一种利用棉杆制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用棉杆废弃物制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法。将棉杆粉末完全溶解后过滤，调节滤液的pH值使得沉淀完全，然后加热保温一段时间，抽滤并洗涤至中性得到粗品木质素。再将粗品木质素进行溶解，加入无水亚硫酸钠和三氯化铁，调节溶液的pH值，搅拌加热进行磺化反应，过滤后得到木质素磺酸钠（粗品）。该方法充分利用废物资源、工艺简单、成本低廉、反应温度温和，制备得到具有良好应用前景抗氧化性能的木质素磺酸钠。

A method of preparing sodium lignosulfonate by using cotton rod

The invention discloses a method for preparing sodium lignosulfonate by using cotton rod waste. The cotton stalk powder is completely dissolved after filtering, adjusting the pH value of the filtrate to make complete precipitation, and then heated for a period of time, then filtered and washed to neutral from crude lignin. Then the crude lignin was dissolved, adding anhydrous sodium sulfite and ferric chloride, adjusting the pH value of the solution, stirring heating and sulfonation, and then obtaining sodium lignosulfonate (crude) after filtration. The method can make full use of waste resources, simple technology, low cost and mild reaction temperature, and prepare sodium lignosulfonate with good application prospect and oxidation resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种利用棉杆制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法
本专利技术涉及抗氧化剂
，是一种以棉杆为原料制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法。
技术介绍
自由基是带有未成对电子的分子或是离子，是生物体新陈代谢的产物。一定浓度的自由基是机体进行正常生命活动的必要条件之一，可显示出独特的生理作用，机体许多代谢过程的氧化还原反应均可产生自由基，但过多的自由基对机体则是有害的，它可以引起机体损伤变性，导致衰老、肿瘤、癌症和心脏病等疾病，产生生理病理变化，比较常见的自由基有O2-HOROORONO本专利技术涉及抗氧化剂
，是一种以棉杆为原料制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法。鉴于自由基的重要性，寻找高效、廉价、低毒甚至无毒的抗氧化剂的工作备受关注。目前国内食品中常用的抗氧化剂大多数都是合成的，如商用抗氧化剂丁基羟基茴香醚（BHA）、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等，虽然具有较强的抗氧化性，但却具有各种各样潜在的副作用以及对人体的酶系统有毒害作用，因此，从植物中寻找天然、高效、低毒抗氧化剂成为抗氧化剂研发的一个必然趋势。研究发现，在一定条件下，木质素磺酸钠具有较好的自由基清除和抗氧化能力、抗癌变、抗诱变以及提高某些动物体内蛋白质利用率等生物活性，可以抑制纤维素的自然氧化和解聚，因此具有被广泛应用于食品、化妆品行业和医疗行业的潜力。因此，研究新型、安全、稳定、天然的抗氧化性物质对人们的生活极为重要。棉杆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中木质素大约占到25%。作为世界最大的产棉国，中国每年副产棉杆约3000万吨，然而，现状是大部分棉杆都以粉碎还田、焚烧或者废弃等简单方式处理，没有进行资源化利用。棉杆的产量是棉花的4-6倍，在其形成过程中耗费大量的水、肥、土、热等资源，而我国人均资源紧缺，新疆地处干旱地区，面临结构性缺水和生态环境脆弱的客观局限，棉杆应该被就地高效高附加值转化利用，避免简单处理带来的资源浪费和环境污染问题。因此，以从棉杆中将木质素分离出来并制备得到木质素磺酸钠，作为一种天然的抗氧化剂，将具有十分重要的应用价值。近年来由公开文献报道了一些利用农作物秸秆制备得到木质素磺酸钠的生产方法，我们查到以下一些中国专利：1.专利号CN102690423A报道了以农作物秸秆生产乙醇的残留物为原料生产木质素磺酸钠的方法，其主要特征为：将农作物秸秆生产乙醇的残留物（含水率90%）进行过滤净化，然后经蒸发浓缩装置蒸发浓缩，加氢氧化钠调pH值，加入亚硫酸钠，一定温度下进行反应，之后喷雾干燥得到木质素磺酸钠产品，并将其用作混凝土减水剂。2.专利号CN102140173A报道了一种利用亚硫酸钠芦苇制浆黑液生产木质素磺酸钠的方法。将芦苇采用碱性亚硫酸钠法蒸煮，蒸煮液中包含亚硫酸盐离子SO32-和OH-，控制pH10，得所需亚硫酸钠芦苇制浆黑液。再将亚硫酸钠芦苇制浆黑液提取、蒸发浓缩、喷雾干燥得到木质素磺酸钠。3.专利号200910036955.1公开了一种以麦草碱木质素为主要原料，制备高磺化度木质素磺酸钠的方法。将麦草碱木质素在常压、65~75℃水浴加热条件下进行自由基降解反应，然后滴加醛类物，在微波辐射条件下反应10~20分钟，再加入含20~50重量份磺化剂水溶液，在300~1200W微波功率条件下反应1.0~2.5小时，制备了一种具有较高磺化度的木质素磺酸钠。上述专利所报道的优点在于原料的废物利用，然而方法中的蒸发、浓缩、微波辐射和磺化改性工艺耗能、耗时，木质素磺酸钠生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以农业废弃物——棉杆为原料制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法。与其它以农作物废弃物为原料或制浆黑液和造纸废液为原料制备磺酸钠的方法相比，本方法工艺简单，成本低廉，所制备的磺酸钠可满足抗氧化剂的要求。为达到上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：1.粗品木质素的制备：称取20g棉杆粉末于烧杯中，加入热水将可溶物初步溶解，再加入5mL~40mL5%~30%的碱性溶液，50℃~100℃下加热12~36h，使棉杆粉末中的木质素溶解，过滤。调节滤液的pH，使得木质素沉淀完全，再于50~100℃下加热保温20~100min，抽滤，并洗涤至中性，将沉淀烘干，得到粗品木质素。2.木质素磺酸钠的制备：将粗品木质素放入适量水中，加入1mL~10mL5%~30%的碱性溶液使之溶解，再加入5~15g无水亚硫酸钠和0.05~5g的三氯化铁，用稀硫酸调节溶液的pH，控制反应体积小于100~200mL，将溶液转至250mL三颈烧瓶中，搅拌升温至50~150℃，磺化反应2~8小时，冷却，静置，过滤，将滤液烘干可得到木质素磺酸钠（粗品）。附图说明图1木质素、木质素磺酸钠（粗品）和木质素磺酸钠（成品）的红外光谱图2木质素磺酸钠（粗品、成品）、Vc对Fe3+的还原能力图3木质素磺酸钠（粗品、成品）、Vc和复合抗氧剂对油脂过氧化值的测定图4木质素磺酸钠（粗品、成品）、Vc对亚硝酸根离子的清除率图5木质素磺酸钠（粗品、成品）、Vc对羟基自由基的清除率图6木质素磺酸钠（粗品、成品）、Vc对超氧阴离子自由基的清除率图7VC和木质素磺酸钠（粗品、成品）对DPPH图8木质素磺酸钠（粗品）对•OH、O2−、DPPHNO2-的清除效果比较。具体实施方式实施例1，棉杆为原料的木质素磺酸钠按下述方法得到：第一步，称取20g棉杆粉末于烧杯中，加入热水将可溶物初步溶解，再加入5mL~40mL5%~30%的碱性溶液，50℃~100℃下加热12~36h，使棉杆粉末中的木质素溶解，过滤；第二步，调节滤液的pH，使得沉淀完全，再于50~100℃下加热保温20~100min，抽滤，并洗涤至中性，将沉淀烘干，得到粗品木质素；第三步，将粗品木质素放入适量水中，加入1mL~10mL5%~30%的碱性溶液使之溶解，再加入5~15g无水亚硫酸钠和0.05~5g的三氯化铁，用稀硫酸调节pH，控制反应体积小于100~200mL，将溶液转至250mL三颈烧瓶中，搅拌升温至50~150℃，磺化反应2~8小时，冷却，静置，过滤，将滤液烘干可得到木质素磺酸钠（粗品）。实施例2，棉杆为原料的木质素磺酸钠按下述方法得到：称取20g棉杆粉末于烧杯中，加入热水将可溶物初步溶解，再加入5mL或40mL5%或30%的NaOH溶液，50℃或100℃下加热12h或36h，使棉杆粉末中的木质素溶解，过滤。用硫酸调节滤液的pH，使得沉淀完全，再于50℃或100℃下加热保温20min或100min，抽滤，并洗涤至中性，将沉淀烘干，得到粗品木质素。将粗品木质素放入适量水中，加入1mL或10mL5%或30%的NaOH溶液使之溶解，再加入5g或15g无水亚硫酸钠和0.05g或5g的三氯化铁，用稀硫酸调节pH，控制反应体积小于100~200mL，将溶液转至250mL三颈烧瓶中，搅拌升温至50℃或150℃，磺化反应2h或8h，冷却，静置，过滤，将滤液烘干可得到木质素磺酸钠（粗品）。实施例3，作为上述实施例的优化，实施例3的碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或氨水。实施例4，与上述实施例的不同之处在于，实施例4的第二步中用硫酸或盐酸或硝酸调节溶液的pH使得沉淀完全。实施例5，作为上述实施例的优化，实施例5的第三步中将粗品木质素放入适量水中，加入1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用棉杆废弃物制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法，其特征在于按下述步骤制备得到：将20 g棉杆粉末用热水进行初步溶解，再加入10 mL ~40 mL 5% ~30%的碱性溶液，50℃~100℃下加热12~36 h，使棉杆粉末中的木质素溶解，过滤； 调节滤液的pH，使得沉淀完全，再于50~100℃下加热保温20~100 min，抽滤，并洗涤至中性，将沉淀烘干，得到粗品木质素；将粗品木质素放入适量水中，加入1 mL ~15 mL 5% ~30%的碱性溶液使之溶解，再加入5~15 g无水亚硫酸钠和0.05~5 g的三氯化铁，用稀硫酸调节pH，控制反应体积小于100~200 mL，搅拌升温至50~150℃，磺化反应2~8小时，冷却，静置，过滤，将滤液烘干可得到木质素磺酸钠（粗品）。

【技术特征摘要】
1.一种利用棉杆废弃物制备抗氧化剂木质素磺酸钠的方法，其特征在于按下述步骤制备得到：将20g棉杆粉末用热水进行初步溶解，再加入10mL~40mL5%~30%的碱性溶液，50℃~100℃下加热12~36h，使棉杆粉末中的木质素溶解，过滤；调节滤液的pH，使得沉淀完全，再于50~100℃下加热保温20~100min，抽滤，并洗涤至中性，将沉淀烘干，得到粗品木质素；将粗品木质素放入适量水中，加入1mL~15mL5%~30%的碱性溶液使之溶解，再加入5~15g无水亚硫酸钠和0.05~5g的三氯化铁，用稀硫酸调节pH，控制反应体积小于100~200mL，搅拌升...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾永明，张宏喜，耿莉莉，
申请(专利权)人：昌吉学院，
类型：发明
国别省市：新疆,65