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素蔗渣纖維的方法。

背景技術：

1、木質纖維素是植物和樹木的基本組成部分，其主要由纖維素、半纖維素和木質素三種主要成分組成，利用木質纖維素資源可以得到高附加值的生物制品，以減少對化石燃料的依賴，因此合理利用木質纖維素成為應對全球能源和環(huán)境危機的重要策略。

2、木質纖維素的分離是提升纖維素和木質素利用效率的關鍵環(huán)節(jié)，然而，由于木質素與纖維素之間強大的相互作用使得木質纖維素生物質難以處理，從而降低了木質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素可以提高纖維素基材料的機械和化學性能，因此如果能實現纖維素和木質素的一同分離，也是提高木質纖維素的有效手段，對于木質纖維素的高值化利用具有重要意義。

3、前期有部分學者利用低共熔溶劑在不同溫度下提取單一的木質素，通過控制溫度等條件以取得最優(yōu)的木質素得率，雖然低共熔溶劑預處理技術在木質素提取中顯示出優(yōu)異的性能，且具有易制備、成本低、綠色無污染等優(yōu)點，但是對于如何獲得含有不同木質素含量的纖維素，仍是亟需解決的一個重要難題。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，通過利用三元低共熔溶劑調控甘蔗渣纖維內部木質素含量，得到可用于紫外線防護薄膜和抗菌包裝薄膜的含木質素蔗渣纖維，實現木質纖維素的高值化利用。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

3、本發(fā)明的技術方案之一：

4、一種基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，包括以下步驟：

5、將預處理后的甘蔗渣與三元低共熔溶劑(des)混合攪拌反應，反應完成后冷卻，固液分離后洗滌，得到所述含木質素蔗渣纖維；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節(jié)氫鍵和π-π相互作用，選擇性溶解木質素，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素的“抗解聚屏障”，從而提高對木質素的降解速度。本發(fā)明用于提取含木質素蔗渣纖維的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提取含木質素蔗渣纖維的效率比不含oa的效率高，oa的加入使含木質素蔗渣纖維的聚合度降低，促進了纖維降解，但隨著des中oa比例的增加，木質素中β-o-4′結構被破壞，木質素提取率下降，因此，為了得到具有適量木質素及纖維素含量的含木質素蔗渣纖維，本發(fā)明將des中chcl、oa和la的摩爾比限定為1∶(0-2)∶(1-3)。

7、所述混合攪拌反應的溫度為90-120℃，在常壓下進行。

8、進一步地，所述甘蔗渣在所述三元低共熔溶劑中的加入量為2.5wt％。

9、進一步地，所述甘蔗渣的預處理包括以下步驟：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處理后的甘蔗渣。

10、進一步地，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)明的技術方案之二：

17、一種所述方法制備得到的含木質素蔗渣纖維。

18、進一步地，所述含木質素蔗渣纖維中纖維素含量為76wt％-81wt％，木質素含量為8wt％-15wt％，結晶度為66％-69％。

19、如果含木質素蔗渣纖維中含有過量的木質素或低量的纖維素，會對纖維素基材料的機械性能產生負面影響，因此嚴格控制含木質素蔗渣纖維中木質素和纖維素對提高纖維素基材料性能至關重要。

20、本發(fā)明的技術方案之三：

21、所述的含木質素蔗渣纖維制備紫外線防護薄膜和抗?jié)窭毂∧さ膽谩?/p>

22、與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術效果：

23、(1)本發(fā)明通過利用不同配比的三元低共熔溶劑，在較低反應溫度和常壓下實現含木質素蔗渣纖維的制備，本發(fā)明的方法可以選擇性調控木質素含量的同時，對纖維素結構破壞程度較小，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)明的整個反應過程在較低的溫度和較低的壓強下進行，操作簡單，可以提取出含不同木質素和纖維素含量的高質量蔗渣纖維，便于后續(xù)研究不同木質素含量的存在對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素蔗渣纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述預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.根據權利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，其特征在于，所述甘蔗渣的預處理包括以下步驟：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處理后的甘蔗渣。

4.根據權利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，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.根據權利要求1所述基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，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.根據權利要求5所述基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，其特征在于，

7.一種如權利要求1-6任一項所述方法制備得到的含木質素蔗渣纖維。

8.根據權利要求7所述的含木質素蔗渣纖維，其特征在于，所述含木質素蔗渣纖維中纖維素含量為76wt％-81wt％，木質素含量為8wt％-15wt％，結晶度為66％-69％。

9.如權利要求7-8任一項所述的含木質素蔗渣纖維在制備紫外線防護薄膜和抗?jié)窭毂∧ぶ械膽谩?/p>
技術總結
本發(fā)明提出了一種基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法，屬于組分分離處理技術領域。基于三元低共熔溶劑制備含木質素蔗渣纖維的方法包括以下步驟：將預處理后的甘蔗渣與三元低共熔溶劑混合攪拌反應，反應完成后冷卻，固液分離后洗滌，得到所述含木質素蔗渣纖維；所述三元低共熔溶劑由摩爾比為1∶(0?2)∶(1?3)的氯化膽堿、草酸和乳酸組成；所述混合攪拌反應的溫度為90?120℃，在常壓下進行。本發(fā)明的整個反應過程在較低的溫度和較低的壓強下進行，操作簡單，可以提取出含不同木質素和纖維素含量的高質量蔗渣纖維，便于后續(xù)研究不同木質素含量的存在對纖維素的性能影響和蔗渣纖維的高值化利用。

技術研發(fā)人員：黃崇杏,黃浩河,班富廣,袁芳,趙崇滔,韋美晴,曾書龍,劉峰松
受保護的技術使用者：廣西大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/6/12