[发明专利]一种星型木质素基二苯甲酮及其制备方法和应用

说明书

一种星型木质素基二苯甲酮及其制备方法和应用，按比例，把木质素悬浮于熔盐水合物中，加入无机酸，搅拌反应；反应液冷却后，水洗、干燥得到改性木质素；再将改性木质素，溶于无水有机溶剂中，加入芳香酸和催化剂，反应水洗，干燥得到星型木质素基二苯甲酮材料。通过对DPPH的抗氧化和Cr(VI)的吸附研究表明：经解聚以及酰化改性后，木质素基二苯甲酮的紫外吸收、抗氧化以及Cr(VI)吸附能力显著增强，其吸附率较未改性木质素提高了25倍，而且Cr(VI)最高吸附率高达98%。因此，星型木质素基二苯甲酮材料在废水处理方面作为金属吸附剂具有巨大的潜力。

技术领域

本发明属于木质素处理技术及应用领域，具体涉及一种星型木质素基二苯甲酮及其制备方法和在吸附废水中Cr(VI)中的应用。

背景技术

木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类高分子聚合物，它广泛存在于高等植物细胞中，是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一。在植物体内木质素与纤维素、半纤维素等一起构成超分子体系，木质素作为纤维素的粘合剂，以增强植物体的机械强度。木质素是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生资源，据估测，全球每年可产生约6×10¹⁴吨。但由于木质素的分子结构复杂,活性位点如羟基含量较低，导致反应活性低，难以被利用[夏成龙，许玉芝，刘晓欢，王春鹏.林产化学与工业，2016,36(2),57-63.]。目前，木质素大部分被用作燃料烧掉，只有少量被用于酚醛树脂、聚氨酯和橡胶[Kosikova B,Gregorova A.Journal of Applied Polymer Science,2005,97(3),924-929.]等树脂与材料的制备中。因此，将可再生的木质素用于废水的金属吸附剂，不仅促进了木质的素资源化利用，减少环境污染，而且可提高了资源利用的可持续性。

由于木质素含有大量苯环、羟基、羰基、羧基、甲氧基和不饱和键等官能团，具有离子交换和吸附能力，比活性炭、高分子树脂和矿物质等其他类吸附剂更具优势，受到广泛关注[邱会东，段传人.工业水处理，2007，27(1):5-7.]。然而，球体状的空间构型使木质素的活性吸附位点减少，限制了其吸附性能的提高[田彪，陈思危，宋玮晔，等.林业机械与木工设备，2019，47(2):21-25.]；而且木质素结构复杂，物理化学性质不均一，反应活性官能团含量少，造成木质素的替代率低，重现性差等缺点，从而限制了木质素的推广应用。

多羟基二苯甲酮亦是一种常用紫外线吸收剂和抗氧化剂，被广泛于微电子集成电路、工业的光致抗蚀剂、医药中间体、树脂稳定剂、染料、化妆品等[谢兵，蔡小华，黄鹏飞.应用化工，2008，37(9):1086-1093.]。但目前其合成都采用化石原料，而且低相对分子质量的二苯甲酮类紫外线吸收剂产品存在耐热、耐候性差，与高分子聚合物的相容性较差，在高分子材料中易挥发且迁移造成喷霜和局部结晶等缺点。木质素则是一种具有酚羟基和甲氧基结构的天然聚合物，可有效改善低分子量二苯甲酮的缺点，是制备多羟基二苯甲酮的理想天然原料。但木质素的结构复杂、大分子多分散性、物理化学性质不均以及反应位点低等缺点，可能对二苯甲酮的性能以及重现性造成影响。因此，先将木质素解聚，再进行结构重组制备功能化的多羟基二苯甲酮衍生物，可能是木质素重组制备二苯甲酮的一个有效途径，而且国内外未见相关报道。此将为二苯甲酮衍生物的绿色合成和可持续利用开辟了新途径；同时，也将为木质素的高值化利用提供一条新的途径。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种星型木质素基二苯甲酮及其制备方法和应用，通过熔盐解聚或脱甲基化木质素，使木质素分布更加均匀，性能更稳定，并提高了其反应活性；另外，通过Freidel-Crafts反应引入二苯甲酮结构，进一步增强其反应活性，并可增强木质素的紫外吸收性能。研究表明，在吸附废水中Cr(VI)的应用中，吸附性能显著提高——木质素基二苯甲酮的吸附率较未改性木质素提高了近25倍。从而为木质素的高附加值利用提供了理论依据。