一种高效制备生物油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护和新能源技术领域，具体涉及一种利用硝酸氧化降解木质素高效制备生物油的方法。
【背景技术】
[0002]木质素是植物细胞的胞间层和次生壁之间主要填充物，在木材中的含量为25%-30%，在陆生植物中是含量仅次于纤维素的第二大天然有机化合物，也是自然界中唯一能提供可再生芳香基化合物的非石油资源。木质素作为制浆造纸工业副产品，来源丰富且低毒，但是其具有三维空间网状结构、高硬度、分子量大、反应活性低以及多酚类物质的化学特性，给其降解研究带来了极大的困难。
[0003]到目前为止，很多方法如热化学转化、热裂解、液化、超临界水处理、还原和水解等用于将大分子木质素降解为小分子物质，得到的小分子物质中含有重要的化工中间体，可以用来制备多种产品，但利用这些降解方式存在能源转化率低、环境污染严重、操作复杂、经济费用高等缺点。
[0004]木质素作为陆生植物中含量仅次于纤维素的第二大天然有机化合物，凭借其能提供可再生芳香基化合物的特性，近年来的研究受到了越来越多的重视。
[0005]现有很多木质素降解技术，如热化学转化、热裂解、液化、超临界水处理、还原和水解等，但这些技术会产生大量固体残留物。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种高效制备生物油的方法，所述的这种高效制备生物油的方法解决了现有技术中的木质素降解技术会产生大量固体残留物，造成环境污染的技术问题。
[0007]本发明提供了一种高效制备生物油的方法，包括如下步骤:
(1)称取木质素粉末，将木质素粉末加入到一个反应容器中，加入浓度为50~80%的硝酸，所述硝酸溶液与木质素的液固比为3ml/g — 20ml/g ;
(2)将反应容器在60-200°C条件下油浴加热0.5-2小时，将木质素进行氧化降解；
(3)将上述的降解液用去离子水稀释5-30倍，用有机溶剂对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，旋蒸除去有机溶剂即得到生物油。
[0008]进一步的，所述木质素为碱木质素、脱碱木质素、磺酸盐木质素、乙醇木质素、或者磨木木质素中的一种。
[0009]进一步的，所述有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、或者乙醚中的一种。
[0010]本发明利用硝酸氧化降解木质素，能够将大量的废弃木质素高效转化为生物油，少量的硝酸即可将木质素完全溶解并可以绝大多数降解，破坏木质素分子中的三维空间网状结构，提高其反应活性，产生分子量小的分子，生物油产率达到20.87%~70.12%(占干木质素重)，不仅能够提高木质素资源化利用价值，产生可观的经济效益，也能应用减少传统利用方式所产生的大气污染、土壤污染和水污染，产生巨大的生态效益；本发明与传统的木质素资源化利用工艺相比，具有能量利用率高、操作简单、产物分离方便、经济效益高且清洁无毒害等优点。
[0011]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明能够将具有三维空间网状结构、高硬度、分子量大且反应活性低的木质素在很大程度上降解，最终高效转化为生物油。与传统的降解木质素工艺相比，本发明的原料来源广泛易得，通过氧化降解木质素的型工艺，操作简单、产物分离方便。
[0012]
【具体实施方式】
[0013]下面通过实施例进一步描述本发明，但不是对本发明的限定。
[0014]实施例1
取Ig干燥的木质素至250ml的小烧瓶中，向烧瓶中缓慢加入3ml浓度为68%的硝酸形成木质素-硝酸混合体，轻轻摇动小烧瓶，在油浴锅中60°C条件下加热0.5小时得到降解液，自然冷却至室温后得到完全溶解的液体混合物，加15ml去离子水稀释，抽滤将产物固液分离后，用乙酸乙酯对水相进行萃取，减压蒸馏乙酸乙酯液相，得到生物油，同时回收乙酸乙酯；得到生物油产率为20.87% (占干木质素重)。
[0015]实施例2
取Ig干燥的木质素至250ml的小烧瓶中，向烧杯瓶中缓慢加入9ml浓度为68%的硝酸形成木质素-硝酸混合体，轻轻摇动小烧瓶，在油浴锅中100°C条件下加热1.0小时得到降解液，自然冷却至室温后得到完全溶解的液体混合物，加54ml去离子水稀释，抽滤将产物固液分离后，用乙酸乙酯对水相进行萃取，减压蒸馏乙酸乙酯液相，得到生物油，同时回收乙酸乙酯；得到生物油产率为41.21% (占干木质素重)。
[0016]实施例3
取Ig干燥的木质素至250ml的烧瓶中，向烧瓶中缓慢加入15ml浓度为68%的硝酸形成木质素-硝酸混合体，轻轻摇动小烧瓶，在油浴锅中140°C条件下加热1.5小时得到降解液，自然冷却至室温后得到完全溶解的液体混合物，加105ml去离子水稀释，抽滤将产物固液分离后，用乙酸乙酯对水相进行萃取，减压蒸馏乙酸乙酯液相，得到生物油，同时回收乙酸乙酯；得到生物油产率为63.87% (占干木质素重)。
[0017]实施例4
取Ig干燥的木质素至250ml的小烧瓶中，向烧瓶中缓慢加入20ml浓度为68%的硝酸形成木质素-硝酸混合体，轻轻摇动小烧瓶，在油浴锅中200°C条件下加热2.0小时得到降解液，自然冷却至室温后得到完全溶解的液体混合物，加200ml去离子水稀释，抽滤将产物固液分离后，用乙酸乙酯对水相进行萃取，减压蒸馏乙酸乙酯液相，得到生物油，同时回收乙酸乙酯；得到生物油产率为78.12% (占干木质素重)。
[0018]上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高效制备生物油的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)称取木质素粉末，将木质素粉末加入到一个反应容器中，加入浓度为50~80%的硝酸，所述硝酸溶液与木质素的液固比为3ml/g — 20ml/g ;(2)将反应容器在60-200°C条件下油浴加热0.5-2小时，将木质素进行氧化降解； (3)将上述的降解液用去离子水稀释5-30倍，用有机溶剂对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，旋蒸除去有机溶剂即得到生物油。2.如权利要求1所述的一种高效制备生物油的方法，其特征在于:所述木质素为碱木质素、脱碱木质素、磺酸盐木质素、乙醇木质素、或者磨木木质素中的一种。3.如权利要求1所述的利用木质素-硝酸混合溶剂高效制备生物油的方法，其特征在于:所述有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、或者乙醚中的一种。
【专利摘要】本发明一种高效制备生物油的方法，称取木质素粉末，将木质素粉末加入到一个反应容器中，加入浓度为50~80%的硝酸，所述硝酸溶液与木质素的液固比为3ml/g-20ml/g；将反应容器在60-200℃条件下油浴加热0.5-2小时，将木质素进行氧化降解；将上述的降解液用去离子水稀释5-30倍，用有机溶剂对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，旋蒸除去有机溶剂即得到生物油。本发明能将具有三维空间网状结构、高硬度、分子量大且反应活性低的木质素在很大程度上降解，最终高效转化为生物油，其产率达到20.87%~78.12%，不仅能够提高自然界中高含量的木质素资源化利用价值，产生可观的经济效益，也能减少传统利用方式所产生的大气污染、土壤污染和水污染。
【IPC分类】C10G1/00
【公开号】CN105199769
【申请号】CN201510667207
【发明人】韩生, 陈红艳, 曹磊昌, 蔺华林, 刘金宝, 薛原, 常兴, 李勇
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月16日