[发明专利]一种降解木质素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农林生物质资源利用及处理技术领域，具体地说是一种降解木质素的方法。 

背景技术

植物主要的成分为纤维素，半纤维素和木质素。木质素是植物的骨架成分，每年都以600万亿吨的速度再生，是重要的可再生资源。在以植物纤维为原料的制浆造纸行业中，每年要从植物中分离出大约1.4亿吨的纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止超过95%的木质素仍然主要作为工业制浆的废弃物，随着废水直接排入江河，或者浓缩后烧掉，造纸黑液的排放不仅对木质素资源造成巨大浪费，同时又污染了环境。所以对其进行综合开发利用既能对经济的发展做出贡献，又能解决造纸行业的排污难题，对环境保护有重要的现实意义。 

木质素具有复杂的三维空间网络结构，主要由对羟基苯基醇（p-Hydroxyphenyl，H unit），松柏醇（guaiacyl，G unit）和芥子醇（syringyl，S unit）组成。这几种结构单元通过醚键，酯键，或C-C键等连接成稳定的复杂芳香族天然高分子聚合物。人类木质素的研究从1930年开始，但发展比较缓慢，主要原因是木质素结构复杂，且在自然环境中难以降解。但木质素有很好的分散性，阻燃性，耐溶剂性等。木质素含有多种功能基团，对其进行降解得到分子量在几百到几千之间的木质素小分子，提高其热稳定性，对其进行综合利用，有较高的利用价值。比如可以进行化学改性，开发木素型化工原料。应用在染料行业做分散剂。与短纤维混合经热塑加工合成人造板，代替脲醛树脂胶，大大降低木质地板中的甲醛含量。目前还有利用木质素苯环结构和侧链上的各种活性基团，如甲氧基、醇羟基、羰基、烷基等功能 基团表现出的缓释，螯合等性质对木质素进行改良、改性，制备各种功能性肥料，如制造缓释肥料，高效磷肥，植物生长调节剂等。 

但是，要很好的利用木质素，首先破坏其大分子的网络结构，使其降解为小分子。现有的木质素处理方法很难在保证再生木质素提取率较高的前提下获得分子量小的再生木质素。目前，提高木质素的利用率，减少造纸行业的污染物排放，保护环境已经成为各国科研人员亟待解决的问题。 

鉴于木质素降解较为困难，且易对环境造成二次污染，本发明人积极加以研究和创新，最终研发出一种降解木质素的方法，以弥补木质素降解、利用领域的不足。 

发明内容

本发明提供一种降解木质素的方法，以解决现有木质素处理方法很难在保证再生木质素提取率较高的前提下获得分子量小的再生木质素的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案： 

一种降解木质素的方法，其包括以下步骤： 

（a）在反应容器中溶解木质素处理液，所述木质素处理液为离子液体、离子液体与有机溶剂的混合体系或离子液体与水的混合体系；然后，将木质素加入到反应容器进行反应，获得反应混合液； 

（b）将所述反应混合液在搅拌条件下逐滴加入蒸馏水中； 

（c）过滤与蒸馏水混合的反应混合液，获得滤渣和滤液；滤渣为再生木质素，用热蒸馏水洗涤所述再生木质素直至洗涤液变为无色；干燥洗涤后的再生木质素得到再生木质素产物； 

（d）对步骤c所得滤液和洗涤液混合后进行减压蒸馏，除去水或其他有机溶剂，回收含有木质素降解产物的离子液体。 

进一步，步骤（a）中木质素和木质素处理液的重量比为1～6:100；离子液体与有机溶剂的混合体系，离子液体和有机溶剂的重量比为1:1；在离子液体与水的混合体系中，水和离子液体的重量比为1～ 114:6；将木质素加入到反应容器进行反应的反应温度为120～180℃，反应时间为2～3小时，直至木质素全部溶解在离子液体中。 

进一步，所述离子液体的阳离子为咪唑类有机阳离子，咪唑环上的取代基为C2-C6烷基或者烯丙基；所述离子液体的阴离子为卤族阴离子、硫酸根阴离子、磷酸根阴离子、四氟硼酸根阴离子或者硝酸根离子。 

优选的， 

离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-己基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体或1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中的一种或多种。 

进一步，将步骤d得到的含有木质素降解产物的离子液体放入真空干燥箱中在80℃条件下干燥24小时，回收供循环使用。