[发明专利]一种电化学降解木质素制备2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供一种电化学催化氧化降解木质素制备2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的方法，属于生物质能源化工技术领域。 

背景技术

木质素是自然界中数量仅次于纤维素的第二大天然高分子材料，每年都以600万亿吨的速度再生，是极具潜力的可再生资源之一，其结构复杂，主要由三种基本结构单元（愈创木基丙基、紫丁香基丙基和对羟苯基丙基）构成的三维网状，木质素结构（Coordination Chemistry Reviews,2010,254:1854-1870）如下图所示。如果对其能有效降解，将生成许多有用的有机化合物。 

作为制浆造纸工业的主要废弃物，木质素很少会得到高效利用。随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视，对木质素的综合利用也逐渐受到了人们的关注。目前对木质素降解方法主要包括氧化降解、还原降 解、生物降解等。在环保领域中降解木质素，是为了降低废水的COD值，消除对环境的污染，避免其直接排入江河中，从而产生良好的社会效益。在木质素开发利用领域中，近期国内外学者研究表明，通过木质素的降解可以得到有用的化学产品。例如Rasha Tolba等（Journal of Electroanalytical Chemistry,2010,649:9-15）采用了IrO₂电极对木质素进行电解，所得的主要产物是香草醛和香草酸。P.PARPOT等（Journal ofApplied Electrochemistry，2000,30:727-731）采用了Pt、Au、Ni和C电极电催化降解牛皮纸木质素生成香草醛。Carmen Z.Smith等（J Appl Electrochem,2011,41:363–375）使用Ni电极，连续电降解木质素磺酸盐生成香草醛。从国内外的报道来看，电催化降解木质素所得产物多数为香草醛、香草酸等化合物，其它产物并不多见。 

本发明采用电催化氧化法降解木质素得到2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT），可以作为化石原料制备BHT方法的补充。BHT是一种多用途的不着色抗氧化剂、自由基捕捉剂、医药中间体。广泛应用于食品、橡胶、医药行业，可作为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、ABS树脂、丁基橡胶等橡胶及乳胶的抗氧剂，能有效地抑制空气氧化、热降解及铜害等，具有不污染、不着色、熔点低、 

容易混炼、不喷霜、不影响橡胶硫化的特点，适用于白色、浅色橡胶制品及泡沫制品。目前其制备主要采用化学合成法，其中60%以上的生产厂家采用甲酚与异丁烯反应生成BHT，例如中国发明专利（申请号：200610047218.8）提出，用对甲酚、异丁烯和固体催化剂进行烷基化反应制备BHT，另外除了化学合成法之外，中国发明专利（申请号：200710034897.X）提出，使用超声和热提取法在马蹄莲中提取BHT。其中化学合成法制备BHT虽得到广泛的应用，但是该方法生产成本高、能耗高、污染严重，且所用原料异丁烯易燃易爆，危险系数大。提取法制备BHT成本较高，收率较低，不易实现工业化生产。 

本发明提出一种由木质素电催化降解制备BHT的方法，不仅原料木质素来源广泛经济实惠，而且工艺技术简单易操作，具有较好的工业应用价值。 

发明内容

本发明的目的是针对当前技术存在的成本高、能耗高、污染严重等不足，提供一种电化学降解木质素制备2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的方法，该方法使用Pb/PbO₂电极作为工作电极，Cu片电极作为辅助电极，标准饱和甘汞电极作为参比电极，构成电解池，电化学降解木质素。 

一种电催化氧化降解木质素制备2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的方法，包括以下步骤： 

1)首先用NaOH溶液溶解木质素形成均相体系，再添加NaOH使体系溶液的pH=8~13，木质素的浓度为10g/L~100g/L； 

2)将配置好的木质素溶液加入到电解槽中，以Pb/PbO₂电极作为工作电极，Cu片电极作为辅助电极，标准饱和甘汞电极作为参比电极，构成电解池，加入磁子搅拌，电催化氧化降解木质素；恒电流反应0.5~5.0小时，电流密度为10mA/cm²~40mA/cm²；