[发明专利]凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木质素降解产物的分离方法，具体涉及一种凝胶柱层析分离技术对木质素降解产物中单苯环类化合物的分离方法。

背景技术

随着化石能源的快速消耗和环境问题的日益严峻，寻找可再生生物能源已经迫在眉睫。木质素是自然界中唯一可再生的芳香族化合物，具有资源丰富、价格低廉等特点。木质素降解可得到单苯环类化合物，再经过加氢脱氧可以制备液体燃料，因此，木质素降解产物中的单苯环类化合物是制备生物质能源的重要原料。但木质素的降解产物非常复杂，除了单苯环类化合物以外，还存许多低聚物。因此，需要将单苯环类化合物与其它木质素降解产物进行分离。

目前，将木质素降解产物中的单苯环类化合物与其它物质进行分离的方法主要有溶剂萃取法，Melek用氯仿-乙醇混合溶剂反复萃取白杨木在蚁酸条件下的催化液化产品至无色。萃取液60℃下旋转真空蒸发浓缩后获得生物油。收集总油49.4％(MelekY，EnergyConversionandManagement，2004)。Minowa用丙酮提取木质素的降解产物，但并没有分离出单苯环类化合物，获得重油的产率介于22％～32％之间(MinowaT，BiomassandBioenergy，1998)。Kang等采用连续萃取的方法将碱木质素水热液化产物中的单苯环类化合物与弱极性物质、水溶性物质(小分子量的有机酸、醇等)进行分离(KangS,Ind.Eng.Chem.Res.2011)，但这些都没有报道单苯环类化合物的回收率和产物纯度。萃取膜分离法也能用于将单苯环类化合物与木质素降解产物中的聚合物进行分离，例如Werhan等采用有机溶剂纳米过滤膜DuraMem^TM500、DuraMem^TM900、PuraMem^TM280和PuraMem^TMS380将木质素氧化降解产物中的香草醛和香草酸甲酯与二聚体、三聚体等较大分子量的聚合物进行分离，但当单苯环类化合物的回收率为98％时，二聚体中的34.3％，三聚体中的56.6％以及其它聚合物的58.5％同时进入到回收的单苯环类化合物中，说明该分离方法回收的单苯环类化合物的纯度较低(WerhanH,J.Membr.Sci.2012)。凝胶柱层析分离方法按照被分离物分子大小进行分离，它的最大特点是对分离物的极性无限制，分离效率高，能分离不同分子量的化合物，并容易实现工业化。凝胶柱层析分离方法目前主要应用于生物的分离，还没有应用于木质素降解产物的分离报道。

发明内容

本发明的目的就是针对以上问题，提供一种凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，获得既具有高回收率又具有高纯度的单苯环类化合物，其中单苯环化合物的回收率和纯度分别超过93％和81％。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

凝胶柱层析分离木质素降解产物中单苯环类化合物的方法，包括以下步骤：

(1)将葡聚糖凝胶加入12倍体的水中溶胀12h，将溶胀后的凝胶均匀地填装在玻璃柱内制成凝胶层析柱；

(2)将木质素降解产物用盐酸调整pH至3，搅拌1h，过滤，滤液用氢氧化钠调整pH至10备用；

(3)将步骤(2)中调整pH后的滤液注入凝胶层析柱，然后向凝胶层析柱注入流动相，对木质素降解产物进行洗脱分离，使单苯环类化合物从木质素降解产物中洗脱出来；所述流动相为甲醇水溶液；所述流动相pH为9～13。

优选地，所述葡聚糖凝胶为SephadexG-10葡聚糖凝胶。

优选地，所述调整pH后的滤液注入量为柱体积的0.05～0.1倍。

优选地，所述流动相中甲醇的体积浓度为10～60％；流动相的用量为柱体积的0.75～1.5倍。

优选地，所述流动相pH为10～12。

优选地，所述流动相的流速为0.1～0.7mL/min。

优选地，当洗脱时间达到80～300min时，开始收集单苯环类化合物60～250min。

本发明进一步优选以SephadexG-10葡聚糖凝胶为固定相，使用pH为9～13体积浓度为10～60％的甲醇水溶液为流动相，在流速为0.1～0.7mL/min条件下对木质素降解产物中单苯环类化合物进行洗脱分离，木质素降解产物进样量为柱体积的0.05～0.1倍，流动相用量为柱体积的0.75～1.5倍，当洗脱时间达到80～300min时，开始收集木质素降解产物中单苯环类化合物60～250min。

本发明与现有技术相比具有如下突出优点和效果：