[发明专利]一种离子液体液化秸秆的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质综合利用领域，特别涉及一种利用离子液体液化秸秆的方法。

背景技术

随着可持续发展的要求和人们环保意识的增强，可生物降解的环境友好产品的研制与开发越来越受到国际的关注和重视。秸秆作为一种天然的可再生的资源，日益引起人们的广泛关注。目前，我国秸秆主要用途是造纸、饲料、还田及作为燃料使用，完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，对秸秆的利用率很低。秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，含有大量以羟基为代表的活性基团，但是由于结构中大量存在的纤维素的晶体结构，一般认这类生物质是难熔的，难以通过加热和加压等方式进行加工，影响了它的应用。有研究发现，秸秆液化后产品具有热流动性，能够用作粘合剂、聚氨酯塑料等新型高分子材料的原料。因此开发和利用这种含量丰富的可再生资源具有重大的现实意义和广阔的发展前景。

目前的液化方法主要有两类：高温高压液化方法和在催化剂作用下的低温液化方法。不管是高温高压液化方法还是低温液化方法，目前都是将原材料粉碎后直接用苯酚、多元醇或环状碳酸酯等有机溶剂进行液化。高温高压液化方法需要在高温高压下进行，不易操作，且需要消耗大量的能源；低温液化方法需要采用酸性或碱性催化剂，对设备具有一定的腐蚀性，对环境污染严重。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，我们进行了大量的研究，结果发现可以采用离子液体对秸秆进行液化，可以大大降低液化的难度，解决了残渣率低和液化条件温和不能兼得的问题。以秸秆为原料一方面解决了液化条件苛刻、溶剂用量大及设备的腐蚀问题，另一方面为秸秆的利用找到了新的出路，提高了秸秆的利用率，实现了可持续发展。

本发明提供的方法为：以秸秆为原料，离子液体为液化试剂，在常压下于70～150℃反应0.5～24h。当溶液的颜色由无色变为褐色时，反应停止。产物真空抽滤，不溶物在105℃干燥至恒重。离子液体与液化产物可以通过向其中加入乙腈/乙酸乙酯进行分离，再进行精制，可以实现离子液体的循环利用。

所述离子液体和秸秆的质量比为1∶1～50∶1。

其中液化秸秆的离子液体是由烷基咪唑、烷基吡啶、季铵盐等构成的单核及双核含氮化合物与阴离子构成(由于季铵盐型离子液体在高温下不稳定，所以使用较少)。结构通式为：

其中构成离子液体的阴离子为：卤离子，氯铝酸离子，羧酸根，取代或非取

代的芳基磺酸盐、芳基二磺酸盐，磷酸酯盐。

所述的方法，其中使用油浴加热。

所述的方法，离子液体与液化产物可以通过向其中加入乙腈/乙酸乙酯进行分离，再进行精制，可以实现离子液体的循环利用。

本发明具有以下优点：

1.原料来源丰富，环保；

2.本发明使用室温离子液体，液化条件温和，对设备腐蚀性小，提高了液化效率，降低了液化残渣率；

3.离子液体性能稳定，可重复利用，环境友好；

4、本发明提供的方法获得的液化产物可以直接用于制备粘合剂、聚氨酯泡沫塑料等新型高分子材料。

具体实施方式

本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的前提下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

所用离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯([bmin]Cl)

实施方法为：将10g[bmin]Cl和0.5g秸秆加到三口烧瓶中，在N₂下搅拌油浴加热至100℃，反应一段时间，当溶液的颜色由无色变为紫褐色时，停止反应，将混合物在反应温度或者稍低温度下抽滤，即可得液化产物。残渣在105℃下干燥至恒重，可到液化产率为95％。

实施例2～4

实施方法为：按照与实施例1相同的实验步骤，但是使用不同离子液体/秸秆质量比，结果表1所示。

表1不同质量的秸秆在离子液体中液化的结果

实施例5～7

实施方法为：按照与实施例1相同的实验步骤，但是使用不同的离子液体，结果如表2所示。

表2秸秆在不同离子液体中的液化