[發明專利]一種制備尺寸可控的木質素微球的方法

有效

• 申請號: 202110755030.3
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113426388B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 黃晨;詹云妮;程金元;鄧擁軍;房桂干
• 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: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本申請公開了一種制備尺寸可控的木質素微球的方法，包括構建低共熔溶劑體系步驟、采用低共熔溶劑體系處理木質纖維原料步驟、分離反應體系獲得木質素微球步驟；其中，通過調節低共熔溶劑體系中水的用量，來實現木質素微球尺寸可控的制備。本申請在較低溫度下可實現木質素的高效脫除，同時在木質素回收過程制備成微球；與常規方法相比，制備方法簡單、得率高，并可實現木質素微球尺寸可控的大規模制備，具有很好的實用性。

技術領域

本發明涉及木質纖維原料清潔分離和高效利用領域，具體涉及一種尺寸可控的木質素微球的制備方法。

背景技術

目前，化工原料多來源于石油煉制，隨著石油資源的日益減少，以及石油基材料不可降解性引發的環境污染等問題，迫使人類尋求清潔、可降解的新型原料。木質纖維生物質是地球上儲量最為豐富的可再生資源，利用木質纖維原料煉制材料、燃料和化學品是石油替代戰略的重要選項。木質素是木質纖維素生物質的主要組分之一，也是自然界最豐富的芳香化合物，其具有可再生、易降解、儲量高等優點。全球每年產生約5000萬噸工業木質素廢棄物(主要來自制漿造紙和生物質煉制)，然而其中只有2％得到有效利用，絕大部分被焚燒，因此尋求高效木質素應用途徑，有利于提高木質纖維生物質的利用價值和利用率。

木質素微球(包括納米級和微米級)是一類木質素的聚合物，其在生物基材料、分散劑、吸附劑、藥物載體等領域具有良好應用前景。目前，木質素微球的研究仍處于起步階段，這主要是因為其制備方法繁瑣，且得率低。常規的木質素微球制備工藝包括透析法(溶劑交換法)、機械法、注射法、滴液法等，通過這些方法能夠獲得穩定分散的納米級木質素微球，因而在復合材料、分散劑等領域具有應用前景。對木質素進行改性，改變其親疏水性，然后通過上述方法制備，則能夠獲得大尺寸的微米級木質素球，其具有易回收的特點，可用于廢水處理等領域。然而，無論何種制備方法，其都有內在的缺點。例如，在透析法、注射法和滴液法中，首先需要分離獲得木質素，而后將木質素溶解在有機溶劑中，再進行透析、注射或滴液。同時，有機溶劑的殘留也限制了其應用范圍；此外，上述方法木質素微球得率較低，只能夠實驗室規模進行，難以進行規模化應用。因此，尋求一種更為簡單、高效的木質素微球制備方法，是其工業化的關鍵。

發明內容

針對現有木質素微球制備方法繁瑣和制備量少的問題，本發明所要解決的技術問題是提供一種制備尺寸可控的木質素微球的方法，在木質素分離過程中制備成為微球，且尺寸可控。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種制備尺寸可控的木質素微球的方法：包括構建低共熔溶劑體系步驟、采用低共熔溶劑體系處理木質纖維原料步驟、分離反應體系獲得木質素微球步驟；其中，通過調節低共熔溶劑體系中水的用量，來實現木質素微球尺寸可控的制備。

在所述的低共熔溶劑體系中，氫鍵受體和1，4-丁二醇的摩爾比為1∶0.5～5，氫鍵受體和1，4-丁二醇的摩爾之和與路易斯酸的摩爾比為50～200∶1；水占體系的質量比為10％-40％。

所述的氫鍵受體選自氯化膽堿、甜菜堿；所述路易斯酸選自氯化鋁、氯化鐵、硫酸、氯化鋅。

所述的氫鍵受體、1，4-丁二醇和路易斯酸按照比例混合后，加入水，在50-100℃加熱溶解，并不斷攪拌直至形成澄清、均一的低共熔溶劑體系。

所述的制備尺寸可控的木質素微球的方法，步驟如下：

1)氫鍵受體、1，4-丁二醇和路易斯酸按照比例混合后，加入水，加熱溶解直至形成均一、澄清的低共熔溶劑體系；

2)取木質纖維原料與低共熔溶劑體系混合后，于80-140℃下反應；反應結束后，向體系中加入丙酮溶液(丙酮與水體積比為1∶1)，充分攪拌后，過濾使固液分離，獲得預處理物料和預處理液；

3)對上述預處理液進行旋轉蒸發，去除其中的丙酮，使木質素沉析，所獲得的木質素經水洗后，冷凍干燥獲得木質素微球；