[发明专利]一种制备尺寸可控的木质素微球的方法

说明书

本申请公开了一种制备尺寸可控的木质素微球的方法，包括构建低共熔溶剂体系步骤、采用低共熔溶剂体系处理木质纤维原料步骤、分离反应体系获得木质素微球步骤；其中，通过调节低共熔溶剂体系中水的用量，来实现木质素微球尺寸可控的制备。本申请在较低温度下可实现木质素的高效脱除，同时在木质素回收过程制备成微球；与常规方法相比，制备方法简单、得率高，并可实现木质素微球尺寸可控的大规模制备，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及木质纤维原料清洁分离和高效利用领域，具体涉及一种尺寸可控的木质素微球的制备方法。

背景技术

目前，化工原料多来源于石油炼制，随着石油资源的日益减少，以及石油基材料不可降解性引发的环境污染等问题，迫使人类寻求清洁、可降解的新型原料。木质纤维生物质是地球上储量最为丰富的可再生资源，利用木质纤维原料炼制材料、燃料和化学品是石油替代战略的重要选项。木质素是木质纤维素生物质的主要组分之一，也是自然界最丰富的芳香化合物，其具有可再生、易降解、储量高等优点。全球每年产生约5000万吨工业木质素废弃物(主要来自制浆造纸和生物质炼制)，然而其中只有2％得到有效利用，绝大部分被焚烧，因此寻求高效木质素应用途径，有利于提高木质纤维生物质的利用价值和利用率。

木质素微球(包括纳米级和微米级)是一类木质素的聚合物，其在生物基材料、分散剂、吸附剂、药物载体等领域具有良好应用前景。目前，木质素微球的研究仍处于起步阶段，这主要是因为其制备方法繁琐，且得率低。常规的木质素微球制备工艺包括透析法(溶剂交换法)、机械法、注射法、滴液法等，通过这些方法能够获得稳定分散的纳米级木质素微球，因而在复合材料、分散剂等领域具有应用前景。对木质素进行改性，改变其亲疏水性，然后通过上述方法制备，则能够获得大尺寸的微米级木质素球，其具有易回收的特点，可用于废水处理等领域。然而，无论何种制备方法，其都有内在的缺点。例如，在透析法、注射法和滴液法中，首先需要分离获得木质素，而后将木质素溶解在有机溶剂中，再进行透析、注射或滴液。同时，有机溶剂的残留也限制了其应用范围；此外，上述方法木质素微球得率较低，只能够实验室规模进行，难以进行规模化应用。因此，寻求一种更为简单、高效的木质素微球制备方法，是其工业化的关键。

发明内容

针对现有木质素微球制备方法繁琐和制备量少的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种制备尺寸可控的木质素微球的方法，在木质素分离过程中制备成为微球，且尺寸可控。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种制备尺寸可控的木质素微球的方法：包括构建低共熔溶剂体系步骤、采用低共熔溶剂体系处理木质纤维原料步骤、分离反应体系获得木质素微球步骤；其中，通过调节低共熔溶剂体系中水的用量，来实现木质素微球尺寸可控的制备。

在所述的低共熔溶剂体系中，氢键受体和1，4-丁二醇的摩尔比为1∶0.5～5，氢键受体和1，4-丁二醇的摩尔之和与路易斯酸的摩尔比为50～200∶1；水占体系的质量比为10％-40％。

所述的氢键受体选自氯化胆碱、甜菜碱；所述路易斯酸选自氯化铝、氯化铁、硫酸、氯化锌。

所述的氢键受体、1，4-丁二醇和路易斯酸按照比例混合后，加入水，在50-100℃加热溶解，并不断搅拌直至形成澄清、均一的低共熔溶剂体系。

所述的制备尺寸可控的木质素微球的方法，步骤如下：

1)氢键受体、1，4-丁二醇和路易斯酸按照比例混合后，加入水，加热溶解直至形成均一、澄清的低共熔溶剂体系；

2)取木质纤维原料与低共熔溶剂体系混合后，于80-140℃下反应；反应结束后，向体系中加入丙酮溶液(丙酮与水体积比为1∶1)，充分搅拌后，过滤使固液分离，获得预处理物料和预处理液；

3)对上述预处理液进行旋转蒸发，去除其中的丙酮，使木质素沉析，所获得的木质素经水洗后，冷冻干燥获得木质素微球；