[发明专利]一种离子液体微乳液及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型离子液体微乳液，特别是涉及离子液体微乳液的制备方法与在木质纤维生物质预处理中的应用。

背景技术

随后石油能源的枯竭与环境恶化的严重，人们亟待在寻找一种绿色可替代能源的同时减少其对环境的负面影响。木质纤维生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，年总产量可高达1×10¹⁰Mt，所以生物乙醇的制取越来越受到国内外学者和企业家的持续重视。但是由于生物质本身结构复杂且致密，木质生物质制取乙醇的技术仍然存在高成本和低效率等问题，其中原料预处理技术的不成熟成为了限制木质生物质高值化利用的瓶颈之一。传统的预处理技术如酸法、碱法、蒸汽爆破法、氧化等以及几种方法的结合，处理效果较好，但处理成本高，污染严重；生物法处理虽然清洁，但周期长、处理效率低、成本高，也难以达到工业化的要求。

离子液体作为一种绿色溶剂，是纤维素的直接溶剂。可作为预处理溶剂初步打开木质纤维原料的内部结构，但是由于离子液体黏度较高，存在与纤维原料的可及度和渗透性较低的问题。

发明内容

本发明目的在于克服单纯离子液体的高黏度的缺点，提供一种超小粒径，超强渗透性的载体—微乳液，有效降低离子液体体系的黏度，增加药品的渗透性和可及度。

本发明的另一目的在于提供上述离子液体微乳液体系的制备方法。

本发明还有一目的在于提供上述离子液体微乳液体系在木本生物质中的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

本发明分别选用亲水性和亲油性离子液体取代传统微乳液中的水相和油相，以亲水性离子液体[BMIM]Cl作为主体，亲油性离子液体[BMIM]PF₆作为核，同时选用阳离子表面活性剂CTAB和助表面活性剂正丁醇作为混合界面膜，构成[BMIM]PF₆/[BMIM]Cl型离子液体微乳液。此体系可作为生物质材料的预处理溶剂，改变原料的内部结构，增大孔洞面积和接触比表面积，增加后续药品的渗透性和可及度，为生物质能源的制备奠定坚实的基础。

优选地，按照质量比，表面活性剂︰助表面活性剂︰亲水性离子液体︰亲油性离子液体=1:(6-14):(8-12):(4-8)。

优选地，按照质量比，表面活性剂︰助表面活性剂︰亲水性离子液体︰亲油性离子液体=1:（8～12）：（10～12）：（4～6）。

上述述离子液体微乳液的制备方法，将微乳液的四种组分加入反应容器中，加入磁力搅拌子后将容器至于磁力搅拌恒温水浴锅中，定温40-60℃，搅拌直至体系澄清透明，并且在30000r/min高速离心5min条件下不分层，即制得离子液体微乳液。

优选地，所述搅拌的转速为300-400r/min，时间为20-25min。

所述离子液体微乳液在木质纤维生物质预处理中的应用。应用该离子液体微乳体系于针叶木，阔叶木及其它生物质纤维原料，可在充分改变纤维结构的同时减少环境的污染，整体减少生产投入，使生物质能源向更加绿色高效的方向发展。优选的应用步骤如下：

（1）以木粉按绝干质量计，将离子液体微乳液与木粉按照液固比15-35ml/g混合，在温度70-120℃，磁力搅拌转速400r/min的条件下在水浴或油浴中反应至少6h，静置冷却至室温；

（2）对反应后木粉进行降压抽滤，蒸馏水洗涤，最后烘干即可。滤饼烘干后置于密封袋中用于下一步酶解糖化，抽滤后所得滤液经高速离心15min，进一步除去未过滤掉的粉渣后可直接用于下批木粉的预处理。

优选地，所述离子液体微乳液与木粉的液固比为20-30ml/g。

优选地，所述反应温度为80-100℃。

优选地，所述木粉为马尾松、落叶松、桉木或杨木等木质纤维生物质的粉末。

相对于现有技术发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明借助微乳液的超小粒径和超强增溶能力的特性，选用亲水性和亲油性离子液体分别取代传统微乳液中的水相和油相，配制出离子液体微乳液。此体系不仅具有离子液体对纤维原料的溶解性，而且具有强渗透性，低黏度的特点。采用此离子液体微乳液处理后的木本生物质纤维原料的结晶特性改变，同时表面结构发生明显变化，孔洞面积增加，药品的渗透性和可及度随之增加，提高了预处理效率，有利于后续酶解糖化效率的提高。

（2）本发明可充分发挥离子液体和微乳液的各自优点，在保证预处理效果的情况下，所选用药品可进行循环回用，离子液体的可循环性有效的降低了生产成本，且对环境绿色无污染。