[发明专利]一种从纤维原料中制备高羧基含量的氧化木质素的方法

说明书

本发明公开一种从纤维原料中制备高羧基含量的氧化木质素的方法，在有机溶剂‑水二元介质中，在不超过100℃的条件下，在密闭反应器中，以碱性过氧化氢工艺从纤维原料中制备氧化木质素。本发明的方法可以减低纤维原料中木质素的溶出温度，使木素产品获得更多的羧基；另外，通过控制反应体系的氧化性，本发明制备的木素产品色泽较浅，大大扩大了木素产品的应用范围。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种维原料中制备高羧基含量的氧化木质素的方法。

背景技术

纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。目前纤维原料全质利用的主要途径是通过生物质精炼实现组分分离，再对各组分进行高值化利用。木质素是自然界中唯一可再生的芳香族化合物，应用潜力巨大(金永灿,谷峰.木质素清洁高效分离研究进展[J].中国造纸,2019,038(006):65-72.)。

目前，以生物质精炼、利用木质素为目的的木质素分离的工艺主要有：1)制浆导向的组分分离(烧碱法、硫酸盐法、低沸醇法、甲酸法等)。此类方法是目前最主要的木质素分离方法，木质素提取率较高。但烧碱法，硫酸盐法，低沸醇法反应条件剧烈，通常需要大于140℃的反应温度。而酸法对纤维原料中的碳水化合物降解严重，同时设备损耗大。2)以制糖导向的组分分离(弱酸、弱碱预处理，酸、碱爆破预处理，有机溶剂预处理等)，该类方法条件温和但木素脱除率较低。(Schutyser W,Renders T,Van Den Bosch S,et al.Chemicalsfrom lignin:an inerplay of lignocellulose fractionation,depolymerisation,andupgrading.Chemical Society Reviews,2018,47(3):852)3)离子液体法分离木质素。该类方法成本高，且同样需要高温长时间剧烈反应。(Leskinen T,King A W T,Argyopoulos DS.Fractionation of lignocellulose materials with ionic liquids.Springer,Dordrecht Heidelberg Newyork London,2014)4)生物酶解法分离木质素。该类方法同样存在成本高的缺点，同时生物酶解反应工艺控制要求严格，大规模生产难度大。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中的技术问题，本发明提出了一种从纤维原料中制备高羧基含量的氧化木质素的方法，减低纤维原料中木质素的溶出温度，使木素产品获得更多的羧基基团；另外，通过控制反应体系的氧化性，本发明制备的木素产品色泽较浅，大大扩大了木素产品的应用范围。

为实现上述目的，本发明提出了一种从纤维原料中制备高羧基含量的氧化木质素的方法，在有机溶剂-水二元介质中，在不超过100℃的条件下，在密闭反应器中，以碱性过氧化氢工艺从纤维原料中制备氧化木质素。

具体地，所述有机溶剂-水二元介质中，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、丁砜、二氧六环、乙二醇、1,3二氧杂环戊烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的任意一种或几种的组合。

具体地，在碱性过氧化氢工艺中，化学品用量为：过氧化氢3-50％、氢氧化钠用量3-30％、过氧化氢稳定剂用量0.5-3％、螯合剂0.5-3％，以上化学品用量均为相对于绝干物料的质量百分比，反应体系浓度为1-30％，所述反应体系浓度为反应体系里所有固形物的质量除以总质量，例如，10g绝干重量的细料，设定反应体系为20％，则体系总重为10/20％＝50g，根据工艺设定和药液浓度，可以算出需要加入的总的药液质量为Ag，根据细料干度可以求出细料中的水分Bg，则补充50-A-B-10的水即可实现反应体系浓度为20％。。

所述过氧化氢稳定剂包括硅酸钠、DTPMPA、HEDP中的任意一种或几种的组合，上述物质对过氧化氢在碱性环境下有稳定作用；所述螯合剂包括DTPA、EDTPMA中的任意一种或两种，上述物质对铁锰铜有螯合作用。

优选地，所述过氧化氢稳定剂为硅酸钠，所述螯合剂为DTPA。