一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法

本发明属于木质素分离及其高值化利用，特别涉及一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法。

背景技术：

1、木质素是自然界中唯一一种可再生的芳香族碳氢化合物，占地球上有机碳总量的30％左右，成为仅次于纤维素的第二大可再生资源。木质素是由紫丁香基、愈创木酰基和对羟基苯基三种基本结构单元通过醚键和碳碳键连接而成。木质素中丰富的活性基团赋予了其多种优秀的特性。例如，木质素含有的苯环结构可有效吸收紫外线，借助于此特性可将其应用于材料的抗紫外老化，皮肤防晒等领域。目前，木质素主要来源于制浆造纸工业中，每年产量约5000万吨，但只有5％左右的木质素被用于高附加值产品。最主要的原因在于木质素在苛刻的条件下，化学连接键断裂的同时会发生大量副反应，进而生成大量的缩合和不饱和结构。这些结构使得生产出的木质素颜色呈深棕色甚至黑色，严重的限制了木质素在对产品色泽要求较高的领域(如防晒霜)的应用。因此高效率地提取浅色木质素仍然是一个巨大的挑战。低共熔溶剂(des)是由氢键供体和氢键受体组成的新型绿色溶剂，近年来多种des体系，特别是酸性低共熔溶剂，展现出了其优异的木质素提取特性。以苄基三乙基氯化铵/甲酸体系低共熔溶剂为例，它能够在130℃和大气压力下，在两小时内提取超过90％的木质素(green chem.2023,25,3256)。然而，该工艺所得的木质素产品的颜色依然较深。

2、目前主流的生产浅色木质素的方法主要分为两种。一种是通过温和的工艺从木质纤维素原料中提取。如采用温和的二氧六环水溶液提取的磨木木素(green chem.2023,25,3256)。但这也意味着这类工艺存在着效率过低的问题。另一种方法是将已经生产出的深色木质素进行降色处理，如木质素四氢呋喃溶液的紫外照射法(green chem.2016,18,695)和中国专利授权文本cn111315802b公开的通过次氯酸盐和过氧化氢处理实现木质素磺酸盐和/或磺化木质素降色的技术。但这类工艺操作过程复杂、需要使用大量有机溶剂，生产周期漫长、反应条件要求较高等问题，同时易造成木质素的结构大部分被破坏。针对这类工艺的上述问题，中国专利公开文本cn117534846a中公开了一种木质素降色的方法，即采用通过将羧酸和季铵盐组成的酸性低共熔溶剂与一元醇组成混合溶剂，然后处理深色木质素。该方法虽然高效脱色但反应条件仍较为剧烈且其目的是使木质素脱色而不是从木质生物质原料中直接提取浅色木质素。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法。

2、本发明通过将酸性低共熔溶剂、过氧化氢与木质纤维素原料混合后一锅法反应，然后加水析出得到浅色木质素。本发明的方法，反应温度低、反应时间短、反应效率高，既实现了一步直接提取浅色木质素的新技术，又未破坏了木质素核心的苯环结构，解决了提取浅色木质素生产成本高、工艺操作复杂、化学药品毒性大、反应条件要求高、效率低的问题。

3、本发明的目的通过下述方案实现：

4、一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，包括以下步骤：

5、(1)将酸性低共熔溶剂与木质纤维素原料混合，加入过氧化氢溶液，加热搅拌，得混合溶液；

6、(2)将步骤(1)所得混合溶液分离，向滤液中加水，析出固体，干燥后得到浅色木质素。

7、步骤(1)所述酸性低共熔溶剂包含氢键受体和氢键供体；氢键受体与氢键供体的摩尔比为1～3：0.5～3。

8、所述氢键受体包括氯化胆碱、甜菜碱、尿素、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵中的至少一种。

9、所述氢键供体包括对甲苯磺酸、甲酸、草酸中的至少一种。

10、步骤(1)所述木质纤维素原料为木材、竹材和禾草类原料中的至少一种。

11、步骤(1)所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量含量为0.1％～100％。

12、步骤(1)所述木质纤维素原料与酸性低共熔溶剂的质量比为1：5～50。

13、步骤(1)所述过氧化氢溶液与木质纤维素原料的质量比为0.1～10：1。

14、步骤(1)所述加热的温度为50～90℃；时间为15～180min。

15、步骤(2)所述混合溶液与水的质量比为1：1～50。

16、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

17、(1)本发明提供的提取浅色木质素方法中，所选用的酸性低共熔溶剂和过氧化氢溶液成本低，无毒或低毒，可循环回用，既降低了化学药品的用量又减轻了后续的污染处理负担，经济简单，环保压力低。

18、(2)本发明提供的提取浅色木质素方法，生产成本低、工艺操作简便，反应在常压烧瓶中即可完成，对于设备要求极低。

19、(3)本发明提供的提取浅色木质素方法，反应条件温和，需要的反应温度低、反应时间短，可以一步法快速提取浅色木质素。

20、(4)本发明提供的提取浅色木质素方法，获得的浅色木质素纯度更高且无毒无害，提取的木质素得率高，反应高效率。

技术特征：

1.一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述酸性低共熔溶剂包含氢键受体和氢键供体；氢键受体与氢键供体的摩尔比为1～3：0.5～3。

3.根据权利要求2所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：所述氢键受体包括氯化胆碱、甜菜碱、尿素、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵中的至少一种。

4.根据权利要求2所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：所述氢键供体包括对甲苯磺酸、甲酸、草酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述木质纤维素原料为木材、竹材和禾草类原料中的至少一种。

6.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量含量为0.1％～100％。

7.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述木质纤维素原料与酸性低共熔溶剂的质量比为1：5～50。

8.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述过氧化氢溶液与木质纤维素原料的质量比为0.1～10：1。

9.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(1)所述加热的温度为50～90℃；时间为15～180min。

10.根据权利要求1所述酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法，其特征在于：步骤(2)所述混合溶液与水的质量比为1：1～50。

技术总结
本发明属于木质素分离及其高值化利用技术领域，公开一种酸性低共熔溶剂联合过氧化氢一步提取浅色木质素的方法。本发明通过将酸性低共熔溶剂、过氧化氢与木质纤维素原料混合后一锅法反应，然后加水析出得到浅色木质素。本发明既实现了一步直接提取浅色木质素，又未破坏了木质素核心的苯环结构，解决了提取浅色木质素生产成本高、工艺操作复杂、化学药品毒性大、反应条件要求高、效率低的问题。

技术研发人员：徐峻,周生涛,朱师云,张伟,应广东
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/25