[发明专利]从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法

说明书

本发明公开一种从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法，涉及农业废弃资源的高值化利用技术领域。所述从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法包括以下步骤：将木质纤维素原料和混合溶剂混合，加入硫酸，于130～160℃下搅拌加热至形成反应浆液，冷却后过滤，并用所述混合溶剂洗涤滤渣，干燥得纤维素；收集滤液和洗涤液并混合，加入硫酸至硫酸浓度为0.5～3.0wt％后，于170～190℃下反应形成反应液，冷却后加水沉析，过滤并用水洗涤滤渣，干燥得木质素；其中，所述混合溶剂为有机溶剂和水的混合物。本发明旨在提供一种分离纤维素和木质素的方法，该方法可以获得高纯度的纤维素和木质素并提高木质素的得率。

技术领域

本发明涉及资源与环境技术领域，具体涉及农业废弃资源的高值化利用，特别涉及一种从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法。

背景技术

随着煤炭和石油等化石燃料的快速消耗和人们环保意识的逐渐增强，寻找可再生的清洁资源已成为世界各国普遍关注的焦点。生物质资源以其来源丰富、再生速度快、温室气体排放量少等优点已成为研究热点。木质纤维素类生物质原料是自然界中最为丰富的含碳生物质资源，主要由纤维素(22～42％)、半纤维素(12～27％)和木质素(11～30％)这三种组分组成，这些组分不仅可以转化为能源燃料及高附加值化学品，还可以通过生物、物理或化学的方法获得各种可再生的生物基材料。

在生物质的三种主要组分中，纤维素的结构最为简单且含量最高，由葡萄糖单元聚合而成，可以直接水解为D-葡萄糖或转化为改性纤维素，然后进一步转化为其他精细化学品，可用作制备葡萄糖、微晶纤维素、纳米纤维素、醋酸纤维素、5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸等具有广泛用途的化工产品；木质素是世界上储量第二丰富的天然高分子物质，也是自然界中唯一提供可再生芳基化合物的非化石资源，木质素已被认为是合成芳香化合物的潜在原料，有望广泛应用于油田化学品、合成树脂、橡胶补强剂、香兰素和建材助剂等方面。

但由于木质纤维素类生物质原料结构紧密复杂，直接转化利用不仅困难，而且产物组成复杂，后处理繁琐，效率极低，造成了资源的极大浪费。将木质纤维素原料的主要组分进行高效分离是其被充分利用的重要前提。由于木质纤维素原料具有很强的生物抗降解能力，因此分离难度较大，已成为制约木质纤维素资源化利用的技术瓶颈，木质纤维素原料组分的分离已成为国内外生物质资源研究领域的重点。

分离木质纤维素原料组分的常用方法有酸碱法和有机溶剂法。其中，利用酸碱法可以获得较高纯度的纤维素，但碱对木质素的结构有一定的破坏性，导致木质素的得率和产物品质均较低；有机溶剂法虽然可以同时分离木质纤维素的三个主要组分，但目前的研究通常侧重于分离其中的某一个组分，主要集中在提取纤维素或木质素，较难同时获得高纯度的纤维素和木质素。因此，有必要寻求一种高效分离纤维素和木质素的方法。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法，旨在提供一种分离纤维素和木质素的方法，该方法可以获得高纯度的纤维素和木质素并提高木质素的得率。

为实现上述目的，本发明提出一种从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法，所述从木质纤维素原料中分离木质素和纤维素的方法，包括以下步骤：

将木质纤维素原料和混合溶剂混合，加入硫酸，于130～160℃下搅拌加热至形成反应浆液，冷却后过滤，并用所述混合溶剂洗涤滤渣，干燥得纤维素；

收集滤液和洗涤液并混合，加入硫酸至硫酸浓度为0.5～3.0wt％后，于170～190℃下反应形成反应液，冷却后加水沉析，过滤并用水洗涤滤渣，干燥得木质素；

其中，所述混合溶剂为有机溶剂和水的混合物。

可选地，所述将木质纤维素原料和混合溶剂混合，加入硫酸，于130～160℃下搅拌加热至形成反应浆液，冷却后过滤，并用所述混合溶剂洗涤滤渣，干燥得纤维素的步骤中，所述木质纤维素原料包括麦秆、稻秆、玉米秆、高粱秸秆、油菜秸秆、竹屑、木屑、甘蔗渣、稻壳、花生壳、核桃壳以及玉米芯中的任意一种。