[发明专利]一种高效分离木质纤维材料获得高纯度各组分的方法

说明书

本发明公开了一种高效分离木质纤维材料获得高纯度各组分的方法，该方法是从天然木质纤维材料中依次分离提取纤维素、水不溶性木聚糖、水溶性木聚糖、水不溶性木质素，将天然木质纤维材料中的纤维素、半纤维素和木质素全部分离开来并回收，制备得到高纯度、高分子量的产品。本发明的方法是在对半纤维素成分特点充分认识的基础上，对木质纤维材料进行提取分离并纯化，实现木质纤维材料中每一种组分高效率、低成本的分离利用，纤维素、水不溶性木聚糖、水溶性木聚糖、水不溶性木质素的回收率高、纯度高且利用价值高，利用本发明的方法对天然木质纤维材料进行组分分离，具有良好的经济性、可行性、生产安全性和环境友好性。

技术领域

本发明属于天然木质纤维材料利用技术领域，具体是一种高效分离木质纤维材料获得高纯度各组分的方法。

背景技术

质纤维材料是自然界中丰富的可再生资源，利用这类资源作为工业原料一直都备受关注。木质纤维材料由纤维素、木质素、半纤维素三大部分构成，每一组分都具有非常高的工业应用价值。自然界木质纤维材料中，纤维素由半纤维素和水不溶性木质素紧密包裹着，水不溶性木质素与半纤维素之间以化学键链接，而这种化学键通常为酯键，具有在碱性条件下不稳定的特点。因此，以一定浓度的碱液（通常为氢氧化钠）处理木质纤维材料被认为是将木质纤维材料各组分从原纤维中脱落的有效手段。

纤维素是木质纤维材料的第一大成分，是葡萄糖基以β-（1→4）糖苷键连接而成的聚糖，约占植物细胞壁干重的50%。高纯度的纤维素具有广泛的工业应用价值，例如：高纯度的纤维素可以用于造纸，可以制造人造丝、赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物，也可制成甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素等醚类衍生物，应用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电子、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。

水不溶性木质素是芳香醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的聚合物，其主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，为次生壁主要成分。由于水不溶性木质素的分子结构中存在着芳香基、醇羟基、酚羟基、羰基等一系列活性基团，通过氧化反应、磺化反应、接枝共聚反应、缩合反应和烷基化反应等化学改性可改善水不溶性木质素的性能，用于橡胶补强、制备树脂、塑料等。此外，高纯度分子量均一性好的的水不溶性木质素是高品质石墨烯以及电容炭等产品的制备的上等原材料。

木质纤维材料中纤维素之外的聚糖类通称为半纤维素，植物最重要的半纤维素为木聚糖。木聚糖的结构特征是有一条由β-(1→4)连接的木糖残基构成的主链，主链木糖基的2，3C通常还链接不同取代基形成侧链。木聚糖作为自然界中唯一五碳糖聚合物，是人类主要的膳食纤维，对人体具有不可替代的生理功能，而这种生理功能的效果与其天然大分子结构密不可分。根据木聚糖结构以及分子量的不同，木聚糖又可细分为水溶性木聚糖和水不溶性木聚糖两种，水溶性木聚糖和水不溶性木聚糖分别具备水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的特点。例如：水溶性木聚糖具有发酵快、粘度高的特性；水不溶性木聚糖具有发酵慢能到达肠道末端、粘度低的特点；两种不同特性的木聚糖具有不同的应用范围。