[发明专利]利用超声波提高木质素磺酸盐酚羟基含量的方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于提高木质素磺酸盐反应活性的领域，特别涉及一种利用超声波提高木质素磺酸盐酚羟基含量的方法和应用。 

背景技术

木质素磺酸盐是自然界含量第二丰富的生物质资源木质素的衍生物。三维网状天然大分子，自然界含量丰富，可生物再生。作为天然芳香化合物的最大来源，具有许多重要用途，包括作为苯酚取代物制备酚醛树脂，或经改性制备天然表面活性剂和金属离子吸附剂。由于作为酸性造纸制浆工业的主要废弃物和污染物，因此木质素磺酸盐价格低廉，供应充足。因此，拓宽其利用范围，提高其利用价值，对解决环境污染和保护生态环境具有重大意义。 

酚羟基是木质素磺酸盐最重要的活性基团，木质素磺酸盐的应用范围和利用价值很大程度上取决于其酚羟基含量的大小。木质磺酸盐改性制备天然表面活性剂是其高值化利用的主要内容。当前，木质素磺酸盐酚羟基与烷基化试剂（如卤代烷）缩合，在木质素大分子上引入亲油烷基链，是提高其表面活性的主要方法。木质素磺酸盐酚羟基的含量越高，烷基化反应的活性越大，越利于在木质素磺酸盐大分子上引入烷基链。文献1（U.S PAT NO4739040,Douglas G.Naae,Recovering hydrocarbon with surfactants from lignin,1988）报道，高温高压条件下，通过CO或者H₂还原降解木质素磺酸盐，提高木质素磺酸盐的酚羟基含量，再进行烷基化反应得到亲油性能良好的木质素磺酸盐表面活性剂。反应条件苛刻，需要在高温高压条件下进行，过程使用CO等剧毒易爆气体，且反应时间长，不利于实现工业化。 

木质素磺酸盐含有特殊的苯酚结构，可以取代或部分取代苯酚合成酚醛树脂，且酚羟基的含量越高，可取代苯酚的百分含量越高。木质素对酚类物质的替代率取决于木质素的化学反应活性。国内外学者对此进行了大量的研究：文献2（Mingcun Wang,Mathew Leitch,Chunbao Xu.Synthesis of phenol-formaldehyde resol resins using organosolv pine lignins.European Polymer Journal.45(2009)3380-3388）报道利用木质素的有机溶剂提取物取代石油基苯 酚合成生物质基酚醛树脂，替代率25～75%之间。考虑到树脂的实际应用性能，最佳替代率为50%。中国专利（CN1632030，复合型酚醛树脂胶生产方法）公开了木质素磺酸盐与甲醛、苯酚反应制备酚醛树脂。由于木质素磺酸盐没有活化处理，活性基团含量低，导致木质素对苯酚的替代率不高。 

木质素磺酸盐分子结构特殊，兼备酚羟基和一定碳链长度的醇羟基（抓手），可单独螯合金属离子，或者制备成凝胶螯合金属离子，作为金属离子螯合剂用于污水处理或金属离子感应器用于环境监测。文献3（Durga Parajuli,Katsutoshi Inoue,Keisuke Ohato,eta al.Adsorption of heavy metals on crosslinked lignocatechol a modified lignin gel[J].Reactive&Functional Polymers62(2005)129-139）报道以木质素、邻二苯酚和甲醛交联反应成木质素凝胶。该木质素凝胶利用木质素和邻二苯酚的酚羟基作为螯合基团有效地吸附Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)金属离子。 

木质素磺酸盐自然丰度高，可生物再生，且来源于酸性造纸制浆工业，价格低廉，供应充足，是天然芳香化合物的巨大来源，在石油资源日益枯竭的大趋势下具有尤为重要的战略作用。但是木质素磺酸盐具有如下不足之处：①木质素磺酸盐复杂的三维网状高分子结构使其重要的活性基团酚羟基被缠绕封闭，由于空间位阻的原因，不利于传质和反应；②重要反应活性基团酚羟基的含量低，反应活性低，限制了它的应用范围和使用价值。 

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用超声波提高木质素磺酸盐酚羟基含量的方法。 

本发明的另一目的在于提供通过上述方法得到的酚羟基含量提高的木质素磺酸盐。 

本发明的再一目的在于提供上述方法和上述木质素磺酸盐的应用。 

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用超声波提高木质素磺酸盐酚羟基含量的方法，包含以下步骤： 

（1）将木质素磺酸盐溶解在水中，调节其pH值为0～4，搅拌使木质素磺酸盐充分分散或溶解，得到木质素磺酸盐溶液；