【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于木質素分離及其高值化利用，更具體地，本專利技術涉及一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法。
技術介紹
1、隨著工業化和全球化的快速推進，化石燃料的過度使用不僅引發了能源短缺問題，還對生態系統造成了重大損害。面對資源枯竭和生態惡化的雙重壓力，開發可持續的可再生資源變得尤為迫切。木質素是自然界中僅次于纖維素的第二大天然高分子材料，廣泛存在于植物細胞中。我國林業資源豐富，由于林業產業的迅猛發展和木材加工技術的持續進步，木材的利用率得到顯著提升，但農村地區仍有大部分松木、楊木和桉木在砍伐季節被隨意堆放的現象。不僅占據寶貴的土地資源，還可能引發病蟲害和火災等安全隱患。此外，還會引發環境破壞、生物多樣性降低以及土壤養分流失等一系列環境問題。松木、楊木和桉木的隨意堆放還導致生物資源的浪費，并破壞森林中的微生物生態，影響了土壤養分的循環和土壤的物理化學性質。松木、楊木和桉木的木質纖維素主要由三部分構成：纖維素含量在35％至45％之間、半纖維素含量在20％至40％之間、木質素含量在15％至30％之間。為了提升松木、楊木和桉木木質纖維素的經濟價值，可以通過將纖維素進行酶解和發酵，生產出多種生物基材料和化學品；半纖維素可以轉化為糠醛、糠醇等生物化學品；木質素則可以轉化為芳香族化合物和基于木質素的材料。為了實現這些組分的經濟價值最大化，關鍵在于尋找一種高效的方法分離得到木質素。作為一種天然的抗氧化活性物質，木質素在食品工業、化妝品、保健品等領域具有廣泛的應用前景。此外，木質素的合理加工與轉化能獲得眾多類型的燃料、化學品和材料，是實現其高價
2、提取松木、楊木和桉木木質素主要通過稀酸、堿溶劑和有機溶劑等傳統溶劑。這些溶劑雖然能夠有效溶解木質素，但其提取過程復雜，且存在設備腐蝕、易揮發和毒性大等缺點，這些因素都可能降低商業盈利能力。低共熔溶劑作為一種綠色高效的預處理方法，受到了廣泛關注。低共熔溶劑具有生物相容性、可生物降解、成本低且環保等特點，這些特性極大地促進了其在生物質預處理中的應用。低共熔溶劑是由至少一個氫鍵供體和一個氫鍵受體組成的共晶混合物，通常為透明液體，其特征是在溫和條件下具有低凝固點。根據不同的氫鍵供體，低共熔溶劑可以分為酸基低共熔溶劑預和醇基低共熔溶劑。酸基低共熔溶劑通過其酸性成分催化木質素模型化合物中的β-o-4鍵斷裂，導致木質素的解聚。然而，這種類型的低共熔溶劑在處理過程中可能會導致木質素的縮合反應，形成c-c鍵，從而影響木質素的進一步利用。相比之下，醇基低共熔溶劑通過捕獲由酸催化裂解產生的不穩定c2-醛來穩定反應中間體，形成c2-縮醛，從而抑制木質素的縮合反應。這種類型的低共熔溶劑通常不會改變木質素的化學結構，保持木質素的原有特性。現有技術公開了一種木質纖維主要組分清潔分離的方法，使用酸、醇和氫鍵受體制備三元低共熔溶劑，木質素的提取率50～65％，提取率較低，且沒有進一步研究木質素的顏色及其拓展應用。
3、木質素的深色限制了其在高價值領域的應用，因此從木質纖維素中提取淺色木質素具有重要的研究和應用價值。淺色木質素因其較好的光學性能和較低的分子量，展現出在化妝品、紫外線吸收劑等領域的應用潛力。通過三元低共熔溶劑提取的淺色木質素，不僅提高了木質素的應用范圍，還有助于提升相關產品的市場競爭力。
4、現有技術公開了一種酸性低共熔溶劑聯合一元醇降低木質素顏色的方法，用酸性低共熔溶劑和一元醇混合，其中所述氫鍵受體為芐基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、氯化膽堿中的至少一種，所述氫鍵供體為甲酸、乙酸、乳酸中的至少一種，雖然實現了淺色木質素的提取，但使用氫鍵供體的種類會導致木質素縮合反應，提取率顯著降低。
5、因此，開發一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，不僅能夠提高木質素的提取率，且提取木質素為淺色，拓展木質素在高附加值領域的應用，對于推動木質素資源的可持續利用和生物精煉技術的發展具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術旨在克服現有技術的不足，提供一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，提高木質素的提取效率，且提取木質素為淺色。
2、因此，本專利技術的目的是提供一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法。
3、為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案：
4、本專利技術保護一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，包括以下步驟：
5、s1.將兩種氫鍵供體和氫鍵受體混合，加熱混合形成透明均一液體，得到三元低共熔溶劑；
6、s2.將木質素原料與s1制備得到的三元低共熔溶劑混合反應；
7、s3.將無水乙醇加入s2得到的固液混合物攪拌，過濾得到濾液，沉淀分離得到木質素；
8、其中，所述兩種氫鍵供體為乙二醇和馬來酸；
9、所述氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比為1：0.5～9：0.2～8；
10、步驟s2中所述反應的溫度為80～150℃；
11、步驟s2中所述反應的時間為0.5～6h。
12、本專利技術提供了一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，一方面提取木質素為淺色，有效拓展木質素在高附加值領域的應用，另一方面相比于傳統的二元酸基低共熔溶劑，有效避免反應時木質素的縮合，提高木質素的提取率，且該方法操作簡單，且整個提取過程對環境友好。
13、提升木質素的提取效率與所選用的低共熔溶劑密切相關，不同的低共熔溶劑在溶解木質素方面表現出不同的能力，從而導致提取率存在明顯差別。馬來酸不僅具有良好的溶解性和生物可降解性，在作為低共熔溶劑的組分時為其提供良好的溶解性能，對環境保護和可持續發展具有積極意義，而且具有良好的酸性和反應活性，可以與其它組分發生多種化學反應，形成特定供能的衍生物。同時，馬來酸的加入有利于促進木質素的溶解，保護木質素的結構。酸性較弱的馬來酸可以提取出較低的聚合度和較高的羧基化程度的木質素。同時加入乙二醇作為另一種氫鍵供體，避免反應時木質素縮合，提高木質素的提取率。
14、乙二醇和馬來酸在低共熔溶劑提取木質素的過程中，通過增強溶解能力、協同效應以及保護木質素芐基和防止木質素縮聚等機制，有助于提取淺色木質素，提高木質素的收率。例如，chen等人(science?advances,2017.)發現馬來酸類的hydrotrope多元酸不僅具有酸催化的能力，同時可協助溶解木質素的能力；cai等人(green?chemistry,2020.)提出通過將木質素分子中cγ位的羥基轉化為羧酸基團，從而有效維持木質素的淺色特性。
15、如果氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比中，馬來酸的含量遠多于乙二醇的含量，會導致合成的三元低共熔溶劑的粘度過大，且提取所得的木質素顏色過深。相反，如果馬來酸的含量遠小于乙二醇的含量，會導致木質素的提取率過低。
16、專利技術人發現在一定的溫度和時間進行提取木質素的反應，可以進一步提高木質素的提取率。因為如果反應溫度過低或反應時間過短，會導致木質素的提取效率不理想。相反，若反應溫度過高或時間過長，不僅會本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氫鍵受體為氯化膽堿、甜菜堿或薄荷醇中的一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比為1：2～5：2～6。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比為1：3：0.2～4。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述加熱的溫度為120℃～130℃。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述反應的溫度為100～130℃。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述反應的時間為1～3h。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述木質素原料和三元低共熔溶劑的質量比為1：5～1：20。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中所述沉淀的具體步驟為：將去離子水加入固液混合物沉淀。
10.根據權利要求9所
...【技術特征摘要】
1.一種三元低共熔溶劑提取淺色木質素的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氫鍵受體為氯化膽堿、甜菜堿或薄荷醇中的一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中所述氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比為1：2～5：2～6。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中所述氫鍵受體、乙二醇和馬來酸的摩爾比為1：3：0.2～4。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中所述加熱的溫度為120℃～130℃。
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳理恒，譚嘉棋，鄭嘉怡，秦延林，邱學青，林緒亮，涂仕強，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：
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