凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法技术

本发明专利技术公开了凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，该方法以Sephadex G-10葡聚糖凝胶为固定相，使用体积浓度为10～60％的甲醇水溶液为流动相，在流速为0.1～0.7mL/min条件下对木质素降解产物中单苯环类化合物进行洗脱分离，木质素降解产物进样量为柱体积的0.05～0.1倍，流动相用量为柱体积的0.75～1.5倍，当洗脱时间达到80～300min时，开始收集木质素降解产物中单苯环类化合物60～250min。该分离方法与传统的溶剂萃取、膜分离等方法相比，不仅能同时保证单苯环类化合物的高回收率和高纯度，而且对于木质素降解的任何一种方法产生的单苯环类化合物都可以分离出来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木质素降解产物的分离方法，具体涉及一种凝胶柱层析分离技术对木质素降解产物中单苯环类化合物的分离方法。
技术介绍
随着化石能源的快速消耗和环境问题的日益严峻，寻找可再生生物能源已经迫在眉睫。木质素是自然界中唯一可再生的芳香族化合物，具有资源丰富、价格低廉等特点。木质素降解可得到单苯环类化合物，再经过加氢脱氧可以制备液体燃料，因此，木质素降解产物中的单苯环类化合物是制备生物质能源的重要原料。但木质素的降解产物非常复杂，除了单苯环类化合物以外，还存许多低聚物。因此，需要将单苯环类化合物与其它木质素降解产物进行分离。目前，将木质素降解产物中的单苯环类化合物与其它物质进行分离的方法主要有溶剂萃取法，Melek用氯仿-乙醇混合溶剂反复萃取白杨木在蚁酸条件下的催化液化产品至无色。萃取液60℃下旋转真空蒸发浓缩后获得生物油。收集总油49.4％(MelekY，EnergyConversionandManagement，2004)。Minowa用丙酮提取木质素的降解产物，但并没有分离出单苯环类化合物，获得重油的产率介于22％～32％之间(MinowaT，BiomassandBioenergy，1998)。Kang等采用连续萃取的方法将碱木质素水热液化产物中的单苯环类化合物与弱极性物质、水溶性物质(小分子量的有机酸、醇等)进行分离(KangS,Ind.Eng.Chem.Res.2011)，但这些都没有报道单苯环类化合物的回收率和产物纯度。萃取膜分离法也能用于将单苯环类化合物与木质素降解产物中的聚合物进行分离，例如Werhan等采用有机溶剂纳米过滤膜DuraMemTM500、DuraMemTM900、PuraMemTM280和PuraMemTMS380将木质素氧化降解产物中的香草醛和香草酸甲酯与二聚体、三聚体等较大分子量的聚合物进行分离，但当单苯环类化合物的回收率为98％时，二聚体中的34.3％，三聚体中的56.6％以及其它聚合物的58.5％同时进入到回收的单苯环类化合物中，说明该分离方法回收的单苯环类化合物的纯度较低(WerhanH,J.Membr.Sci.2012)。凝胶柱层析分离方法按照被分离物分子大小进行分离，它的最大特点是对分离物的极性无限制，分离效率高，能分离不同分子量的化合物，并容易实现工业化。凝胶柱层析分离方法目前主要应用于生物的分离，还没有应用于木质素降解产物的分离报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对以上问题，提供一种凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，获得既具有高回收率又具有高纯度的单苯环类化合物，其中单苯环化合物的回收率和纯度分别超过93％和81％。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，包括以下步骤：(1)将葡聚糖凝胶加入12倍体的水中溶胀12h，将溶胀后的凝胶均匀地填装在玻璃柱内制成凝胶层析柱；(2)将木质素降解产物用盐酸调整pH至3，搅拌1h，过滤，滤液用氢氧化钠调整pH至10备用；(3)将步骤(2)中调整pH后的滤液注入凝胶层析柱，然后向凝胶层析柱注入流动相，对木质素降解产物进行洗脱分离，使单苯环类化合物从木质素降解产物中洗脱出来；所述流动相为甲醇水溶液；所述流动相pH为9～13。优选地，所述葡聚糖凝胶为SephadexG-10葡聚糖凝胶。优选地，所述调整pH后的滤液注入量为柱体积的0.05～0.1倍。优选地，所述流动相中甲醇的体积浓度为10～60％；流动相的用量为柱体积的0.75～1.5倍。优选地，所述流动相pH为10～12。优选地，所述流动相的流速为0.1～0.7mL/min。优选地，当洗脱时间达到80～300min时，开始收集单苯环类化合物60～250min。本专利技术进一步优选以SephadexG-10葡聚糖凝胶为固定相，使用pH为9～13体积浓度为10～60％的甲醇水溶液为流动相，在流速为0.1～0.7mL/min条件下对木质素降解产物中单苯环类化合物进行洗脱分离，木质素降解产物进样量为柱体积的0.05～0.1倍，流动相用量为柱体积的0.75～1.5倍，当洗脱时间达到80～300min时，开始收集木质素降解产物中单苯环类化合物60～250min。本专利技术与现有技术相比具有如下突出优点和效果：1、本专利技术采用凝胶层析柱分离木质素降解产物中的单苯环类化合物，相对于有机溶剂萃取法，避免了大量使用有机溶剂，同时避免了使用有机溶剂萃取后，有机溶剂分离的步骤，具有工艺简单的特征；2、本专利技术的分离方法的原理是根据分离产物的分子量的范围进行，由于单苯环类化合物的分子量相差不大，因此，适应面广，对于木质素降解的任何一种方法产生的单苯环类化合物都可以分离出来。3、采用本专利技术方法分离得到的单苯环类化合物能同时保证高的回收率和纯度，克服了其他分离方法获得的单苯环化合物回收率和纯度不能同时满足的缺陷。附图说明图1为实施例1～4所用的木质素降解产物(即分离原料)的液相色谱图。图2为实施例1所进行的SephadexG-10层析柱分离获得的单苯环类化合物的液相色谱图。图3为实施例1分离前后的质谱图。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但实施例并非对本专利技术保护范围的限制。回收率和纯度分别比按以下公式计算：回收率(％)＝m1/m2×100(1)其中m1和m2分别是分离前后单苯环类化合物的质量；纯度(％)＝A1/A2×100(2)其中A1和A2分别是分离后产物液相谱图中单苯环类化合物峰和总液相谱图的峰面积。实施例1将葡聚糖凝胶SephadexG-10在12倍体积的水中溶胀12h，将溶胀后的凝胶均匀地填装在玻璃柱内制成凝胶层析柱；将木质素降解产物用盐酸调节pH＝3，搅拌1h，过滤，滤液加入NaOH，调节pH至10后注入凝胶层析柱，进样量为柱体积的0.05倍，然后向凝胶层析柱注入pH＝10.5的体积浓度为40％的甲醇水溶液流动相进行洗脱分离，流动相的用量为柱体积的1.5倍，洗脱流速为0.5mL/min，在洗脱时间为120min时开始收集单苯环类化合物60min。分离获得的产物中单苯环类化合物的回收率为103％，纯度为88％。图1为本实施例所用的分离原料即木质素降解产物的液相色谱图，单苯环类化合物为保留时间6.25～35min之间，分离获得已确定的单苯环类化合物主要包括:1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将葡聚糖凝胶加入12倍体的水中溶胀12h，将溶胀后的凝胶均匀地填装在玻璃柱内制成凝胶层析柱；(2)将木质素降解产物用盐酸调整pH至3，搅拌1h，过滤，滤液用氢氧化钠调整pH至10备用；(3)将步骤(2)中调整pH后的滤液注入凝胶层析柱，然后向凝胶层析柱注入流动相，对木质素降解产物进行洗脱分离，使单苯环类化合物从木质素降解产物中洗脱出来；所述流动相为甲醇水溶液；所述流动相pH为9～13。

【技术特征摘要】
1.凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，其特征在
于包括以下步骤：
(1)将葡聚糖凝胶加入12倍体的水中溶胀12h，将溶胀后的凝胶均匀地
填装在玻璃柱内制成凝胶层析柱；
(2)将木质素降解产物用盐酸调整pH至3，搅拌1h，过滤，滤液用氢
氧化钠调整pH至10备用；
(3)将步骤(2)中调整pH后的滤液注入凝胶层析柱，然后向凝胶层析
柱注入流动相，对木质素降解产物进行洗脱分离，使单苯环类化合物从木质素
降解产物中洗脱出来；所述流动相为甲醇水溶液；所述流动相pH为9～13。
2.根据权利要求1所述的凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化
合物的方法，其特征在于，所述葡聚糖凝胶为SephadexG-10葡聚糖凝胶。
3.根据权利要求1所述的凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学青，欧阳新平，赵颖，陈静，庞煜霞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44