一种木质纤维脱木质素的方法

本发明涉及生物质精炼，具体涉及一种木质纤维脱木质素的方法。

背景技术：

1、木质纤维是多糖(纤维素和半纤维素)和多酚(木质素)聚合物骨架的集合体，是自然界中最丰富的可再生碳资源。多糖骨架(通常含部分木质素)可以作为纸浆纤维用于造纸，也可以进一步加工成高价值纤维材料和其他化学品。多糖和多酚骨架通过复杂的化学共价键或非共价键相互作用紧紧缠绕在一起，使得木质纤维结构稳定、致密、耐腐蚀，而通过脱木素工艺可以去除木质纤维中的木质素，从而获得多糖聚合物。

2、然而，传统的脱木素工艺不可避免会造成多糖聚合物的过度解构，总多糖的损失一般会达到60％以上(相对于原料中各组分)，且通常需要使用硫酸盐、亚硫酸盐、亚氯酸盐等含氧化硫或氯的处理试剂，这些试剂在高温下易挥发产生刺鼻或有毒的氧化硫或氧化氯气体以及容易形成有毒有害废液，环境污染问题比较严重，应用受到了很大限制。

3、cn 106948207 a公开了一种植物纤维的碱性盐溶液氧化体系蒸煮脱木素制浆方法，通过采用碱性的氢氧化物或氧化物(例如：氢氧化钠、氧化钠等)联合有机化合物盐(例如：甲酸钠、乙酸钠、磷酸氢二钠等)水溶液在高压高温(温度150℃以上)条件下处理木质纤维原料，该方法可以保留较完整的纤维素及较大部分的半纤维素，而且降低了体系中硫元素和氯元素的浓度，但该方法存在反应条件苛刻、对设备要求高、会产生不易回收的有毒有害废液、生产安全较难保证等问题。

4、因此，开发一种操作简单、反应条件温和、可以实现木质素的部分脱除、多糖聚合物的损失少、不会产生刺激性气体以及有毒有害废液的木质纤维脱木质素方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种木质纤维脱木质素的方法。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种木质纤维脱木质素的方法包括以下步骤：

4、将氯化胆碱与脂肪二醇或/和脂肪羧酸制成共熔物，再将木质纤维原料加入共熔物中进行脱木质素处理，再进行固液分离，固体物即为脱木质素产物。

5、优选地，所述氯化胆碱、脂肪二醇或/和脂肪羧酸的摩尔比为1:1.8～2.2。

6、优选地，所述脂肪二醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇中的至少一种。

7、优选地，所述脂肪羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙醇酸、乳酸、3-羟基丁酸、3-羟基戊酸、4-羟基戊酸中的至少一种。

8、进一步优选地，所述脂肪羧酸为乙酸、丙酸、丁酸、草酸、丙二酸、乙醇酸、乳酸中的至少一种。

9、优选地，所述共熔物为氯化胆碱-脂肪羧酸共熔物、氯化胆碱-脂肪二醇-脂肪羧酸共熔物中的一种。

10、优选地，所述共熔物中的羟基、羧基的摩尔比为1:0.1～10。

11、进一步优选地，所述共熔物中的羟基、羧基的摩尔比为1:0.2～4。

12、优选地，所述共熔物在温度为40℃～90℃的条件下制成。

13、优选地，所述木质纤维原料、共熔物的质量比为1:5～40。

14、进一步优选地，所述木质纤维原料、共熔物的质量比为1:6～30。

15、优选地，所述木质纤维原料的大小规格为5mm～50mm×1mm～20mm×0.5mm～5mm。

16、优选地，所述脱木质素处理在常压、温度为80℃～120℃的条件下进行，处理时间为4h～46h。

17、进一步优选地，所述脱木质素处理在常压、温度为90℃～110℃的条件下进行，处理时间为4h～15h。

18、优选地，所述脱木质素处理在搅拌机转速为60r/min～180r/min的搅拌状态下进行。

19、优选地，所述固液分离得到的固体物还进行过洗涤处理。

20、优选地，所述洗涤处理采用的洗涤溶剂为乙醇/丙酮-水混合溶剂。

21、优选地，所述乙醇/丙酮-水混合溶剂中的乙醇/丙酮的体积分数为30％～70％。

22、优选地，所述洗涤处理的次数为多次，洗涤至洗液呈中性。

23、本发明的原理：本发明利用氯化胆碱与脂肪二醇或/和脂肪羧酸之间的氢键、范德华力等相互作用力将二者制成共熔物，再基于氢键作用、溶剂高渗透性和质子酸协同催化作用等作用对木质纤维原料进行脱木素处理，并可以通过调节脂肪二醇和脂肪羧酸的种类或/和共熔物体系中羧基(-cooh)和羟基(-oh)的摩尔比来调控多糖聚合物的保留率。

24、本发明的有益效果是：本发明的木质纤维脱木质素方法可以在温和条件(常压低温)下脱除木质纤维原料中的部分木质素，而对多糖聚合物的作用则相对较弱，可以保留较多的多糖聚合物和α-纤维素，操作过程中不易产生带刺激性气味的气体，溶剂体系的性能易调控(传统脱木质素工艺存在多糖聚合物保留带来的体系物化性质不易控制的问题)，且溶剂体系可再生循环利用，该方法在生物质精炼领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种木质纤维脱木质素的方法，其特征在于，包括以下步骤：将氯化胆碱与脂肪二醇或/和脂肪羧酸制成共熔物，再将木质纤维原料加入共熔物中进行脱木质素处理，再进行固液分离，固体物即为脱木质素产物。

2.根据权利要求1所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述氯化胆碱、脂肪二醇或/和脂肪羧酸的摩尔比为1:1.8～2.2。

3.根据权利要求1所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述脂肪二醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇中的至少一种；所述脂肪羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙醇酸、乳酸、3-羟基丁酸、3-羟基戊酸、4-羟基戊酸中的至少一种。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述共熔物为氯化胆碱-脂肪羧酸共熔物、氯化胆碱-脂肪二醇-脂肪羧酸共熔物中的一种。

5.根据权利要求4所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述共熔物中的羟基、羧基的摩尔比为1:0.1～10。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述共熔物在温度为40℃～90℃的条件下制成。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述木质纤维原料、共熔物的质量比为1:5～40。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述脱木质素处理在常压、温度为80℃～120℃的条件下进行，处理时间为4h～46h。

9.根据权利要求1～3中任意一项所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述固液分离得到的固体物还进行过洗涤处理。

10.根据权利要求9所述的木质纤维脱木质素的方法，其特征在于：所述洗涤处理采用的洗涤溶剂为乙醇/丙酮-水混合溶剂。

技术总结本发明公开了一种木质纤维脱木质素的方法，其包括以下步骤：将氯化胆碱与脂肪二醇或/和脂肪羧酸制成共熔物，再将木质纤维原料加入共熔物中进行脱木质素处理，再进行固液分离，固体物即为脱木质素产物。本发明的木质纤维脱木质素方法可以在温和条件下脱除木质纤维原料中的部分木质素，而对多糖聚合物的作用则相对较弱，可以保留较多的多糖聚合物和α‑纤维素，操作过程中不易产生带刺激性气味的气体，溶剂体系的性能易调控，且溶剂体系可再生循环利用，该方法在生物质精炼领域具有广阔的应用前景。技术研发人员：武书彬,周士乐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：2024/6/13