本發(fā)明屬于組分分離處理，尤其涉及一種基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法。
背景技術(shù)：
1、木質(zhì)纖維素是植物和樹木的基本組成部分，其主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種主要成分組成，利用木質(zhì)纖維素資源可以得到高附加值的生物制品，以減少對(duì)化石燃料的依賴，因此合理利用木質(zhì)纖維素成為應(yīng)對(duì)全球能源和環(huán)境危機(jī)的重要策略。
2、木質(zhì)纖維素的分離是提升纖維素和木質(zhì)素利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而，由于木質(zhì)素與纖維素之間強(qiáng)大的相互作用使得木質(zhì)纖維素生物質(zhì)難以處理，從而降低了木質(zhì)纖維素的分離利用率。另外有研究表明，在纖維素中加入適量的木質(zhì)素可以提高纖維素基材料的機(jī)械和化學(xué)性能，因此如果能實(shí)現(xiàn)纖維素和木質(zhì)素的一同分離，也是提高木質(zhì)纖維素的有效手段，對(duì)于木質(zhì)纖維素的高值化利用具有重要意義。
3、前期有部分學(xué)者利用低共熔溶劑在不同溫度下提取單一的木質(zhì)素，通過控制溫度等條件以取得最優(yōu)的木質(zhì)素得率，雖然低共熔溶劑預(yù)處理技術(shù)在木質(zhì)素提取中顯示出優(yōu)異的性能，且具有易制備、成本低、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于如何獲得含有不同木質(zhì)素含量的纖維素，仍是亟需解決的一個(gè)重要難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，通過利用三元低共熔溶劑調(diào)控甘蔗渣纖維內(nèi)部木質(zhì)素含量，得到可用于紫外線防護(hù)薄膜和抗菌包裝薄膜的含木質(zhì)素蔗渣纖維，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素的高值化利用。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一：
4、一種基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，包括以下步驟：
5、將預(yù)處理后的甘蔗渣與三元低共熔溶劑(des)混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完成后冷卻，固液分離后洗滌，得到所述含木質(zhì)素蔗渣纖維；所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶(0-2)∶(1-3)的氯化膽堿(chcl)、草酸(oa)和乳酸(la)組成(其中oa的用量不為0)；
6、技術(shù)原理：氯化膽堿(chcl)、草酸(oa)和乳酸(la)組成的三元低共熔溶劑中，氯化膽堿作為氫鍵受體，草酸和乳酸共同作為氫鍵供體，第三組分的引入可以通過調(diào)節(jié)氫鍵和π-π相互作用，選擇性溶解木質(zhì)素，很好的保留纖維素；而且三元低共熔溶劑可以快速破壞木質(zhì)素的“抗解聚屏障”，從而提高對(duì)木質(zhì)素的降解速度。本發(fā)明用于提取含木質(zhì)素蔗渣纖維的des由摩爾比為1∶(0-2)∶(1-3)的chcl、oa和la組成，其中oa的用量不為0，有oa的存在下，des提取含木質(zhì)素蔗渣纖維的效率比不含oa的效率高，oa的加入使含木質(zhì)素蔗渣纖維的聚合度降低，促進(jìn)了纖維降解，但隨著des中oa比例的增加，木質(zhì)素中β-o-4′結(jié)構(gòu)被破壞，木質(zhì)素提取率下降，因此，為了得到具有適量木質(zhì)素及纖維素含量的含木質(zhì)素蔗渣纖維，本發(fā)明將des中chcl、oa和la的摩爾比限定為1∶(0-2)∶(1-3)。
7、所述混合攪拌反應(yīng)的溫度為90-120℃，在常壓下進(jìn)行。
8、進(jìn)一步地，所述甘蔗渣在所述三元低共熔溶劑中的加入量為2.5wt％。
9、進(jìn)一步地，所述甘蔗渣的預(yù)處理包括以下步驟：將甘蔗渣用水洗滌后干燥、粉碎并過80-100目篩，將得到的甘蔗渣粉末再次干燥后得到預(yù)處理后的甘蔗渣。
10、進(jìn)一步地，所述三元低共熔溶劑是按摩爾比稱取所述氯化膽堿、草酸和乳酸混合后，在80-90℃下油浴加熱攪拌得到的。
11、進(jìn)一步地，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶(0.5-2)∶(1-2.5)的氯化膽堿、草酸和乳酸組成。
12、更進(jìn)一步地，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶0.5∶2.5的氯化膽堿、草酸和乳酸組成；或，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶1∶2的氯化膽堿、草酸和乳酸組成；
13、或，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶1.5∶1.5的氯化膽堿、草酸和乳酸組成；
14、或，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶2∶1的氯化膽堿、草酸和乳酸組成。
15、其中，最優(yōu)的組成為：氯化膽堿、草酸和乳酸的摩爾比為1∶1∶2。
16、本發(fā)明的技術(shù)方案之二：
17、一種所述方法制備得到的含木質(zhì)素蔗渣纖維。
18、進(jìn)一步地，所述含木質(zhì)素蔗渣纖維中纖維素含量為76wt％-81wt％，木質(zhì)素含量為8wt％-15wt％，結(jié)晶度為66％-69％。
19、如果含木質(zhì)素蔗渣纖維中含有過量的木質(zhì)素或低量的纖維素，會(huì)對(duì)纖維素基材料的機(jī)械性能產(chǎn)生負(fù)面影響，因此嚴(yán)格控制含木質(zhì)素蔗渣纖維中木質(zhì)素和纖維素對(duì)提高纖維素基材料性能至關(guān)重要。
20、本發(fā)明的技術(shù)方案之三：
21、所述的含木質(zhì)素蔗渣纖維制備紫外線防護(hù)薄膜和抗?jié)窭毂∧さ膽?yīng)用。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：
23、(1)本發(fā)明通過利用不同配比的三元低共熔溶劑，在較低反應(yīng)溫度和常壓下實(shí)現(xiàn)含木質(zhì)素蔗渣纖維的制備，本發(fā)明的方法可以選擇性調(diào)控木質(zhì)素含量的同時(shí)，對(duì)纖維素結(jié)構(gòu)破壞程度較小，有利于原料各組分的分離及原料高值化利用。另外，本發(fā)明中三元低共熔溶劑容易制備，成本較低，屬于綠色溶劑。
24、(2)本發(fā)明的整個(gè)反應(yīng)過程在較低的溫度和較低的壓強(qiáng)下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，可以提取出含不同木質(zhì)素和纖維素含量的高質(zhì)量蔗渣纖維，便于后續(xù)研究不同木質(zhì)素含量的存在對(duì)纖維素的性能影響和蔗渣纖維的高值化利用。
1.一種基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述預(yù)處理后的甘蔗渣在所述三元低共熔溶劑中的加入量為2.5wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述甘蔗渣的預(yù)處理包括以下步驟：將甘蔗渣用水洗滌后干燥、粉碎并過80-100目篩，將得到的甘蔗渣粉末再次干燥后得到預(yù)處理后的甘蔗渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述三元低共熔溶劑的制備方法包括按摩爾比稱取所述氯化膽堿、草酸和乳酸混合后，在80-90℃下油浴加熱攪拌的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶(0.5-2)∶(1-2.5)的氯化膽堿、草酸和乳酸組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于三元低共熔溶劑制備含木質(zhì)素蔗渣纖維的方法，其特征在于，
7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述方法制備得到的含木質(zhì)素蔗渣纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含木質(zhì)素蔗渣纖維，其特征在于，所述含木質(zhì)素蔗渣纖維中纖維素含量為76wt％-81wt％，木質(zhì)素含量為8wt％-15wt％，結(jié)晶度為66％-69％。
9.如權(quán)利要求7-8任一項(xiàng)所述的含木質(zhì)素蔗渣纖維在制備紫外線防護(hù)薄膜和抗?jié)窭毂∧ぶ械膽?yīng)用。