通过使含木质素的浆料经受电场纯化木质素的方法技术

本发明专利技术涉及纯化包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的方法，例如盐/离子消耗、和/或降灰、和/或脱硫、和/或游离糖消耗、和/或VOC消耗或分级方法，优选通过脱水。还公开了能够由所述方法获得的木质素或木质素衍生物及其用途。

Method for purifying lignin by making an lignin containing slurry undergo an electric field

The invention relates to a purification method including wood slurry or lignin derivatives or their combinations, such as salt / ion consumption, and / or ash reduction and / or desulfurization, and / or free sugar consumption, and / or VOC consumption or grading method, preferably by dehydration. Lignin or lignin derivatives that can be obtained by the process are also disclosed and their use.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过使含木质素的浆料经受电场纯化木质素的方法
本专利技术涉及纯化方法，例如包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的盐/离子消耗(depletion)、和/或降灰(ashreduction)、和/或脱硫、和/或游离糖消耗和/或VOC消耗、或分级(分馏，fractionate)，优选通过脱水。还公开了能够从所述方法获得的木质素或木质素衍生物及其用途。
技术介绍
来自森林生物质或木质纤维素材料的木质素可被回收并用作用于进一步转化、改性的有价值的原材料，或者以所获得的天然形式被使用。第一个问题是从木质纤维素材料中移除木质素。在纸浆硫酸盐法中，可从黑液中移除木质素。商业LignoBoost方法已经表现出对生产经纯化的木质素是有效的。然而，该产品仍含有灰分(无机化合物)、离子、和有机材料，其对中间或最终产品可为有害的。例如，对于碳纤维生产，木质素中的灰分含量和半纤维素含量应优选越低越好。从硫酸盐制浆方法中移除和生产经纯化的木质素的商业方法(也称为LignoBoost方法)公开在US2008047674A中(来自黑液的木质素)。该文献公开了从黑液分离木质素的方法，包括如下步骤：用酸沉淀、脱水、悬浮、pH调节、和置换洗涤和最终脱水。US2008051566A(来自含木质素的液体木质素/使用少量的酸的木质素的浆料沉淀)中公开了改进的版本，其进一步包括添加硫酸盐化合物或硫酸根离子的步骤。进一步的文献表现出沉淀木质素的不同变化，例如在WO10143997A1中(通过使用废气从黑液沉淀木质素的方法)和在US2010041879A(从黑液回收低钠含量木质素燃料的方法)可用多种方法从黑液移除木质素，然而最常见的方法是与洗涤和脱水步骤的组合的中和并沉淀木质素。重复所述步骤可降低灰分、离子和半纤维素的量，但会有少量存在且可能以化学方式与木质素结合。重复洗涤也会降低产率(yield)，因此增加成本。特别地，低硫含量的木质素是高度有利的(highinterest)，但难以从以硫酸盐纸浆方法制得的黑液获得。CN103709414A进一步公开了制备单分散液态碱性木质素分子的方法和它们的应用，凭借使用碱溶性的木质素、二氧化硅沉淀(Shensilicondioxide)、氧化钙杂质、纳滤纯化、反渗透富集、催化裂解技术以生产液态的液体碱性木质素分子。此外，WO2012156880涉及通过使浆料经受电场而纯化含纤维素(例如微原纤化纤维素)的浆料的方法，例如盐/离子消耗和/或游离糖消耗，优选通过脱水。仍存在这样的技术问题：从得自黑液方法或类似方法或侧流(sidesream)的木质素中移除灰分和离子，且特别是硫。虽然酸化和随后的洗涤和脱水步骤以一个或多个序列重复，但不足以有效移除灰分和离子的最后部分，这对于生产高质量的经纯化的木质素是必要的。对于高质量木质素，当在525℃测量时，灰分含量应为<1.0％且更优选<0.5％。另一个要求是该方法应为无溶剂的，虽然本专利技术的应用不限于此。可缩放且可集成的低成本和可成本有效地以批次或连续模式运行的方案是另一个先决条件(pre-requisition)。因此存在这样的需要：改进的纯化包含木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的方法，例如盐/离子消耗、和/或降灰、和/或脱硫、和/或游离糖(包括碳水化合物、聚合糖)消耗和/或VOC消耗、或分级，优选通过使用脱水)方法。
技术实现思路
通过根据第一方面提供纯化包含木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的方法，例如盐/离子消耗、和/或降灰、和/或脱硫、和/或游离糖消耗、和/或VOC(挥发性有机化合物)消耗、或分级，优选通过使用脱水，本专利技术解决了一个或多个上述问题，其中所述方法包括以下步骤：a)提供包含木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料，b)使浆料经受电场，诱导(induce)浆料的液体及其极性的(极子，polar)分子、物质(种，species)或组分(例如离子)流动，任选地与压力和/或吸力组合，c)将所述液体与木质素或木质素衍生物或与发源于(emanatefrom)所述木质素物质两者的级分(fraction)分离，因此获得液体被消耗的经纯化或分级的木质素或木质素衍生物或中间体木质素产物，任选地以浆料的形式。本专利技术还根据第二方面提供木质素或木质素衍生或中间体木质素产物，其根据第一方面的方法脱水。本专利技术还根据第三方面提供能够通过根据第一方面的方法获得的木质素或木质素衍生物或中间体木质素产物。本专利技术还根据第四方面提供根据第二或第三方面的木质素或木质素衍生物或中间体木质素产物的用途，其用于生产热量、香草醛、乙基香草醛、双酚，作为化学原料，用在碳纤维、活性炭中，用在导电纤维或膜中、用在药品、复合物、电子产品、食物、碳化的木质素、粘合剂、发泡体或络合试剂中、或作为化学合成中的材料的用途。优选使用10-200V电压的电场，优选10-200V。提高电压典型地提高水提取速率(waterextractionrate)。最佳值是当所产生的电场的电流密度和电压梯度处于最大的可允许的水平。还可对浆料施加压力、超声、溶剂、混合和/或热量以便进一步改进浆料的纯化，例如盐/离子消耗、和/或降灰和/或脱硫和/或游离糖消耗和/或VOC消耗，优选当使用脱水时。可在已经施加电场和已经开始浆料脱水之后施加压力。这是因为在施加压力之前提高浆料的干含量(drycontent)可为优选地。另一个可能是施加机械压力同时，在E场(电场)中具有较弱的脱水。然而这当然取决于被处理的浆料的干含量。具体实施方式在整个说明书中表述“木质素”意在包含可在根据第一方面的方法中使用的任意木质素。木质素可以是来自多种木质纤维素材料的经研磨的木质(wood)-木质素、有机溶剂型木质素、亚硫酸盐木质素、碱性木质素、蒸汽爆破木质素(steamexplosionlignin)、酸水解木质素。优选地，所述木质素为碱性木质素。其可例如为硫酸盐木质素(Kraftlignin)。除了硫酸盐木质素外，还可使用所述方法纯化其他类型的木质素，例如天然木质素、二烷木质素(dioxianelignin)或酶释放的木质素。优选可通过使用EP1794363中公开的方法获得木质素。不限于硫酸盐木质素或包含木质素的液体悬浮体，当然还可包括木质素磺酸盐(衍生自硫酸盐木质素、SodaAQ和亚硫酸盐制浆)、以离子液体或基于溶剂的方法获得的木质素级分、化学改性的木质素级分、化学活化的木质素、酶处理的木质素等。在整个说明书中表述“游离糖”意在不仅包含有单体形式的糖，还包含较小的聚合物，例如聚合的糖单体。其还包含游离碳水化合物。其还包含纳米尺寸的纤维素颗粒。不受限于任何理论，据信该纯化强化了木质素的反应性。一部分木质素在EO处理期间还可能经历了氧化。本专利技术第一方面优选的优选实施方式从从属权利要求是明显的并且其主题在下面进一步列出。根据本专利技术进一步优选的实施方式，根据本专利技术第一方面的方法还包括以下步骤：d)向经液体消耗的浆料中或在脱水期间添加洗涤液体(例如有机溶剂或水或它们的组合)，和/或pH控制试剂(例如CO2)，e)使步骤d)的浆料经受电场，诱导浆料的洗涤液体流动，优选包含电流的相对快速升高，f)从浆料中分离洗涤液体，因此获得经纯化的木质素或木质素衍生物或发源本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的纯化方法，例如盐/离子消耗、和/或降灰、和/或脱硫、和/或游离糖消耗和/或VOC消耗、或分级，优选使用脱水，其中所述方法包括以下步骤：a)提供包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料,b)使所述浆料经受电场，诱导如下流动：浆料的液体及其极性的分子、物质或组分，例如离子，任选地与压力和/或吸力组合，c)将所述液体与木质素或木质素衍生物或与发源于所述木质素物质两者的级分分离，因此获得液体被消耗的经纯化或分级的木质素或木质素衍生物或中间体木质素产物，任选地以浆料的形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 SE 1451174-51.包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料的纯化方法，例如盐/离子消耗、和/或降灰、和/或脱硫、和/或游离糖消耗和/或VOC消耗、或分级，优选使用脱水，其中所述方法包括以下步骤：a)提供包括木质素或木质素衍生物或它们的组合的浆料,b)使所述浆料经受电场，诱导如下流动：浆料的液体及其极性的分子、物质或组分，例如离子，任选地与压力和/或吸力组合，c)将所述液体与木质素或木质素衍生物或与发源于所述木质素物质两者的级分分离，因此获得液体被消耗的经纯化或分级的木质素或木质素衍生物或中间体木质素产物，任选地以浆料的形式。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括以下步骤:d)向液体被消耗的浆料中或在脱水期间添加洗涤液体、和/或pH控制试剂，所述洗涤液体例如为有机溶剂或水或它们的组合，所述pH控制试剂例如为CO2，e)使步骤d)的浆料经受电场，诱导浆料的洗涤液体流动，优选包含电流的相对快速的升高，f)从浆料中分离洗涤液体，因此获得经纯化的木质素或木质素衍生物或发源于所述经纯化的木质素或木质素衍生物两者或中间体木质素产物的级分，和g)任选地重复步骤d)-f)，优选重复至少3次。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过电渗透进行脱水。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于使用具有10-200V、优选10-100V电压的电场，其中所述电压可是AC或DC或两者的组合。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于还施加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：I海斯卡宁，K巴克福克，V盖德利斯，J西达拉维休斯，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI