一种利用超滤膜提取不同分子量木质素的方法与流程

本发明属于木质素分离领域，其中涉及一种利用超滤膜提取不同分子量木质素的方法。

背景技术：

造纸行业是是我国的重污染行业，其中主要来源于造纸废水，而制浆黑液占造纸工业废水排放的80％。据不完全统计，我国造纸工业制浆黑液中木质素的含量大约有3000万吨，因此从黑液中回收木质素不仅解决了废水污染问题，而且将工业排放物变废为宝，实现生物质资源的高效利用，有利于促进可持续发展。目前对于木质素的利用更多是将其直接燃烧以补充造纸行业过程中的热能损失，只有少量的木质素被用于肥料、建筑、石油和化工领域，简而言之就是木质素的高值化利用水平较低。

不同来源及分离方法获得的木质素结构差异较大，木质素高度的交联密度、结构不均一性及木质素中活性官能团含量的不同限制了木质素的高值化利用。木质素的分子量不同，其中所含有的活性基团含量也不同，因此如果能够将木质素按照分子量大小、官能团富集程度清洁高效地分离，获得多分散性降低、反应活性提高的一系列木质素特征分子群，这对于不同分子量木质素的合理应用十分必要。

技术实现要素：

针对现有的木质素结构复杂不均一问题，本发明提供一种利用超滤膜提取不同分子量木质素的方法，采用不同截留分子量的超滤膜处理黑液，然后对获得的截留液和透过液进行酸析处理，沉淀出木质素，获得不同分子量分布范围的木质素，使木质素结构性能更加均一，然后针对不用级分木质素中活性基团含量进行定向转化利用。

根据本发明的一个方面，提供了一种利用超滤膜提取不同分子量木质素的方法：

(1)杨木硫酸盐法制浆黑液经过滤除去大颗粒物质后，加入超滤设备中，首先采用截留分子量为10000的超滤膜进行超滤，期间不断搅拌，得到截留液A和透过液A1；透过液A1继续采用截留分子量为5000的超滤膜进行超滤，得到截留液B和透过液B1；透过液继续采用截留分子量为1000的超滤膜进行超滤，得到截留液C和透过液D。

(2)分别向收集的液体A、B、C、D中加入硫酸，室温下将溶液的pH值调至1.5-2.0，并不断搅拌，然后离心分离，获得不同组分的木质素，分别记为A’、B’、C’、D’。

(3)将获得的木质素组分A’、B’、C’、D’进行冷冻干燥，然后利用凝胶渗透色谱法测量木质素的分子量，获得具有不同分子量分布的木质素。

较佳的，所述步骤(1)中，取过滤后的黑液体积为200ml，搅拌速度为200-300rpm，超滤压力为0.2-0.4MPa。

较佳的，所述步骤(2)中，包括：硫酸浓度为2mol/L，温度为20-30℃，搅拌时间为1-2h，搅拌速度为300-500rpm。

得到的不同分子量木质素的分布范围分别为400-600Da，600-1000Da，1000-2000Da和2000-3000Da。

有益效果

根据本发明的提取方法利用超滤法来获得不同分子量分布的木质素，所获得的木质素分子量大小分布窄，较为均一，操作简单，耗能较少，综合生产成本低。

附图说明

图1是木质素组分A’的凝胶渗透色谱图；

图2是木质素组分B’的凝胶渗透色谱图；

图3是木质素组分C’的凝胶渗透色谱图；

图4是木质素组分D’的凝胶渗透色谱图。

具体实施方式

以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。

实施例1

900g绝干杨木装入10L立式电加热蒸煮锅，用碱量24％(以Na₂O计)，硫化度25％，固液比1:5，升温至165℃，升温时间1h，保温2-3h。反应结束后收集黑液，然后采用滤纸过滤，除去黑液中的大颗粒物质。

实施例2

(1)取实施例1中过滤后黑液200ml，加入超滤设备中，首先采用截留分子量为10000的超滤膜进行超滤，期间不断搅拌，搅拌速度200-300rpm，超滤压力为0.2-0.4MPa，得到截留液A和透过液A1；透过液A1继续采用截留分子量为5000的超滤膜进行超滤，得到截留液B和透过液B1；透过液B1继续采用截留分子量为1000的超滤膜进行超滤，得到截留液C和透过液D。

(2)分别向收集的液体A、B、C、D中加入2mol/L的硫酸，室温20-30℃下将溶液的pH值调至1.5-2.0，并不断搅拌1-2h，然后离心分离，获得不同组分的木质素，分别记为A’、B’、C’、D’。

(3)将获得的木质素组分A’、B’、C’、D’进行冷冻干燥，然后利用凝胶渗透色谱法测量木质素的分子量，获得具有不同分子量分布的木质素。

实施例3

木质素分子量的测定，测定方法如下：称取4mg乙酰化木质素样品溶解在2ml色谱级四氢呋喃中，溶解过滤，进PLgel Mixed-D(300×7.5mm，安捷伦，美国)色谱柱进行分析，进样量为10ul。淋洗液为色谱级四氢呋喃，流速1ml/min。

组分A’、B’、C’和D’的凝胶渗透色谱图分别见图1、图2、图3和图4，结果说明采用此方法可以实现硫酸盐木质素的分级分离，获得不同分子量分布的木质素，分离出的三种木质素组分A’、B’、C’和D’的平均重均分子量分别为2640g/mol、1119g/mol、700g/mol和574g/mol。

由上述实例可以看出，将超滤法和酸析法结合起来可以获得不同分子量分布范围的木质素，并且操作过程简单，所需设备及投资较少，综合生产成本低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。