本發(fā)明屬于天然生物質(zhì)資源高效利用領(lǐng)域，尤其涉及一種離子液體催化醇體系降解木質(zhì)素的方法。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日益減少以及環(huán)境問(wèn)題日益明顯，生物質(zhì)資源作為可再生的綠色資源引起了廣泛的關(guān)注。木質(zhì)素作為生物質(zhì)原料的三大組分之一，儲(chǔ)量豐富而且是唯一具有芳香結(jié)構(gòu)的可再生資源，每年全世界大約可生產(chǎn)6×1014噸，具有替代石油資源成為新能源的潛力。然而，由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，分子量大且分布范圍廣，非常難于直接利用，制漿造紙行業(yè)超過(guò)95％的木質(zhì)素未得到有效利用，木質(zhì)素黑液還造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，通過(guò)破壞木質(zhì)素三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將其降解為小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物基化學(xué)品，從而提高木質(zhì)素資源的利用率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
當(dāng)前木質(zhì)素的利用存在的最大問(wèn)題是木質(zhì)素的降解問(wèn)題。目前熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、裂解降解木質(zhì)素的方法往往對(duì)設(shè)備要求較高，生物轉(zhuǎn)化通常生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，進(jìn)程緩慢。醇體系對(duì)木質(zhì)素有一定的溶解性，離子液體不但是良好的生物質(zhì)溶劑，其優(yōu)異的催化能力在木質(zhì)素的降解過(guò)程中也具有重要作用。此外，離子液體作為綠色溶劑，其較低的蒸氣壓及其可循環(huán)使用的特性，使得使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大危害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決已有木質(zhì)素降解方法工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求較高，易引起二次環(huán)境污染的問(wèn)題，而提供一種綠色環(huán)保的木質(zhì)素降解方法。
一種離子液體催化醇體系降解木質(zhì)素的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：
一、將木質(zhì)素加入到多元醇與離子液體的混合溶液中，通過(guò)磁力攪拌將混合溶液攪拌均勻，關(guān)閉反應(yīng)釜，向體系中通入惰性氣體。
二、將步驟一得到的反應(yīng)混合液放置于溫度180～260℃的恒溫油浴鍋中，保持0.5～3h，得到混合物；
三、對(duì)步驟二得到的反應(yīng)液中加入蒸餾水并真空抽濾分離得到未降解木質(zhì)素。
四、對(duì)步驟三所得濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮，去除大部分水分，利用有機(jī)溶劑進(jìn)行抽提3-6次，萃取其中的木質(zhì)素降解產(chǎn)物。
其中，步驟一中磁力攪拌且通入惰性氣體為了保證體系均勻，排出空氣。步驟二中利用離子液體催化醇體系降解木質(zhì)素，加入離子液體為了提高木質(zhì)素的催化降解效率。步驟三中利用真空抽濾將未降解木質(zhì)素和木質(zhì)素的催化降解產(chǎn)物分開(kāi)。步驟四中加入有機(jī)溶劑將木質(zhì)素的催化降解產(chǎn)物萃取出來(lái)。本發(fā)明木質(zhì)素降解方法基于醇類(lèi)對(duì)木質(zhì)素具有一定的溶解特性以及離子液體較強(qiáng)的溶解能力和催化活性，利用離子液體催化醇體系降解木質(zhì)素，得到小分子物質(zhì)，有利于利用木質(zhì)素制備化學(xué)品，符合木質(zhì)素高值化利用的原則。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明所采用的方法操作簡(jiǎn)單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)周期短，低毒、對(duì)環(huán)境污染小。2、該方法不產(chǎn)生有害氣體，離子液體可回收利用，綠色環(huán)保。3、離子液體能夠大幅提高木質(zhì)素降解效率，得到小分子物質(zhì)，有利于實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素高值化利用，符合生物精煉的要求。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式之間的任意組合。
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式具體是按照以下步驟進(jìn)行的：
一、將1g木質(zhì)素加入到1，2-丙二醇與1-丁基-3-甲基咪唑乙酸鹽的混合溶液中，通過(guò)磁力攪拌將混合溶液攪拌均勻，關(guān)閉反應(yīng)釜，向體系中通入氮?dú)?5min。
二、將步驟一得到的反應(yīng)混合液放置于溫度200℃的恒溫油浴鍋中，保持0.5h，得到混合物；
三、對(duì)步驟二得到的反應(yīng)液中加入蒸餾水并真空抽濾分離得到未降解木質(zhì)素。
四、對(duì)步驟三所得濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮，去除大部分水分，利用乙酸乙酯抽提4次，萃取其中的木質(zhì)素降解產(chǎn)物。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中使用的醇類(lèi)為1,2-丁二醇，離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟二中恒溫水浴鍋的溫度為240℃，保持2h。其它與具體實(shí)施方式一相同。
采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：
實(shí)施例一：
本實(shí)施例一種離子液體催化醇體系降解木質(zhì)素的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：
一、將0.5g椰纖維木質(zhì)素加入到15mL丙三醇與0.5g 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽的混合溶液中，通過(guò)磁力攪拌將混合溶液攪拌均勻，關(guān)閉反應(yīng)釜，向體系中通入氮?dú)?5min。
二、將步驟一中裝有混合溶液的反應(yīng)釜置于溫度240℃的恒溫油浴鍋中，保持1h；
三、向步驟二得到的反應(yīng)液中加入100mL蒸餾水,并通過(guò)孔徑為0.45μm的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾，得到未降解木質(zhì)素固體殘?jiān)?/p>
四、將步驟三所得濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮，去除大部分水分，利用乙酸乙酯進(jìn)行抽提4次，萃取其中的木質(zhì)素降解產(chǎn)物。
本實(shí)施例，椰纖維木質(zhì)素的降解率為28.1％，主要的降解產(chǎn)物有多元醚酯以及2,6-二甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚、4-羥基-3-甲氧基苯丙酮等木質(zhì)素單體化合物。