一种提取浅色木质素的方法

本发明涉及木质素高值化，具体涉及一种提取浅色木质素的方法。

背景技术：

1、木质素是一种天然芳香族高分子聚合物，在胶粘剂、树脂、染料、生物基材料、医药中间体等领域具备广阔的应用前景。传统木质素提取方法主要包括碱法、酸法、有机溶剂法等，碱法、酸法腐蚀性强、设备要求高，会造成严重环境污染，常规有机溶剂法挥发性强、毒性大、回收成本高，工业化应用受限。而且为了提高木质素的得率，通常在剧烈的反应条件中进行，但是强酸碱或高温易引发木质素深度降解、缩合变色，所得木质素颜色深、品质差，严重的限制了木质素在对产品色泽要求较高的领域(如防晒霜)的应用。因此高效率地提取浅色木质素仍然是一个巨大的挑战。

2、低共熔溶剂作为一类新型绿色溶剂，现有单一或二元低共熔溶剂提取木质素工艺中，提取过程易伴随木质素氧化、分子间缩合反应，导致产物颜色偏深、l*值低，极大限制了浅色木质素在高端材料、日化、精细化工等领域的应用。

3、现有技术cn117534846a公开了一种酸性低共熔溶剂联合一元醇降低木质素颜色的方法，通过在低共熔溶剂中加入一元醇提取木质素。但是该现有技术提取得到的木质素l*值偏低，且并未关注木质素的得率。因此，如何在保证木质素得率的同时进一步提高木质素的l*值成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的首要目的是提供一种提取浅色木质素的方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种提取浅色木质素的方法，包括以下步骤：

4、s1.将低共熔溶剂与多元醇混合，得到提取液；

5、s2.将提取液与木质纤维素混合，反应，固液分离；

6、s3.将分离后的溶液与水混合，析出固体，得到浅色木质素；

7、其中，所述低共熔溶剂包括苄基三乙基氯化铵和无水草酸；所述反应的温度为≥85℃，所述反应的时间≥4h。

8、本发明以苄基三乙基氯化铵为氢键受体，无水草酸为氢键供体，与多元醇混合后，在特定温度和时间下从木质素纤维素中提取浅色木质素，在保证木质素得率的同时，提高了木质素的l*值。本发明利用多元醇的多羟基结构与木质素分子形成弱氢键，抑制木质素氧化缩合，同时提升体系对木质素的溶解能力，在温和条件下实现木质素高效提取，并获得高l*值、高纯度的浅色木质素。

9、其中，苄基三乙基氯化铵分子含有疏水性苄基芳香环结构，能够与木质素内部大量的苯环结构产生强烈的π-π堆积作用，可以有效穿透生物质致密的细胞壁网络，破坏木质素自身的芳香骨架堆积结构，从微观层面瓦解木质素的稳定聚合体系，实现木质素的高效溶出。其次，苄基三乙基氯化铵带有体积更大、空间位阻更强的季铵阳离子结构，相较于小分子季铵盐，其阳离子空间伸展范围更大，能够更高效地插入纤维素、半纤维素与木质素之间的交联缝隙，打断木质素与多糖组分之间的氢键、醚键连接，实现木质素的选择性剥离，同时不会过度破坏纤维素骨架，保证纤维素高留存率。

10、无水草酸作为氢键供体，其作用为可与苄基三乙基氯化铵形成稳定的二元低共熔溶剂，同时提供适宜酸性，高效破坏木质纤维素内部连接键，促进木质素溶出，并通过氢键作用增强对木质素的溶解能力，是实现木质素高效提取的核心组分。

11、多元醇作为助剂，多羟基可破坏木质素-碳水化合物复合体（lcc）氢键、润胀植物细胞壁，温和解离木质素，并且其羟基还原性弱、惰性优于小分子醇，可有效抑制木质素在提取过程中的酚羟基缩合与氧化变色，减少共轭发色基团生成，避免木质素褐变，使木质素l*值明显提升，同时能够降低低共熔溶剂体系黏度，强化固液传质效率，促进木质素快速充分溶出，显著提高提取率。

12、本发明中，所述浅色木质素是指木质素的l*值≥47的木质素。

13、优选地，所述多元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二醇、1，5-戊二醇或丙三醇中的至少一种。

14、更优选地，所述多元醇为1，4-丁二醇。

15、优选地，所述苄基三乙基氯化铵和无水草酸的摩尔比为（1~6）：（1~6）。

16、更优选地，所述苄基三乙基氯化铵和无水草酸的摩尔比为1：（1~1.5）。

17、优选地，所述低共熔溶剂的制备方法包括以下步骤：将低共熔溶剂的原料混合，加热，得到所述低共熔溶剂。

18、更优选地，所述加热的温度为70~110℃。

19、优选地，所述多元醇的质量为低共熔溶剂质量的10~50wt%。

20、本发明中，所述多元醇的质量为低共熔溶剂质量的10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%、31wt%、32wt%、33wt%、34wt%、35wt%、36wt%、37wt%、38wt%、39wt%、40wt%、41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%、50wt%中的任意值。

21、更优选地，所述多元醇的质量为低共熔溶剂质量的20~45wt%。

22、更优选地，所述多元醇的质量为低共熔溶剂质量的38~42wt%。

23、优选地，s1中，所述混合的温度为60~90℃。

24、优选地，s1中，所述混合的时间为20~60min。

25、优选地，所述提取液与木质纤维素的固液质量比为（8~10）：1。

26、优选地，所述木质纤维素为竹粉和/或木粉。

27、更优选地，所述木质纤维素需经过预处理。

28、更优选地，所述预处理包括干燥、粉碎、筛分。

29、更优选地，所述干燥的温度为70~110℃。

30、更优选地，所述木质纤维素的目数为40~80目。

31、优选地，所述反应的温度为85~110℃。

32、本发明中，s2中，反应的温度为85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃、110℃中的任意值。

33、更优选地，所述反应的温度为88~102℃。

34、更优选地，所述反应的温度为88~92℃。

35、优选地，所述反应的时间为4~10h。反应的时间可以为4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h中的任意值。

36、更优选地，所述反应的时间为6~9h。

37、更优选地，所述反应的时间为7~9h。

38、优选地，s2中，所述固液分离还包括在反应后的体系中加入乙醇，混合。

39、在反应后的体系中加入乙醇是因为提取液粘度较大，通过乙醇洗涤可以破坏提取液的结构，使固提残渣与液体完全分离，有利于进一步提取木质素。

40、更优选地，所述乙醇的质量为反应后的体系总质量的2~3倍。

41、更优选地，所述混合的方式为低温搅拌。

42、更优选地，所述低温搅拌的温度为50~80℃。

43、更优选地，所述低温搅拌的时间为1~2h。

44、优选地，所述固液分离的方式为抽滤。

45、更优选地，s3中，所述分离后的溶液为去除乙醇后的溶液，所述去除乙醇后的溶液与水的体积比为1：（10~15）。

46、优选地，s3中，所述混合后还包括分离、冷冻干燥。

47、更优选地，所述分离为离心。

48、更优选地，所述离心的转速为8000～10000r/min，时间为5～10min。

49、更优选地，所述冷冻干燥的温度为-60~-40℃，时间为8~16h。

50、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

51、本发明以苄基三乙基氯化铵为氢键受体，无水草酸为氢键供体，与多元醇混合后，在特定温度和时间下从木质素纤维素中提取浅色木质素，在保证木质素得率的同时，提高了木质素的l*值。本发明利用多元醇的羟基结构与木质素分子形成弱氢键，抑制木质素氧化缩合，同时提升体系对木质素的溶解能力，在温和条件下实现木质素高效提取，并获得高l*值、高纯度的浅色木质素。