一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法技术

技术编号:15701741 阅读:173 留言:0更新日期:2017-06-25 15:27
本发明专利技术涉及一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法。本发明专利技术在高温高压反应釜,通过亚临界乙醇法从毛竹中提取木质素;然后将乙醇木质素和无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中反应;最后采用砂芯漏斗进行固液分离。本发明专利技术亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素的优势在于提取的乙醇木质素的得率较高,而且解聚条件较为温和简单,解聚率高且酚类化合物的相对含量较高。

Method for extracting lignin with high depolymerization property by subcritical ethanol method

The invention relates to a method for extracting lignin with high depolymerization property by subcritical ethanol method. The present invention in an autoclave, extracting lignin from bamboo by supercritical ethanol method; then Ethanol Lignin and ethanol added SLP micro autoclave reaction; the sand funnel for solid-liquid separation. The invention of subcritical ethanol extraction of high lignin depolymerization characteristics has the advantage of extracting Ethanol Lignin depolymerization and higher yield, more moderate, the relative content of depolymerization rate is high and higher phenolic compounds.

【技术实现步骤摘要】
一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法
本专利技术涉及木质素的高效提取的方法,具体地说,是一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法。
技术介绍
由于石油等化石燃料地匮乏,加之环境污染越来越严重,越来越多的人们关注于绿色能源的开发与利用,而木质素作为大自然中仅次于纤维素储量第一的木质纤维素,它主要存在于木材和农作物秸秆等非木材中,由于其复杂的分子结构和聚集态结构,虽然其在合成树脂和表面活性物质等领域有一定的研究成果,但仍未获得与石油化学品性价比相媲美的产品,可以说,木质素高附加值及能源利用技术仍处于起步阶段。随着木质素高效利用研究的深入开展,以木质素为原料降解制备生物油或酚类物质成为了另一研究热点。亚/超临界流体作为最近热门趋势,具有溶解性强,扩散性好、易于控制等优点。而乙醇能够溶解大部分有机物,且产生大量氢自由基,过量氢自由基的存在能够起到稳定木质素β-醚键均裂形成自由基的作用。研究表明,亚/超临界乙醇解聚木质素能够有效提高解聚产品收益,拓宽其应用领域,这一发现对亚临界乙醇法提取高得率和高活性的木质素具有重要指导意义。目前将木质素大分子解聚成小分子单体的方法有很多,主要分为生物解聚,物理解聚和化学解聚法。生物质降解得到的非水相液态产物称为生物油,主要由含有羰基、羧基和酚羟基等官能团的含氧化合物组成。木质素降解产生的生物油可以用于制备液体燃料以及酚、酸、醛、酯等化学品。木质素降解制备生物油的原料一般为含有木质素的生物质,如木质纤维素,或者是工业木质素副产物,以及其它方法提取的木质素。木质素液化降解产物复杂,当前的研究内容主要是:以木质素液化生物油为目标产物,探讨各种工艺参数对于生物油产率及组成的影响,探究可能的降解反应机理。对于木质素降解的工艺条件进行了一系列探索。选择合适的液化剂是木质素液化降解的关键。近年来,随着人们对超临界技术的普遍关注,采用超临界技术液化木质素或者生物质成为研究的热点。常用的超临界溶剂有超临界水、超临界甲醇、超临界乙醇等。Saisu等分别选用水、水-苯酚的混合物作为溶剂,研究了木质素在超临界条件下的液化。研究认为,木质素在超临界水中首先发生溶剂化作用,其次进行水解和脱烷基化反应,最终导致木质素降解小分子片段的产生。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提供了一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法为实现以上目的,本专利技术是通过以下技术方案来实现的:步骤一:制备乙醇木质素。将竹子切片去节,去皮,粉碎,丙酮抽提,自然风干后,经过球磨,得到粒径为20~60目的竹粉。以(竹粉原料+Pd/C催化剂):乙醇溶液为1:20在高温高压釜(KFC-0.5)中,反应时间为60min,反应温度为85~200℃,记录反应压力,得到混合物,通过G4型砂芯漏斗过滤,得到固体残渣和木质素溶液,木质素溶液于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8h,采用G5型砂芯漏斗过滤,固体经过24小时的冷冻干燥得到乙醇木质素。称量乙醇木质素的质量,计算得率。步骤二:乙醇木质素的解聚。将0.6g乙醇木质素样品和30mL无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中,设置反应温度为180℃和240℃,反应时间为4h,记录反应压力。按照实验设定条件进行反应,结束后将反应釜快速冷却至室温,然后采用G5型的砂芯漏斗进行固液分离,采用异丙醇和四氢呋喃洗涤至溶液无色。固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量确定固相残焦得率。液相产物用异丙醇定容至100mL,取适量置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重。最后,取定容后的液相产物,先用异丙醇稀释再用无水硫酸钠除水,后经有机过滤膜过滤,得到的液相产物进行气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)分析,得到其中酚类产物的相对含量。本专利技术是将乙醇木质素通过亚临界乙醇法并加入Pd/C催化剂,从毛竹中提取高解聚特性的乙醇木质素,其中得率是获得的木质素的质量与理论上毛竹中木质素的质量的比值,而解聚特性的大小主要通过乙醇木质素在亚临界条件下解聚的解聚率和解聚产物中的酚类产物相对含量大小进行判断的。本专利技术提取的乙醇木质素的得率较高,而且解聚条件较为温和简单,解聚率高且酚类化合物的相对含量较高。具体实施方式以下提供本专利技术亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法的具体实施方式,共提供3个实施例,但本专利技术不限于所提供的实施例。实施例1首先,将球磨过筛后的竹粉,取竹粉20g和Pd/C催化剂0.2g于高温高压釜(KFC-0.5)中,加入400mL的乙醇溶液(70%的95%无水乙醇),设定反应时间为60min,反应温度为160℃,记录反应压力为0.8MPa,得到的混合物通过G4型砂芯漏斗过滤,得到固体残渣和木质素溶液,木质素溶液于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8h,采用G5型砂芯漏斗过滤,固体经过24h的冷冻干燥得到乙醇木质素。称量乙醇木质素的质量,计算得率。然后,将0.6g乙醇木质素和30mL无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中,设置反应温度为240℃,反应时间为4h,记录反应压力为7.5MPa。按照实验设定条件进行反应,结束后将反应釜快速冷却至室温,采用G5型的砂芯漏斗进行固液分离,固相产物采用异丙醇和四氢呋喃洗涤至无色。固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量确定固相残焦得率。液相产物用异丙醇定容至100mL,取40mL倒入一次性塑料培养皿中,置于50oC恒温干燥箱烘干至恒重。最后,取定容后的液相产物,先用异丙醇稀释再经过无水硫酸钠除水,后经有机过滤膜过滤,得到的液相产物进行气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)分析,得到其中酚类产物的相对含量。实施例2将球磨过筛后的竹粉,取竹粉20g和Pd/C催化剂0.2g于高温高压釜(KFC-0.5)中,加入400mL的乙醇溶液(70%的95%无水乙醇),设定反应时间为60min,反应温度为180℃,记录反应压力为1.5MPa,得到的混合物通过G4型砂芯漏斗过滤,得到固体残渣和木质素溶液,木质素溶液于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8h,采用G5型砂芯漏斗过滤,固体经过24h的冷冻干燥得到乙醇木质素。称量乙醇木质素的质量,计算得率。然后,将0.6g乙醇木质素和30mL无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中,设置反应温度为240℃,反应时间为4h,记录反应压力为7.5MPa。按照实验设定条件进行反应,结束后将反应釜快速冷却至室温,采用G5型的砂芯漏斗进行固液分离,固相产物采用异丙醇和四氢呋喃洗涤至无色。固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量确定固相残焦得率。液相产物用异丙醇定容至100mL,取40mL倒入一次性塑料培养皿中,置于50oC恒温干燥箱烘干至恒重。最后,取定容后的液相产物,先用异丙醇稀释再经过无水硫酸钠除水,后经有机过滤膜过滤,得到的液相产物进行气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)分析,得到其中酚类产物的相对含量。实施例3将球磨过筛后的竹粉,取竹粉20g和Pd/C催化剂0.2g于高温高压釜(KFC-0.5)中,加入400mL的乙醇溶液(70%的95%无水乙醇),设定反应时间为60min,反应温度为200℃,记录反应压力为2.5MPa,得到的混合物通过G4型砂芯漏斗过滤,得到固体残渣和木质素溶液,木质素溶液于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8h,采用G5型砂芯本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法,其特征在于:首先,将毛竹经过去节、去皮、粉碎、抽提、球磨后得到的竹粉置于高温高压反应釜中,设定反应时间,改变提取的温度从85℃~200℃,加入催化剂,在乙醇溶液中进行实验,通冷却水降温至合适温度,取出混合物,用G4型砂芯漏斗趁热过滤;然后,将滤液经过旋转蒸发至5~10 mL,将其置于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8 h,沉淀析出后,采用G5型砂芯漏斗过滤,固体经过24小时的冷冻干燥得到乙醇木质素;接着,将0.6 g乙醇木质素和30 mL无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中,设置反应温度为180 ℃和240 ℃,反应时间为4 h,记录反应压力;按照实验设定条件进行反应,结束后将反应釜快速冷却至室温;最后,采用G5砂芯漏斗进行固液分离;固相产物采用异丙醇和四氢呋喃洗涤至无色,固相产物置于50 ℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量确定固相残焦得率;液相产物用异丙醇定容至100 mL,取40 mL倒入直径为9 cm的一次性塑料培养皿中,置于50 ℃恒温干燥箱烘干至恒重。

【技术特征摘要】
1.一种亚临界乙醇法提取高解聚特性木质素方法,其特征在于:首先,将毛竹经过去节、去皮、粉碎、抽提、球磨后得到的竹粉置于高温高压反应釜中,设定反应时间,改变提取的温度从85℃~200℃,加入催化剂,在乙醇溶液中进行实验,通冷却水降温至合适温度,取出混合物,用G4型砂芯漏斗趁热过滤;然后,将滤液经过旋转蒸发至5~10mL,将其置于pH值为2.0的酸性去离子水中静置8h,沉淀析出后,采用G5型砂芯漏斗过滤,固体经过24小时的冷冻干燥得到乙醇木质素;接着,将0.6g乙醇木质素和30mL无水乙醇加入SLP型微型高温高压反应釜中,设置反应温度为180℃和240℃,反应时间为4h,记录反应压力;按照实验设定条件进行反应,结束后将反应釜快速冷却至室温;最后,采用G5砂芯漏斗进行固液分离;固相产物采用异丙醇和四氢呋喃洗涤至无色,固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量确定固相残焦得率;液相产物用异丙醇定容至100mL,取40mL倒入直径为9cm的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭大亮王林芳邹成夏新兴童树华
申请(专利权)人:浙江理工大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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