用于处理含木质素物质的溶剂制造技术

含木质素物质如木浆、蔗渣和其它植物衍生物质的处理方法，包括使含木质素物质与离子液体接触以从中提取木质素。所述离子液体合适地为取代或非取代芳基磺酸盐的取代或非取代咪唑鎓、三唑鎓、吡唑鎓、吡啶鎓、吡咯烷鎓、哌啶鎓、铵、鏻或锍盐，如二甲苯磺酸盐的离子液体盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理含木质素物质包括木质素纤维素物质的溶剂。这些物质包括植物物质和植物物质衍生物。本专利技术还涉及从含木质素物质中提取有用产品包括木质素和任选的其它产品的方法，以及由这种方法得到的产品。本专利技术还涉及所发现的适用于这些方法的新型化学物种。
技术介绍
木质素和木质素纤维素物质，这些植物产品被人类用于生产许多不同的高价值商品。然而，由农业耕种例如糖、小麦、稻米和谷物而大量生产的木质素纤维素残余物多半被认为是几乎没有价值的，并且如果不进行收集，它们通常被犁入、烧掉或丢弃。已经进行了一些努力来从这些废弃的木质素纤维素材料(生物质)中提取有用物质。这些方法的实例利用使用热和化学品的预处理，随后进行酶解，或者利用浓缩无机酸来提取可发酵的糖和木质素。衍生糖用来提供转化为温室气体中性液体燃料如乙醇的再生能源或其它有价值的工业和精细化学品的原料。预期实现该目的的方法与木材制浆方法有许多相似性，因为这些方法可以包括从纤维素中分馏和分离木质素成分，但是对生物质而言，消化条件更加极端以致还导致纤维素成分最终分解成更小的化学产物。在处理含木质素物质的已知方法包括木材制浆方法(牛皮纸制浆方法最常用)和木质素纤维素生物质处理方法方面，还有改进的余地。新型制浆方法应该·适当地利用加工好的硬木、软木和草本原料·不降解纤维素和半纤维素·优选需要与通常的传统制浆过程相比更低的温度、压力和更少的制浆次数 ·尽可能地利用已知的和经过检验的工程方法和已经针对传统制浆工艺进行改进的设备·具有小于典型纸浆厂规模的最优规模另外，所得纸浆应该·当前的终端用户可直接用其取代具有同等性能的传统纸浆·易于漂白·提供高产率·允许有价值的副产品得以回收最后，所述方法应该·具有有效、简单的化学回收系统·以极少或没有补充化学品消耗来关闭所述方法的化学循环·具有低比能消耗·通过完全不含硫来避免有恶臭的排放物·允许工艺用水在仅有最小限度排放的情况下得以完全回收·为了职业卫生和安全、产品残余、环境和其它规章及公共政策需要，采用已知的具有可忽略的或低的人类和环境毒性、不可燃并且不爆炸的化学品·如果可能，推动现有的传统制浆厂的经济、环境和其它效益。各种“有机溶剂”方法已经预期作为处理含木质素物质的牛皮纸方法的替代方案。即使这些方法中有充分满足上述标准并且在商业上可行的方法，那么也是非常少的。到目前为止，所提出的用于从废弃的木质素纤维素生物质中提取木质素的方法还具有阻止该方法进行任何商业性的有效利用的不利之处。在20世纪50年代后期，McKee(CA 631,051)开发了可以替代牛皮纸制浆方法的“有机溶剂”方法，包括在高温高压下用水和结晶盐二甲苯磺酸钠的亲水性混合物制浆。虽然该方法似乎相对于传统制浆方法而具有一些优点，但是它仍然具有许多缺陷。以这种方法，溶剂混合物中最多使用40％的盐，并且对这种亲水性体系而言，常压条件下可以达到的最高温度不比水的沸点更高。因此，为了获得足够极端的条件来将木质材料分解成木质素和其它包括糠醛和乙酸的副产物，需要在高压下实施该方法。实现该方法所需要的设备向该方法中引入了更高的成本并且设计复杂，使得难以连续实施该方法。因此，本领域中已知的用于处理含木质素物质的各种方法还有改进的余地。
技术实现思路
本专利技术涉及离子液体(优选具有芳基官能团的酸的盐)作为溶剂或添加剂来处理天然源或物质如含木质素物质，包括生物质(例如从中溶解、消化、提取和/或分离物质)的用途。因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种处理含木质素物质的方法，包括使含木质素物质与离子液体接触的步骤。优选地，所述方法还包括从含木质素物质中提取木质素进入到离子液体中、和从离子液体中回收木质素的步骤。提取木质素后的残余物质是可以进一步加工成用于转化为纸的纸浆的纤维素纤维，或者完全降解为可发酵的糖单体，或者可以称作废弃物质。根据一个实施方案，在将木质素提取进入离子液体中后从离子液体中分离纤维素纤维或废弃物质。根据本专利技术的第二方面，提供了离子液体在处理含木质素物质中的用途。根据本专利技术的第三方面，提供了通过上述方法生产的产品。预期用于本专利技术方法的特定离子液体本身是新型的，并因此根据本专利技术的第四方面，提供了包含以下组分的离子液体-取代或非取代的芳基有机酸阴离子；和-形成离子液体的无机阳离子或有机阳离子。因此，本专利技术还提供新型离子液体在处理天然物质如植物物质和植物衍生物质中的用途。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方案的方法的示意图。具体实施例方式离子液体离子液体是具有低熔点(至多100℃)的有机盐，因此其中许多在室温下是液体。使得离子液体适用于本专利技术的具体特征是它们没有蒸汽压、能够溶解宽范围的有机化合物以及其化学和物理性能的多样性。另外，离子液体是不可燃的，这使得它们适用于本申请所预期的工业应用。已经发现，除了这些有益特性，当与含木质素物质如木质素纤维素物质包括植物物质和植物物质衍生物接触时，离子液体能够渗透这些物质，并从中移除木质素。另外，通过适当地选择处理条件(例如接触时间和温度)，离子液体渗透含木质素物质的结构而分解所述物质以进一步提取构成含木质素物质的有机成分。木质素纤维素物质中残留的所有纤维素组分都得以保留。一旦从离子液体溶液中分离，纤维素组分就可以任选地分解成更小的有机化合物如己糖和戊糖，它们可以转化成燃料源如乙醇。尽管不希望受理论限制，但是预期用于这些应用的离子液体还被认为具有表面活性剂性质和/或催化能力，这使得它们尤其可用于多种实施方案。此外，当单独使用或与助溶剂一起以高浓度使用时，离子液体在高温下保持为液体而不蒸发。因此，离子液体可以用于在高温下处理含木质素物质，而不需要施加压力。某些优选的离子液体的其它优点是它们易于操作并且具有低毒性。离子液体可以是单一种类，或者可以是不同离子液体种类的混合物。离子液体可以单独使用，或者与助溶剂组合使用。合适的助溶剂包括水和有机溶剂如醇、醚、酸等。水是尤其合适的。根据一个实施方案，离子液体包含-取代或非取代芳基有机酸阴离子；和-形成离子液体的无机阳离子或有机阳离子。阴离子关于阴离子组分，术语芳基是指芳烃或芳杂环体系的单个、多核、共轭和/或稠合残基。芳基的实例包括苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、苯氧苯基、萘基、四氢萘基、蒽基、二氢蒽基、苯并蒽基、二苯并蒽基、菲基、芴基、芘基、茚基、薁基、_基、吡啶基、4-苯基吡啶基、3-苯基吡啶基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、pyrrolyl、furanyl、咪唑基、吡咯烷基、pyridinyl、哌啶子基、吲哚基、哒嗪基、吡唑基、吡嗪基、噻唑基、嘧啶基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、嘌呤基、喹唑啉基、吩嗪基、吖啶基、苯并噁唑基、苯并噻唑基等。如果在阴离子的情况下芳基是芳杂环体系，那么其在环中适当地包含1-4个杂原子和至多9个碳原子，所述1-4个杂原子相互独立地选自N、O和S。芳基有机酸阴离子的芳香族官能团可以包括任何杂原子、具有促进溶剂性能和/或相应离子液体物理性能的取代基的支化和/或环状链段。根据一个实施方案，芳基是烃(即非杂环)芳基，通常是苯基或萘基。所述芳基可以是非取代的或者是被一个或多个取代基取代的。取代基可以适当地选自烷基、烯基、炔基、芳基、卤素、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基、卤代芳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含木质素物质的方法，包括使含木质素物质与离子液体接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森阿普福尔，道格拉斯罗伯特麦克法兰，斯图尔特亚历山大福赛思，
申请(专利权)人：维里迪安化学有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]