[發明專利]一種從纖維原料中制備高羧基含量的氧化木質素的方法

在審

• 申請號: 202110002505.1
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112778539A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 焦健;房桂干;朱北平;鄧擁軍;沈葵忠;丁來保;盤愛享;韓善明;李紅斌;梁芳敏;林艷;梁龍;田慶文;吳珽;黃晨;施英喬;李萍;莊國俊;楊成;冉淼;鄒秀秀;李響;陳遠航;嚴振宇;趙夢珂;詹云妮;程金元;周虎毅
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 裴素艷

本發明公開一種從纖維原料中制備高羧基含量的氧化木質素的方法，在有機溶劑?水二元介質中，在不超過100℃的條件下，在密閉反應器中，以堿性過氧化氫工藝從纖維原料中制備氧化木質素。本發明的方法可以減低纖維原料中木質素的溶出溫度，使木素產品獲得更多的羧基；另外，通過控制反應體系的氧化性，本發明制備的木素產品色澤較淺，大大擴大了木素產品的應用范圍。

技術領域

本發明屬于生物質資源利用技術領域，具體涉及一種維原料中制備高羧基含量的氧化木質素的方法。

背景技術

纖維原料主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。目前纖維原料全質利用的主要途徑是通過生物質精煉實現組分分離，再對各組分進行高值化利用。木質素是自然界中唯一可再生的芳香族化合物，應用潛力巨大(金永燦,谷峰.木質素清潔高效分離研究進展[J].中國造紙,2019,038(006):65-72.)。

目前，以生物質精煉、利用木質素為目的的木質素分離的工藝主要有：1)制漿導向的組分分離(燒堿法、硫酸鹽法、低沸醇法、甲酸法等)。此類方法是目前最主要的木質素分離方法，木質素提取率較高。但燒堿法，硫酸鹽法，低沸醇法反應條件劇烈，通常需要大于140℃的反應溫度。而酸法對纖維原料中的碳水化合物降解嚴重，同時設備損耗大。2)以制糖導向的組分分離(弱酸、弱堿預處理，酸、堿爆破預處理，有機溶劑預處理等)，該類方法條件溫和但木素脫除率較低。(Schutyser W,Renders T,Van Den Bosch S,et al.Chemicalsfrom lignin:an inerplay of lignocellulose fractionation,depolymerisation,andupgrading.Chemical Society Reviews,2018,47(3):852)3)離子液體法分離木質素。該類方法成本高，且同樣需要高溫長時間劇烈反應。(Leskinen T,King A W T,Argyopoulos DS.Fractionation of lignocellulose materials with ionic liquids.Springer,Dordrecht Heidelberg Newyork London,2014)4)生物酶解法分離木質素。該類方法同樣存在成本高的缺點，同時生物酶解反應工藝控制要求嚴格，大規模生產難度大。

發明內容

發明目的：為解決現有技術中的技術問題，本發明提出了一種從纖維原料中制備高羧基含量的氧化木質素的方法，減低纖維原料中木質素的溶出溫度，使木素產品獲得更多的羧基基團；另外，通過控制反應體系的氧化性，本發明制備的木素產品色澤較淺，大大擴大了木素產品的應用范圍。

為實現上述目的，本發明提出了一種從纖維原料中制備高羧基含量的氧化木質素的方法，在有機溶劑-水二元介質中，在不超過100℃的條件下，在密閉反應器中，以堿性過氧化氫工藝從纖維原料中制備氧化木質素。

具體地，所述有機溶劑-水二元介質中，有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃、丁砜、二氧六環、乙二醇、1,3二氧雜環戊烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的任意一種或幾種的組合。

具體地，在堿性過氧化氫工藝中，化學品用量為：過氧化氫3-50％、氫氧化鈉用量3-30％、過氧化氫穩定劑用量0.5-3％、螯合劑0.5-3％，以上化學品用量均為相對于絕干物料的質量百分比，反應體系濃度為1-30％，所述反應體系濃度為反應體系里所有固形物的質量除以總質量，例如，10g絕干重量的細料，設定反應體系為20％，則體系總重為10/20％＝50g，根據工藝設定和藥液濃度，可以算出需要加入的總的藥液質量為Ag，根據細料干度可以求出細料中的水分Bg，則補充50-A-B-10的水即可實現反應體系濃度為20％。。

所述過氧化氫穩定劑包括硅酸鈉、DTPMPA、HEDP中的任意一種或幾種的組合，上述物質對過氧化氫在堿性環境下有穩定作用；所述螯合劑包括DTPA、EDTPMA中的任意一種或兩種，上述物質對鐵錳銅有螯合作用。

優選地，所述過氧化氫穩定劑為硅酸鈉，所述螯合劑為DTPA。