【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及荻苇加工，尤其涉及一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒及其制备方法。
技术介绍
1、工业上酸法制备低聚木糖、木糖过程中，将产生大量富含纤维素和木质素的提取渣，又称“纤维素前驱体”，是制备纤维素和木质素产品的理想原料，但目前仅用作锅炉燃料、育秧钵等低端产品。因此，寻找纤维素前驱体高值化利用途径，已成为制糖产业转型升级的重要问题。据不完全统计，全球造纸业每年生产超过7000万吨的木质素，其中大部分被用作燃料，其余部分随制浆黑液排出且仅有5％的用于制造添加剂、分散剂、胶黏剂和表面活性剂等深加工产品(熊福全等，纳米木质素的制备及应用研究现状，高分子材料科学与工程，第156-161页，2016年12月)。同时，由于木质素复杂的无定型结构限制了其高值化利用，木质素的高附加值利用和开发成为当前木质素研究的热点(张文心等，木质素基纳米材料的研究进展，高分子通报，第32-37页，2009年09月)。
2、木质素纳米颗粒(lignin nanoparticles,lnps)是一种物理尺寸在纳米级别(1-100nm)的木质素胶体，由于粒径减小、比表面积和活性表面功能位点的增加，相比原始的木质素具有优异的抗氧化性、抗菌性、紫外吸收性(王欢等，木质素基功能材料的制备与应用研究进展，化工进展，第434-448页，2018年07月)。当前，实验室主要利用造纸工业产出的碱木质素(或木质素磺酸盐)或纤维素乙醇工业产出酶解木质素为原料，通常采用酸沉淀自组装、机械法、有机溶剂法、改性法制备，由于现有方法均处于实验室阶段，且制备
3、低共熔溶剂(deep eutectic solvents，dess)是近年来新兴的绿色功能溶剂具备可由可再生原料制备、成本低、易回收、可生物降解等优点，可直接从木质纤维素中分离木质素，是一类极具应用前景的新型绿色溶剂(薛智敏等，氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展，林业工程学报，第32-44页，2023年08月)。有别于氢氧化钠、硫化钠、亚硫酸盐、过氧化氢等传统制浆造纸无机溶剂和甲醛、丙酮、γ-戊内酯等有机溶剂，低共熔溶剂一般由氢键受体(hba)和氢键供体(hbd)按照一定比例形成，具有与离子液体相似的物化性质，但毒性更低、更易生物降解、价格更便宜，具备商业推广潜力(韦露等，低共熔溶剂及其应用研究进展，化学通报，第333-339页，2010年10月)。
4、公告号为cn112851977b的中国专利公布了一种木质素纳米颗粒及其制备方法应用，将木质纤维素原料与低共熔溶剂混合，再热处理，冷却洗涤，固液分离，得到固相预处理纤维素残渣和液相组分，固相预处理纤维素残渣干燥后收集；将液体组分蒸发浓缩，加入反相溶剂中沉淀出木质素纳米颗粒，离心、干燥收集，再回收离心液中的低共熔溶剂，循环使用。该专利采用的低共熔溶剂是酸性，以及原料为龙竹，木质素纳米颗粒得率仅到47.5％～59.9％。木质素纳米颗粒的得率还有进一步提升的空间。
技术实现思路
1、根据现有技术采用天然产物制备木质素纳米粒的得率还有进一步提升的空间，本专利技术提供一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，制备得率高达90％～95％；本专利技术还提供一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，制备得率高达90％～95％。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，制备原料采用荻苇纤维素前驱体，采用碱性低共熔溶剂将木质素从原料中分离得到所述木质素纳米粒；所述低共熔溶剂经过滤掉所述木质素纳米粒，再浓缩得以回收；所述木质素纳米粒粒径低于100nm，得率高达90％～95％。
4、传统方法采用酸性低共熔溶剂分离木质素和纤维素，易于破坏纤维素的结晶度，降低聚合度，导致纤维素的二次提取产率降低，而本专利技术采用碱性低共熔溶剂能很好地保持纤维素的完整性，并且能将木质素充分分离出来，显著提升木质素得率和纤维素的产率。
5、优选的，所述碱性低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇胺的混合物。
6、优选的，所述木质素纳米粒径为70～90nm。
7、一种如上述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，具体包括以下步骤：
8、1)所述荻苇纤维素前驱体和所述碱性低共熔溶剂混合均匀后移入反应器中反应，反应温度为80～120℃，加入体积浓度为60％～85％乙醇终止反应，固液分离得到木质素纳米粒悬浮液；
9、2)将步骤1)制备的木质素纳米粒悬浮液加水稀释静置析出木质素纳米粒，再过滤浓缩，得到截留液为木质素纳米粒，过滤液为碱性低共熔溶剂回收液。
10、优选的，还包括步骤3)将所述碱性低共熔溶剂回收液50～60℃蒸发浓缩，再回流进行下一轮反应。
11、优选的，步骤1)中所述碱性低共熔溶剂是由氯化胆碱和乙醇胺按摩尔比1:1～15混合，75～85℃搅拌得到；荻苇纤维素前驱体与碱性低共熔溶剂混合固液比为1:5～30，反应时间为1～8h。
12、优选的，步骤2)中过滤浓缩时采用反渗透过滤设备。
13、本专利技术的有益效果：
14、(1)本专利技术采用荻苇纤维素前驱体为制备原料，尽管本身木质素含量高，但木质素和纤维素混合在一起，需要进行充分分离，才能有更高的得率，传统酸性低共熔溶剂通过破坏纤维素结构来分离木质素，而且常常分离得不够充分，但本专利技术采用碱性低共熔溶剂既不破坏纤维素，还能充分离木质素，因此得率高达90％～95％。
15、(2)本专利技术采用碱性低共熔溶剂处理原料，其中纤维素结构破坏得少，经固液分离后的固体内纤维素纯度为64％～66％，还能进一步提取纤维素，因此原料利用充分，价值显著提升。
16、(3)本专利技术的碱性低共熔溶剂能回收，大幅减低排放量，且溶剂本身对环境友好，有绿色属性。
17、(4)本专利技术成本低工艺简单，有利于大规模工业推广。
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1.一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，制备原料采用荻苇纤维素前驱体，采用碱性低共熔溶剂将木质素从原料中分离得到所述木质素纳米粒；所述低共熔溶剂经过滤掉所述木质素纳米粒，再浓缩得以回收；所述木质素纳米粒粒径低于100nm，得率高达90％～95％。
2.根据权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，所述碱性低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇胺的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，所述木质素纳米粒径为70～90nm。
4.一种如权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，其特征在于，还包括步骤3)将所述碱性低共熔溶剂回收液50～60℃蒸发浓缩，再回流进行下一轮反应。
6.如权利要求4所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，其特征在于
7.如权利要求4所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤2)中过滤浓缩时采用反渗透过滤设备。
...【技术特征摘要】
1.一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，制备原料采用荻苇纤维素前驱体，采用碱性低共熔溶剂将木质素从原料中分离得到所述木质素纳米粒；所述低共熔溶剂经过滤掉所述木质素纳米粒，再浓缩得以回收；所述木质素纳米粒粒径低于100nm，得率高达90％～95％。
2.根据权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，所述碱性低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇胺的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒，其特征在于，所述木质素纳米粒径为70～90nm。
4.一种如权利要求1所述的一种高得率的基于荻苇纤维素前驱体制备的木质素纳米粒的制备方法...
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