一种硫酸盐木质素的分级分离方法
【专利摘要】本发明公开了一种硫酸盐木质素的分级分离方法。所述方法采用逐级酸沉淀的方法分级分离木质素，获得不同分子量分布范围的木质素，使木质素的结构性能更加均一，然后针对不同级分木质素中活性基团含量进行定向转化利用。根据本发明的提取方法利用硫酸来逐级调节黑液的pH值使木质素沉淀，获得的木质素纯度高，分子量大小分布较均一，具有操作简单，所需设备及投资较少，综合生产成本低。
【专利说明】
一种硫酸盐木质素的分级分离方法
技术领域
[0001]本发明属于木质素分离技术领域，其中涉及一种硫酸盐木质素的分级分离方法。
【背景技术】
[0002]制浆黑液是造纸行业的主要污染源之一，占整个造纸行业污染比重70%_80%。造纸黑液中的杂质约30 %为无机化合物，主要是NaOH和Si02 ； 70 %为有机物，主要包括木素、半纤维素和一些有机酸糖类。目前对于黑液的处理主要有两种方法:一是碱回收，通过蒸发浓缩苛化或者电渗析法回收碱;二是将黑液中的主要成分一木质素提取出来。据不完全统计，我国造纸行业黑液中蕴含3000万吨以上的木质素，但是现在对于木质素的利用大部分是将其燃烧发电提供热能，只有少部分被用作肥料、胶黏剂、材料和化学品的生产。因此，对黑液中的木质素合理利用不但能够实现造纸废水的资源化利用，而且对于环境保护也有重要意义。
[0003]目前木质素的高值化利用主要有两种思路，一种是将其解聚为小分子物质，以制备化学品；一种是保留其天然分子结构，通过化学改性制备聚合物材料。木质素分子高度的交联密度、结构不均一性限制了木质素的高值化利用。木质素的分子量不同，其含有的活性基团含量也不同，其反应活性也不同，因此针对不同分子量木质素进行分级分离对于木质素高值化利用具有重要意义。
【发明内容】
[0004]针对现有的木质素结构复杂不均一问题，本发明提供一种硫酸盐法木质素的分级分离方法，采用逐级酸沉淀的方法分级分离木质素，获得不同分子量分布范围的木质素，使木质素的结构性能更加均一，然后针对不同级分木质素中活性基团含量进行定向转化利用。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种硫酸盐木质素的分级分离方法，所述方法包括如下步骤:
[0006](I)杨木硫酸盐法制浆黑液经过滤除去大颗粒物质后，加入蒸馏水，加入螯合剂进行螯合处理，室温下搅拌。
[0007](2)搅拌下向步骤I中得到的经螯合处理的黑液中加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至6，继续搅拌，然后离心分离，获得木质素组分LI，同时收集离心后的液体。
[0008](3)向步骤(2)中收集的离心后的液体中继续加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至4，并不断搅拌，然后离心分离，获得木质素组分L2，收集离心后的液体。
[0009 ] (4)向步骤(3)收集的离心后的液体中继续加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至2，并不断搅拌，然后离心分离，获得木质素组分L3。
[0010](5)将获得的木质素组分L1、L2和L3冷冻干燥，然后利用凝胶渗透色谱法测量木质素的分子量，获得具有不同分子量分布的木质素。
[0011]较佳的，所述步骤(I)中，包括:取过滤后的黑液体积为100ml，蒸馏水体积为400ml，螯合剂为二乙基三胺五乙酸(DTPA)或乙二胺四乙酸(EDTA)，优选为二乙基三胺五乙酸(DTPA)，所述螯合剂加入量为0.5-1.5g，温度为20-30°C，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时间l_2h0
[0012]较佳的，所述步骤(2)(3) (4)，包括:硫酸浓度为2moI/L，搅拌时间为I_2h，搅拌速度为 300-500rpm。
[0013]得到的不同分子量木质素组分L1、L2和L3的分子量分布范围分别在500至lOOODa，1000至1500Da和1500至2000Da。
[0014]有益效果
[0015]根据本发明的提取方法利用硫酸来逐级调节黑液的pH值使木质素沉淀，获得的木质素纯度高，分子量大小分布较均一，具有操作简单，所需设备及投资较少，综合生产成本低。
【附图说明】
[0016]图1是木质素组分LI的凝胶渗透色谱图；
[0017]图2是木质素组分L2的凝胶渗透色谱图；
[0018]图3是木质素组分L3的凝胶渗透色谱图。
【具体实施方式】
[0019]以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
[0020]以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
[0021]实施例1
[0022]800g绝干杨木装入1L立式电加热蒸煮锅，用碱量24% (以Na2O计)，硫化度25%，固液比1:5，升温至165°C，升温时间lh，保温2-3h。反应结束后利用锅内压力，收集排出的黑液，然后采用布氏漏斗过滤，除去黑液中的大颗粒物质。
[0023]实施例2
[0024](I)取实施例1中过滤后黑液10ml，加入400ml蒸馏水，加入0.7g DTPA螯合剂进行螯合处理，25°C下搅拌1.5h，搅拌速度400rpm。
[0025](2)向搅拌的黑液中加入浓度为2mol/L的硫酸，将溶液的pH值缓慢调至6，继续搅拌1-2h，然后离心分离，获得木质素组分LI，收集离心后的液体。
[0026](3)向步骤(2)中收集的液体中继续加入浓度为2mol/L硫酸，将溶液的pH值缓慢调至4，并不断搅拌l_2h，然后离心分离，获得木质素组分L2，收集离心后的液体。
[0027](4)向步骤(3)中收集的液体中继续加入浓度为2mol/L硫酸，将溶液的pH值缓慢调至2，并不断搅拌l_2h，然后离心分离，获得木质素组分L3。
[0028](5)将获得的木质素组分L1、L2和L3冷冻干燥，然后利用凝胶渗透色谱法测量木质素的分子量，获得具有不同分子量分布的木质素。
[0029]实施例3
[0030]木质素分子量的测定，测定方法如下:称取4mg乙酰化木质素样品溶解在2ml色谱级四氢呋喃中，溶解过滤进PLgeI Mixed-D(300 X 7.5mm，安捷伦，美国)色谱柱进行分析，进样量为10ul。淋洗液为色谱级四氢呋喃，流速lml/min。
[0031]木质素组分L1、L2和L3的凝胶渗透色谱图分别见图1、图2和图3，结果说明采用此方法可以实现硫酸盐木质素的分级分离，分离出的三种木质素L1、L2和L3的平均重均分子量分别为17O4g/mol、127Og/mo0P8OOg/mol。
[0032]由上述实例可以看出，酸逐级沉淀方法可以获得不同分子量分布范围的木质素，并且操作过程简单，所需设备及投资较少，综合生产成本低。
[0033]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种硫酸盐木质素的分级分离方法，所述方法包括如下步骤: (1)杨木硫酸盐法制浆黑液经过滤除去大颗粒物质后，加入蒸馏水，加入螯合剂进行螯合处理，室温下搅拌； (2)搅拌下向步骤I中得到的经螯合处理的黑液中加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至6，继续搅拌，然后离心分离，获得木质素组分LI，同时收集离心后的液体； (3)向步骤(2)中收集的离心后的液体中继续加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至4，并不断搅拌，然后离心分离，获得木质素组分L2，收集离心后的液体； (4)向步骤(3)收集的离心后的液体中继续加入硫酸，将溶液的pH值缓慢调至2，并不断搅拌，然后离心分离，获得木质素组分L3; (5)将获得的木质素组分L1、L2和L3冷冻干燥，然后利用凝胶渗透色谱法测量木质素的分子量，获得具有不同分子量分布的木质素。2.根据权利要求1所述的硫酸盐木质素的分级分离方法，其特征在于，所述步骤(I)中，取过滤后的黑液体积为100ml，蒸馏水体积为400ml，螯合剂为二乙基三胺五乙酸(DTPA)或乙二胺四乙酸(EDTA)，优选为二乙基三胺五乙酸(DTPA)，所述螯合剂加入量为0.5-1.5g，温度为20-30 0C，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时间I_2h。3.根据权利要求1所述的硫酸盐木质素的分级分离方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)、(4)中，所述硫酸浓度为211101/1，搅拌时间为1-211，搅拌速度为300-500印111。4.根据权利要求1所述的硫酸盐木质素的分级分离方法，其特征在于，得到的不同分子量木质素组分L1、L2和L3的分子量分布范围分别在500至10000&，1000至150003和1500至2000Dao
【文档编号】D21C11/00GK106087513SQ201610633711
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610633711.1, CN 106087513 A, CN 106087513A, CN 201610633711, CN-A-106087513, CN106087513 A, CN106087513A, CN201610633711, CN201610633711.1
【发明人】许凤, 邵鲁鹏, 张奇琳, 张学铭, 马明国
【申请人】北京林业大学