本發明屬于天然生(sheng)物質資源高效利用領域，尤其涉及(ji)一種離子液(ye)體催化醇體系降解木(mu)質素的方法。
背景技術：
隨著石油資源的日益減少以及環境問題日益明顯，生物質資源作為可再生的綠色資源引起了廣泛的關注。木質素作為生物質原料的三大組分之一，儲量豐富而且是唯一具有芳香結構的可再生資源，每年全世界大約可生產6×1014噸，具有(you)(you)替代石油資(zi)(zi)源成(cheng)為新能源的潛(qian)力。然而，由于木(mu)質(zhi)素(su)(su)結構十分(fen)復(fu)雜(za)，分(fen)子量大且(qie)分(fen)布范(fan)圍廣，非(fei)常難于直接利(li)用(yong)，制漿(jiang)造紙行業超過95％的木(mu)質(zhi)素(su)(su)未得到有(you)(you)效(xiao)利(li)用(yong)，木(mu)質(zhi)素(su)(su)黑液還造成(cheng)了嚴重的環境問(wen)題。因此，通過破壞木(mu)質(zhi)素(su)(su)三維網狀(zhuang)結構，將其降解為小(xiao)分(fen)子物質(zhi)轉化(hua)為生(sheng)物基化(hua)學品，從而提高(gao)木(mu)質(zhi)素(su)(su)資(zi)(zi)源的利(li)用(yong)率，具有(you)(you)重要(yao)的現實意義。
當前木(mu)質素的(de)利用(yong)存在的(de)最大問題是(shi)(shi)木(mu)質素的(de)降解(jie)問題。目前熱化(hua)學轉化(hua)、裂解(jie)降解(jie)木(mu)質素的(de)方法往(wang)往(wang)對(dui)設(she)備要求(qiu)較(jiao)高，生(sheng)物(wu)轉化(hua)通常生(sheng)產周(zhou)期較(jiao)長，進程(cheng)緩慢。醇體(ti)系對(dui)木(mu)質素有(you)一定的(de)溶(rong)解(jie)性，離子(zi)液體(ti)不但是(shi)(shi)良好的(de)生(sheng)物(wu)質溶(rong)劑(ji)，其優異的(de)催(cui)化(hua)能力在木(mu)質素的(de)降解(jie)過程(cheng)中也具有(you)重要作用(yong)。此(ci)外(wai)，離子(zi)液體(ti)作為(wei)綠色溶(rong)劑(ji)，其較(jiao)低的(de)蒸氣壓(ya)及其可循(xun)環使(shi)用(yong)的(de)特性，使(shi)得使(shi)用(yong)過程(cheng)中不會對(dui)環境造成較(jiao)大危(wei)害。
技術實現要素：
本發明要解決已有木(mu)質素降(jiang)解方法工藝復雜，對設備(bei)要求較高，易引起二(er)次環境污染的問題，而(er)提供一種綠(lv)色(se)環保的木(mu)質素降(jiang)解方法。
一種離子液(ye)體(ti)催化醇體(ti)系(xi)降解(jie)木質素的方法，具(ju)體(ti)是按照以下(xia)步驟進行的：
一、將木質(zhi)素加入到多元(yuan)醇與離子(zi)液(ye)(ye)體(ti)的混合(he)溶液(ye)(ye)中，通(tong)過磁(ci)力攪(jiao)拌將混合(he)溶液(ye)(ye)攪(jiao)拌均勻，關閉(bi)反應釜，向體(ti)系中通(tong)入惰性(xing)氣體(ti)。
二、將步驟(zou)一(yi)得到的反(fan)應混(hun)合液放置于溫(wen)度180～260℃的恒溫(wen)油浴鍋中，保持0.5～3h，得到混(hun)合物；
三、對步驟二得(de)到的反應液中(zhong)加(jia)入(ru)蒸餾水并真空抽濾(lv)分(fen)離(li)得(de)到未降(jiang)解木質素。
四、對步(bu)驟三所得濾液經旋(xuan)轉蒸發儀(yi)減壓濃縮，去除大部分水(shui)分，利(li)用有機溶劑進行抽(chou)提3-6次，萃取其中(zhong)的木質素降解產物。
其中(zhong)(zhong)，步(bu)驟一(yi)中(zhong)(zhong)磁(ci)力攪拌且通入惰性氣體為(wei)了(le)保證(zheng)體系(xi)(xi)均勻，排(pai)出空氣。步(bu)驟二(er)中(zhong)(zhong)利用(yong)(yong)離子(zi)(zi)液(ye)(ye)體催化(hua)(hua)醇(chun)體系(xi)(xi)降(jiang)解木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)，加入離子(zi)(zi)液(ye)(ye)體為(wei)了(le)提高木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)降(jiang)解效率。步(bu)驟三中(zhong)(zhong)利用(yong)(yong)真空抽濾將未降(jiang)解木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)和木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)降(jiang)解產(chan)物(wu)分(fen)開。步(bu)驟四中(zhong)(zhong)加入有(you)機溶(rong)劑將木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)降(jiang)解產(chan)物(wu)萃取(qu)出來(lai)。本發明木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)降(jiang)解方法基于(yu)醇(chun)類對木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)具有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)溶(rong)解特性以(yi)及離子(zi)(zi)液(ye)(ye)體較強的(de)(de)(de)溶(rong)解能力和催化(hua)(hua)活(huo)性，利用(yong)(yong)離子(zi)(zi)液(ye)(ye)體催化(hua)(hua)醇(chun)體系(xi)(xi)降(jiang)解木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)，得到小分(fen)子(zi)(zi)物(wu)質(zhi)，有(you)利于(yu)利用(yong)(yong)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)制備化(hua)(hua)學品，符合(he)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)高值化(hua)(hua)利用(yong)(yong)的(de)(de)(de)原則。
本發明的有益(yi)效果是：
1、本(ben)發明(ming)所采用(yong)的方法操作(zuo)簡單，設備(bei)要(yao)求低，生(sheng)產周(zhou)期短，低毒、對環境(jing)污(wu)染小(xiao)(xiao)。2、該方法不產生(sheng)有(you)害氣體，離子液(ye)體可回收(shou)利(li)用(yong)，綠色環保。3、離子液(ye)體能(neng)夠大幅提高木質(zhi)素(su)降解效(xiao)率，得到小(xiao)(xiao)分子物(wu)質(zhi)，有(you)利(li)于實(shi)現木質(zhi)素(su)高值化(hua)利(li)用(yong)，符(fu)合生(sheng)物(wu)精(jing)煉的要(yao)求。
具體實施方式
本發(fa)明技(ji)術(shu)方(fang)案不局限于以(yi)下所列舉的具(ju)體實(shi)施方(fang)式(shi)，還包括各具(ju)體實(shi)施方(fang)式(shi)之間的任意組合。
具體(ti)實施方(fang)式一：本實施方(fang)式具體(ti)是按(an)照(zhao)以下(xia)步(bu)驟進(jin)行的：
一、將(jiang)1g木質素(su)加入(ru)到1，2-丙二醇與1-丁基-3-甲基咪唑乙酸(suan)鹽的(de)混合(he)(he)溶(rong)液中，通(tong)過磁力攪拌將(jiang)混合(he)(he)溶(rong)液攪拌均勻，關閉反應釜(fu)，向(xiang)體系中通(tong)入(ru)氮氣15min。
二、將步驟一得(de)到的反應混(hun)合液放置于溫度(du)200℃的恒溫油浴鍋中，保持0.5h，得(de)到混(hun)合物；
三、對(dui)步驟二(er)得到的反應液中(zhong)加入蒸(zheng)餾(liu)水并真空抽濾分離(li)得到未降解木(mu)質素。
四、對步(bu)驟(zou)三(san)所得濾液經旋轉蒸發儀減壓濃縮，去除大部(bu)分水分，利用乙酸乙酯抽提4次，萃取其中的木質素降解產物。
具體實(shi)施(shi)(shi)方式二：本實(shi)施(shi)(shi)方式與具體實(shi)施(shi)(shi)方式一(yi)不同(tong)(tong)的(de)是：步驟一(yi)中使用(yong)的(de)醇(chun)類為1,2-丁二醇(chun)，離子液體為1-乙(yi)基-3-甲基咪唑乙(yi)酸鹽。其它與具體實(shi)施(shi)(shi)方式一(yi)相(xiang)同(tong)(tong)。
具體實施(shi)方(fang)式三：本實施(shi)方(fang)式與(yu)具體實施(shi)方(fang)式一不同的是：步驟二(er)中恒溫水(shui)浴鍋的溫度(du)為240℃，保持2h。其它與(yu)具體實施(shi)方(fang)式一相同。
采用(yong)以下實(shi)施例驗證本(ben)發明(ming)的有(you)益效果：
實施例一：
本實施例一種離(li)子液(ye)體(ti)催(cui)化(hua)醇體(ti)系降解木質素(su)的方法，具體(ti)是按照以下步驟進行的：
一、將0.5g椰纖維木質素加入到15mL丙三醇與0.5g 1-丁基-3-甲(jia)基咪唑硫酸氫鹽(yan)的混合溶(rong)液中，通過磁力攪(jiao)(jiao)拌將混合溶(rong)液攪(jiao)(jiao)拌均勻，關閉反(fan)應釜，向(xiang)體系(xi)中通入氮(dan)氣15min。
二、將步(bu)驟(zou)一中(zhong)裝(zhuang)有混合溶液的反應釜置于溫度240℃的恒(heng)溫油浴鍋(guo)中(zhong)，保(bao)持1h；
三、向步驟二得到(dao)的反應(ying)液中加入100mL蒸(zheng)餾水,并通過孔徑為0.45μm的尼(ni)龍濾膜進(jin)行真(zhen)空(kong)抽(chou)濾，得到(dao)未(wei)降解木質素固(gu)體殘渣。
四、將步驟三所得濾液經(jing)旋轉蒸發儀(yi)減(jian)壓濃(nong)縮(suo)，去除(chu)大部(bu)分(fen)水分(fen)，利用乙(yi)(yi)酸(suan)乙(yi)(yi)酯進(jin)行抽提4次，萃取其中(zhong)的木(mu)質素降解產物。
本實施例(li)，椰纖維木質素(su)的降解率(lv)為(wei)28.1％，主要的降解產物(wu)有(you)多(duo)元醚酯以及2,6-二(er)甲(jia)氧基苯酚(fen)、2-甲(jia)氧基-4-丙基苯酚(fen)、4-羥基-3-甲(jia)氧基苯丙酮等木質素(su)單體化合物(wu)。