[发明专利]一种低分子量木质素的制备方法及其在制备单酚类化合物中的应用

说明书

本发明公开了一种低分子量木质素的制备方法及其在制备单酚类化合物中的应用，包括如下步骤：(1)将木质素纤维原料置于氧化剂水溶液中，进行预处理反应，反应结束后，固液分离，收集液体；(2)用酸溶液调节步骤(1)所得液体的pH至3～1.5，静置，离心，所得固体即为低分子量木质素；其中，低分子量木质素的重均分子量分子量不高于3800Da。本方法所获得小分子量木质素在不需要催化剂的条件下可以在相对低能耗的低温条件下经过快速热解制备具有高选择性的单酚产物。

技术领域

本发明属于生物质资源热转换领域，具体涉及一种低分子量木质素的制备方法及其在制备单酚类化合物中的应用。

背景技术

随着化石燃料的大量开采和日益增大的需求，开发新的可持续能源是全球发展的必然趋势。生物质是一种可循环的自然资源，储量丰富，被认为是最有潜力的化石燃料替代品。木质素是植物纤维资源的主要成分之一，其是一种天然芳香族无定型高分子，含量仅次于纤维素。木质素分子中存在的芳香基、甲氧基、共轭双键等活性基团，是具有潜力的化工产品。

由于木质素具有结构复杂、化学惰性和转化产物难以分离纯化等一系列困难，限制了木质素的利用。目前大部分的生物质预处理后的木质素都是以直接排放或者焚烧的方式被处理，不仅造成浪费，而且会严重污染水体、土壤和空气等。因此合理高效利用木质素资源，基于其自身富含芳香环的特点制备高附加值的芳香族化合物，不仅对保护环境具有重要意义，同时能为利用非化石燃料合成化学品提供新的思路。

目前木质素的转化常规手段是通过热化学方式将其转变为酚类化学品，该方法一般在催化剂的存在下，具有酚类化学品得率高的优点。但是催化剂往往成本较高，而且由于热解过程中木质素容易发生炭化，沉积在催化剂表面，使催化剂容易失活和回收困难。

因此需要提供一种有效的低能耗不需催化剂热解木质素精制生产酚类产品的方法。

发明内容

发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低分子量木质素的制备方法。

本发明还要解决的技术问题是提供上述低分子量木质素在制备单酚类化合物中的应用

为了解决上述第一个技术问题，本发明公开了一种低分子量木质素的制备方法，即通过氧化剂预处理植物纤维资源然后获得低分子量木质素，经过提取和干燥的低分子量木质素；具体地，包括如下步骤：

(1)氧化预处理：将木质素纤维原料置于氧化剂水溶液中，进行预处理反应，反应结束后，固液分离，收集液体，即为富含低分子量木质素的溶液；

(2)低分子木质素提取：在搅拌的条件下，向步骤(1)所得液体中加入酸溶液，调节其pH至3～1.5，在此pH范围内木质素发生沉淀析出，静置，离心，所得固体即为低分子量木质素，并将其进行冷冻干燥或真空干燥处理。

其中，低分子量木质素的重均分子量不高于3800Da，优选为不高于3400Da，进一步优选为不高于1700Da，更进一步优选为不高于550Da，最优选为不高于400Da。

步骤(1)中，所述的木质素纤维原料包括草本、硬木和软木，其含有15-38wt％的木质素。

其中，所述的草本包括但不限于玉米秸秆、麦秆、稻杆、甘蔗渣等；所述的硬木包括但不限于杨木、桉木及竹子等；所述的软木包括但不限于杉木及落叶松等。

步骤(1)中，所述的氧化剂为酸性亚氯酸钠、酸性次氯酸钠、漆酶、过氧酸、双氧水和高锰酸中的任意一种或几种组合；其中，所述的酸性亚氯酸钠和酸性次氯酸钠是用酸将亚氯酸钠和次氯酸钠配置成酸性的。

步骤(1)中，所述的氧化剂水溶液中氧化剂的质量百分比为1％～15％，氧化剂水溶液的pH为3～12。

步骤(1)中，木质素纤维原料与氧化剂水溶液的固液比为1～15％g/mL。