǎo)致后續(xù)應(yīng)用中產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性，從而降低了產(chǎn)品的應(yīng)用價值。因此降低木質(zhì)素分子的多分散性便顯得尤為必要。專利201610633711.1公開了一種硫酸鹽木質(zhì)素的分級分離方法。采用逐級酸沉淀的方法分級分離木質(zhì)素，獲得不同分子量分布范圍的木質(zhì)素，從而降低木質(zhì)素的多分散性。該方法的使用具有明顯的局限性，首先要求的木質(zhì)素為溶液狀態(tài)，其次，該方法需使用大量的酸，同時產(chǎn)生大量鹽而影響木質(zhì)素的純度。Wang等人(Wang G,ChenH.Separation and Purification Technology,1987,41(3):171-176)通過采用不同的有機(jī)溶劑連續(xù)萃取分級木質(zhì)素從而降低木質(zhì)素的多分散性，該方法需要消耗大量的有機(jī)試劑。Wallberg和Jonsson通過超濾膜分級降低木質(zhì)素的多分散性，然而膜的設(shè)備成本較高，限制了其應(yīng)用范圍。而以上所述并沒有一種辦法從源頭降低木質(zhì)素的多分散性，因而都增加了后續(xù)的處理負(fù)擔(dān)。而對于原料進(jìn)行預(yù)處理的報道，都是通過組分的性質(zhì)，例如三大組分或者水溶性物質(zhì)等進(jìn)行分離(專利200910194728.1)，其操作繁瑣。而木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)會隨著部位的不同而改變的特點也常常被忽略。

發(fā)明內(nèi)容