CN115151692B

CN115151692B - 改性烷基磺酸及其用途

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Publication number: CN115151692B
Application number: CN202180016727.7A
Authority: CN
Inventors: 克莱·普尔迪; 马库斯·魏森伯格; 凯尔·G·温尼克; 卡尔·W·道森
Original assignee: Six Ring Co ltd
Current assignee: Six Ring Co ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2024-02-27
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: MX2022010587A; BR112022016688A2; KR20220142533A; US20210269971A1; CZ309860B6; CN115151692A; CA3150090A1; WO2021168538A1; EP4110987A1; RS20220805A1; IL295885A; CA3110558A1; CZ2022407A3; AU2021227719A1; ZA202209486B; CR20220480A; CO2022012827A2; AR121449A1; GB2608073B; CA3074198A1

Abstract

植物材料脱木质素的方法，所述方法包括：提供包括纤维素纤维和木质素的所述植物材料；将所述植物材料暴露于一种包含烷基磺酸和过氧化物的组合物，其中所述烷基磺酸和过氧化物以1：1至15：1范围的摩尔比存在，并且暴露时间足以基本上去除所述植物材料上存在的所有木质素。还公开了能够实现脱木质素的组合物。

Description

改性烷基磺酸及其用途

技术领域

本发明涉及一种可用于通过氧化分解有机材料如生物质的方法和组合物，例如但不限于作为广泛实例的木材物质的脱木质素，更具体地，涉及用于在比执行硫酸盐工艺(kraft process)的条件更温和的条件下进行通过氧化分解有机材料的方法和组合物。

背景技术

造纸的第一步和最耗能的一步是纸浆的生产。尽管含水、但是用于制造纸浆的木材和其他植物材料含有三种主要成分：纤维素纤维；木质素；和半纤维素。制浆的主要目标是将纤维与木质素分离。木质素是一种三维聚合物，其形象地充当了一种砂浆(mortar)，将植物中的所有纤维结合(hold)在一起。木质素在成品纸浆中的存在是不期望的，并且对成品没有任何作用(adds nothing)。制浆木材是指将纤维来源的体结构(bulk structure)(无论是木片、茎或其他植物部分)分解成组成纤维(constituent fiber)。当涉及造纸时，纤维素纤维是最需要的成分。半纤维素是一种较短的支链碳水化合物聚合物，由各种糖单体组成，形成无规无定形聚合物结构。成品纸浆中半纤维素的存在对纸张硬度的影响不如纤维素那么重要。这也适用于生物质转化。挑战是相似的。只是期望的结果不同。生物质转化将进一步分解为单碳水化合物(monocarbohydrate)，这是期望的结果，而纸浆和造纸工艺通常在木质素溶解后立即停止。

制备木浆或木材生物质有两种主要方法：机械处理和化学处理。机械处理或制浆通常包括将木片(wood chip)物理撕开，从而将纤维素纤维尽力撕裂以将它们彼此分开。这种方法的缺点包括：纤维素纤维断裂或损坏，从而使纤维变短；以及纤维素纤维上的木质素污染或残留物，从而向最终产品中引入或留下杂质。由于需要高压、腐蚀性化学物质和热量，该过程还消耗大量的能量并且是资本密集型的。化学制浆包括多种方法或工艺。这些通常集中在将木质素和半纤维素降解为水溶性分子。这些当时降解的组分通过洗涤纤维素纤维而与纤维素纤维分离，而不会损坏纤维素纤维。化学工艺目前也是能源密集型的，因为通常需要大量的热量；而且，在许多情况下，还需要搅拌或机械干预，从而使工艺低效并且增加了工艺增的成本。

存在将制浆的化学方面与制浆的机械方面在不同程度上结合的制浆方法。仅举几例，必须考虑的包括热机械制浆(thermomechanical pulping)(通常也称为TMP)和化学热机械制浆(chemithermomechanical pulping，CTMP)。通过选择每种常规制浆方法提供的优点，处理被设计成旨在减少制浆处理的机械方面所需的能量。这也会直接影响经受这些组合制浆处理的纤维的强度损失。通常，这些方法涉及缩短的化学处理(与常规的化学制浆相比)，然后进行机械处理以分离纤维。

制造用于造纸的纸浆的最常见工艺是硫酸盐工艺。在硫酸盐工艺中，木片被转化为几乎完全是纯纤维素纤维的木浆。多步硫酸盐工艺包含其中木片用化学溶液浸渍的第一步。这是通过润湿木片并用蒸汽预热它们来完成的。这会使木片膨胀并排出其中存在的空气，并用液体代替空气。然后用黑液(black liquor)和白液(white liquor)使木片饱和。黑液是硫酸盐工艺的产物。黑液含有水、木质素残留物、半纤维素和无机化学品。白液是一种包含氢氧化钠和硫化钠的强碱性溶液。一旦木片浸泡在不同的溶液中，对它们进行蒸煮(cooking)。为了在木片中实现脱木质素，在高达176℃的温度下蒸煮几个小时。在这些温度下，木质素降解产生水溶性片段。剩余的纤维素纤维在蒸煮步骤后被收集和洗涤。

卡罗酸(Caro’s acid)，也称为过氧单硫酸(peroxymonosulfuric acid)(H₂SO₅)，是已知最强的氧化剂之一。有几种已知的制备卡罗酸的反应，但最直接的反应之一涉及硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂)之间的反应。在这种方法中制备卡罗酸可以在进一步的反应中产生单过硫酸氢钾(potassium monopersulfate，PMPS)，单过硫酸氢钾是一种有价值的漂白剂和氧化剂。虽然卡罗酸有几种已知的有用应用，但值得注意的是它在木材脱木质素方面的用途。

美国专利第5,080,756号教导了一种改进的硫酸盐法制浆工艺(kraft pulpingprocess)，其特征在于，将含有有机物的废浓硫酸组合物添加到硫酸盐法回收***(kraftrecovery system)中，以提供其总硫含量丰富的混合物，该混合物在回收炉中进行脱水、热解和还原。硫酸组合物中的有机物作为热能的来源是特别有益的，它能够容易地保持高热量水平，以促进在炉中发生的氧化还原反应，从而使得形成用于制备适合制浆的蒸煮液(cooking liquor)的硫化物。

Rackemann等人在“The effect of pretreatment on Methanesulfonic acid-catalyzed hydrolysis of bagasse to levulinic acid,formic acid and furfural”(2018)中，公开了甲磺酸在用碱性溶液预处理的甘蔗渣上的应用。

美国专利申请号2016/0074549公开了用于低泡(low-foaming)应用的活化过氧化氢消毒组合物。提供由最终用户(end-user)稀释的浓缩物，其包括过氧化氢源、非表面活性剂有机磺酸或其盐、非离子表面活性剂和任选的有机酸。还提供了一种即用型过氧化氢消毒剂溶液，包括杀生量(biocidal amount)的过氧化氢、非表面活性剂有机磺酸或其盐、非离子表面活性剂、作为溶剂的水和任选的有机酸。最终用户可以通过使表面与消毒组合物接触有效杀死位于表面上的大多数微生物的时间量来对表面的微生物进行消毒。

生物燃料生产是硫酸盐工艺的另一个潜在应用。目前生物燃料生产的缺点之一是它需要使用食品级植物部分(如种子)，以便以合理有效的工艺将碳水化合物转化为燃料。碳水化合物可以通过在硫酸盐工艺中使用非食品级生物质从纤维素纤维中获得，然而，用于脱木质素的硫酸盐工艺的能量密集型性质使得这在商业上不太可行。为了建立以植物为基础的化学资源循环，非常需要可以利用不与人类食品生产竞争的基于植物的原料(plant-based feedstocks)的节能工艺。

虽然硫酸盐法制浆工艺是世界上使用最广泛的化学制浆工艺，但它的能源消耗极大，并具有其他缺点，例如，纸浆生产厂周围散发出大量气味。

鉴于当前的环境挑战和由于人为污染而发生的气候变化，期望能够通过温和的氧化进行有机材料的分解。这将更新制浆技术以提供优质纤维，而不会在其生产过程中对环境造成重大损害。因此，仍然需要一种能够在中等温度和压力下对木材物质进行脱木质素的组合物。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了含水酸性组合物(aqueous acidiccomposition)，所述组合物包含：

烷基磺酸(alkylsulfonic acid)；和

过氧化物；

其中所述烷基磺酸和过氧化物以1：1至15：1范围的摩尔比存在。

发明人已经发现，有机材料例如木材(例如但不限于木片或锯末)的脱木质素可以在比常规硫酸盐法制浆过程中使用的温度低得多的温度下发生。事实上，在室温下使用根据本发明的优选组合物进行的实验表明可以降解木片中存在的木质素，从而产生高质量的纤维素纤维。根据本发明方法的优选实施方案，在30℃下在暴露于根据本发明优选实施方案的组合物时处理木材样品。根据本发明的一个优选实施方案，通过应用涉及本发明优选组合物的方法，可以显著降低纸浆脱木质素所涉及的能源成本。

通过减少制浆过程中的能量需求并因此降低资本成本，这些教导将通过燃烧更少的化石燃料或有机物质来产生常规制浆过程中所需的必要热量，从而使制浆过程对环境的污染更小。它还将保留生物质中的许多有价值的例如芳族单体的成分，这些成分通常在硫酸盐工艺过程中被降解或破坏。本文公开的技术代表了在环境关注方面以及作为在许多工业化学过程中用作构建单元(building blocks)或起始材料的化合物的生成方法方面的实质性进步。

根据本发明的一个方面，提供了一种含水酸性组合物，其包括：

烷基磺酸；和

过氧化物；

其中该酸以组合物的总重量的20重量％至65重量％的量存在，并且

其中过氧化物以组合物的总重量的1重量％至30重量％的量存在。

根据本发明的另一方面，提供了一种含水酸性组合物，其包括：

烷基磺酸；和

过氧化物；

其中所述烷基磺酸；和所述过氧化物以不小于1：1的摩尔比存在。

优选地，组合物进一步包括包含胺部分的化合物。

优选地，所述烷基磺酸选自：其中烷基范围为C1-C6并且是直链或支链的烷基磺酸；及其组合。优选地，所述烷基磺酸选自：甲磺酸；乙磺酸；丙磺酸；2-丙磺酸；异丁基磺酸；叔丁基磺酸；丁磺酸；异戊基磺酸；叔戊基磺酸；戊磺酸；叔丁基己磺酸；及它们的组合。更优选地，所述烷基磺酸为甲磺酸。

根据本发明的另又一方面，提供了一种用于生物质/木材脱木质素的含水组合物，其中所述组合物包含：

烷基磺酸；和

过氧化物，

优选地，过氧化物是过氧化氢。

根据本发明的另一个方面，提供了一种生物质/植物材料脱木质素的方法，所述方法包括：

提供包括纤维素纤维和木质素的所述植物材料；

将所述植物材料暴露于一种组合物，该组合物包括：

链烷磺酸；和

过氧化物，

其中所述链烷磺酸和过氧化物以1：1至15：1范围的摩尔比存在，并且暴露时间足以基本上去除所述植物材料上存在的所有木质素。优选地，组合物进一步包括包含胺部分的化合物。优选地，包含胺部分的化合物具有低于300g/mol的分子量。还优选地，包含胺部分的化合物是伯胺。更优选地，包含胺部分的化合物是链烷醇胺。优选地，包含胺部分的化合物是叔胺。

根据本发明的一个优选实施方案，链烷醇胺选自：单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；及它们的组合。优选地，链烷醇胺是三乙醇胺。

发明人已经发现，木材(例如但不限于木片或其他普通生物质)的脱木质素可以在比常规硫酸盐法制浆过程中使用的温度低得多的温度下发生。事实上，一些实验是在18℃至21℃的平均室温下使用根据本发明优选的组合物进行的，并且显示可以降解木片上存在的木质素，从而非常有效地释放纤维素纤维。根据本发明方法的另一个优选实施方案，木材样品在暴露于根据本发明优选实施方案的组合物时在30℃下溶解。根据本发明的一个优选实施方案，通过应用涉及本发明的优选组合物的方法，可以显著降低能源成本、所涉及的资本成本，并大大降低目前在纸浆脱木质素中排放的相关排放物。

根据本发明的一个优选实施方案，提供了取决于时间和温度以及本发明优选组合物的摩尔比的多步骤方法，其中单独的溶解步骤实现：

1、脱木质素；

2、半纤维素的溶解；和

3、结晶纤维素的溶解。

附图说明

结合附图考虑以下对本发明的各种实施方案的描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明一个优选实施方案的组合物中的木片在t＝1分钟时的照片；

图2是根据本发明一个优选实施方案的组合物中的木片在t＝60分钟时的照片；

图3是根据本发明一个优选实施方案的组合物中的木片在t＝1天时的照片；

图4是根据本发明一个优选实施方案的组合物中的木片在t＝8天时的照片。

具体实施方式

应当理解，已经提供了许多具体细节以用于对本文描述的示例性实施方案的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文描述的实施方案。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程和组分，以免混淆本文描述的实施方案。此外，不应认为该描述以任何方式限制本文描述的实施方案的范围，而是仅描述本文描述的各种实施方案的实施方式。

根据本发明的一个优选实施方案，提供了一种酸性组合物，其包含烷基磺酸组分和过氧化物组分。当该组合物与生物质如木片接触时，它会使木片脱木质素并使纤维素和半纤维素完好无损。当从有机材料制备纸浆时，如上所述的处理可以证明是有利的。木质素材料与纤维素和半纤维素材料的分离提供了更容易的后续处理(processing down theline)以回收(recuperate)木质素单体和其他组分。通过木质素单体，人们将了解到那些化学物质在材料经历酸水解之前是木质素结构的一部分。

根据本发明的一个优选实施方案，提供了一种处理有机材料以获得纸浆和/或纤维素材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：

提供包含纤维素和木质素的有机材料；

提供包含烷基磺酸组分和过氧化物组分的酸性组合物；

使所述有机材料与所述组合物接触足以从所述有机材料中基本上去除所有木质素的时间；和

任选地，从纤维素中分离木质素。

根据本发明的一个优选实施方案，剩余的纤维素材料可以进一步加工以最终获得葡萄糖单体。优选地，使用硫酸或包含硫酸组分的改性酸进行该处理步骤。

优选地，脱木质素有机材料的加工包括中间步骤，其中将半纤维素与纤维素分离并随后从剩余的纤维素中除去。当时分离的半纤维素可以进一步加工以产生多种化合物以供将来使用。剩余的纤维素可以通过酸水解进一步分解以产生葡萄糖单体。获得的葡萄糖然后可以用作各种工业化学过程中的起始物(starting block)。

根据本发明方法的一个优选实施方案，回收的木质素不需要实质性处理(substantial processing)以进一步将其与半纤维素和/或纤维素分离，因为该方法是非常有选择性的。优选地在适当控制下实施该方法极大地促进了木质素在其应用于其他领域之前的进一步加工。木质素的应用领域众多，例如：油气井钻井添加剂；农药；特种聚合物；以及它最常见的用作燃料来源。事实上，木质素及其衍生物在各个行业的应用现在是一个数十亿美元的市场，并且在改善供应链的同时降低其未来使用的加工要求将是非常有利的。

使用根据本发明的一个优选实施方案的含水酸性组合物进行的实验表明，木片可以在受控制的反应条件下脱木质素并且消除或至少基本上最小化纤维素的降解。降解被理解为意指纤维素变黑或碳化(转化为炭黑)，这象征着对纤维素的不受控制的酸侵蚀及其染色(staining)。

实验#1

测试根据本发明的组合物的优选实施方案以确定其使木片脱木质素的能力。

使用约0.2g木材和约20g溶液完成实验。将混合物在30℃的温度下以200rpm的速度搅拌一小时(图1和2)。图3和图4示出了溶液中的木片随时间的变化。测试的溶液包含浓度为5.6比1的甲磺酸和过氧化氢。使用高锰酸盐对所得组合物进行滴定，结果列于下表1中。

表1：实施例1的组合物的滴定

时间	MSA-H₂O₂(％H₂O₂产率(yield))
		合成(混合)时	100
4天后	97.6
		7天后	95.8

在环境条件下(pH<0)，pH记录值为-0.45。MSA与过氧化物的摩尔比为5.6：1。

根据本发明的一个优选实施方案，甲磺酸是本发明组合物的以体积和重量百分比计的主要成分。根据本发明的一个优选实施方案，组合物的pH值小于1。根据本发明的另一个优选实施方案，组合物的pH值小于0.5。

图3和图4示出了在约22℃的温度下，在烷基磺酸(甲磺酸)和过氧化氢存在下木片的长达8天的时间的脱木质素过程(delignification)。值得注意的是，在实验结束时(第8天)，没有出现炭黑的迹象。这表明纤维素材料没有降解为其最基本的构成要素(buildingblock)。

上述实验清楚地表明，根据本发明的组合物不仅提供了足够的溶解酸以使植物材料脱木质素，而且在限制纤维素材料降解成炭黑残留物方面也有价值，从而为工厂操作员带来更高的产量并提高盈利能力，同时减少排放和对员工、承包商和公众的风险。

从木浆中生产葡萄糖的方法将代表对当前工艺的重大进步，在当前工艺中，这种转化在化学、能源和排放方面是密集型的、昂贵并且危险的，但不能产生高效的结果，尤其是在大规模操作中。希望使用一种组合物，它不仅可以使木材脱木质素，而且也允许操作者进行一些控制，以保留纤维素而不是将其降解为炭黑，从而提高效率和产量，增加安全性，并降低总成本。

优选地，烷基磺酸化合物和过氧化氢以1：1至15：1摩尔比的量存在。优选地，所得组合物的pH小于1。更优选地，所得组合物的pH小于0.5。

根据本发明的一个优选实施方案，包含磺酸部分的化合物选自其中烷基范围为C1-C6并且是直链或支链的烷基磺酸；及其组合。优选地，所述包含磺酸部分的化合物选自：甲磺酸；乙磺酸；丙磺酸；2-丙磺酸；异丁基磺酸；叔丁基磺酸；丁磺酸；异戊基磺酸；叔戊基磺酸；戊磺酸；叔丁基己磺酸；及它们的组合。更优选地，所述包含磺酸部分的化合物是甲磺酸。

如本领域技术人员所理解的，烷基磺酸被理解为包括烷基磺酸化合物，其中烷基是饱和的或不饱和的、环状的、直链的或支链的和/或取代的或未取代的。

根据本发明的一个优选实施方案，高浓度烷基磺酸和过氧化物的组合产生能够提供使有机材料受控制的脱木质素并且使纤维素纤维相对不受影响的改性酸组合物。

当使用根据本发明的一个优选实施方案的组合物对木材进行脱木质素时，该方法可以在比目前在常规硫酸盐法制浆工艺中使用的温度和压力低得多的温度和压力下进行。优点是显著的，有几个如下优点：硫酸盐法制浆工艺要求在176-180℃附近的温度以进行脱木质素的工艺，根据本发明的方法的优选实施方案可以在低至25℃的温度下使木材脱木质素。根据本发明的一个优选实施方案，可以在低至10℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明的一个优选实施方案，可以在低至0℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明的一个优选实施方案，可以在低至20℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明的一个优选实施方案，可以在低至30℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明的另一个优选实施方案，可以在低至40℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至50℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至60℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至80℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至90℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至100℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至120℃的温度下进行木材的脱木质素。根据本发明又另一个优选实施方案，可以在低至130℃的温度下进行木材的脱木质素。

在上述优选实施方案中的每一个中，进行这些工艺的温度显著低于当前能量密集型且相对低效的硫酸盐工艺。

此外，硫酸盐工艺需要高压来进行木材的脱木质素。根据本发明的一个优选实施方案，木材的脱木质素可以在大气压下进行。这反过来又避免了对高度专业化和昂贵的工业设备的需求。它还允许在世界许多地区实施脱木质素装置，在这些地区，由于各种原因，以前实施制浆和造纸设施是不切实际的。

根据本发明的一个优选实施方案的工艺相对于常规硫酸盐工艺的一些优点是显著的，因为输入到后者中的热量不仅是一个很大的污染源，而且在很大程度上是所得纸浆贵的原因。仅来自实施根据本发明的优选实施方案的方法所节省的能量将反映在较低价格的纸浆和环境效益中，这两者都将产生直接影响和多代商业和环境效益。

实施根据本发明的一个优选实施方案的方法可以在没有或最小化对高温和高压纸浆蒸煮器(cookers)的操作的限制性规定的情况下进一步节省成本。

从木浆中生产葡萄糖的方法将代表对当前工艺的重大进步，在当前工艺中，这种转化是化学密集型和昂贵的，并且不会产生显著的结果，尤其是在大规模操作中。期望的是使用一种组合物，该组合物不仅可使生物质脱木质素，而且也允许操作者进行一些控制以保留纤维素而不是将其降解为炭黑。为此类设施的操作者提供额外的收入来源。

根据本发明方法的一个优选实施方案，可以实现木质素的分离并且可以进一步加工所得纤维素纤维以产生葡萄糖单体。葡萄糖化学物(Glucose chemistry)具有多种用途，包括作为制备广泛使用的化学品的前体，这些化学品包括但不限于二缩丙酮(diacetonide)、二硫缩醛(dithioacetal)、乙醇、葡糖苷、葡萄糖毒醛(glucal)和羟基葡萄糖毒醛(hydroxyglucal)，仅举几例。

与目前的硫酸盐法制浆相比，使用根据本发明的优选组合物的另一个优点是不存在有害气体或蒸气。在硫酸盐法制浆工艺中蒸气的来源被认为主要是SO₂的排放物(emission)。使用根据本发明的优选组合物进行的脱木质素到目前为止并就可用的最佳检测能力而言，没有导致产生SO₂。

将甲磺酸(MSA)、三乙醇胺(TEOA)和过氧化氢以MSA、TEOA和过氧化氢的不同浓度混合，并在环境温度和压力条件下与生物质(木片)反应过夜，以评估摩尔比变化的有效性。对照试验是用仅添加硫酸盐木质素(kraft lignin)或仅添加纤维素与生物质的相应配方进行的。市售木质素(Sigma-Aldrich；木质素，硫酸盐(kraft)；产品编号471003)用作测试中的对照。商业纤维素(Sigma-Aldrich；纤维素，纤维(中(medium))；产品编号C6288)也用作测试中的对照。

在20小时反应时间后过滤每种混合物的固相，用水冲洗并在45℃的烘箱中干燥至恒重。所有数据都是三次运行(run)的平均值。一个有效的配方会溶解所有的木质素，并使纤维素尽可能完好无损。实验结果报告在下表2中。

表2 20小时反应时间后的固体回收率(初始质量的％)

批处理利用-MSA：H₂O₂以1：1摩尔比混合

为了评估和验证先前讨论的在较小体积上执行的组合物和工艺，执行了更大的批处理工艺。为了更大的批量工艺的制备，在大烧杯中在环境条件下将548g甲磺酸(MSA)(70％)与453g过氧化氢溶液(29％)混合(由于放热反应最小，无需冷却)。摩尔混合比为1：1。加入50g未分级的(unsized)刨花(锯末)并在环境条件下搅拌混合物。20小时后，将反应混合物转移到具有20μm聚四氟乙烯滤片(Teflon filter sheet)的过滤***中，将残留固体在45℃下干燥12小时。与添加的生物质相比，固体产率为54.2％。

所得纤维素的碳水化合物(hydrocarbon)含量经测定为93.0％，接近用作比较的Sigma-Aldrich纤维素批次#WXBC9745V-95.7％标准。测定的水含量为3.38％，这与用作比较的Sigma-Aldrich纤维素批次#WXBC9745V-3％标准相当。Kappa#＝11，这意味着脱木质素不是很完全，但对于纸板和实用纸来说已经足够了。对样品进行了X射线衍射，结果表明表观结晶度为58.2％，这与我们之前测试的数字一致，并且来自Aldrich的商业纤维素经测量为61.3％。对样品执行扫描电子显微镜检查并显示出非常高的纤维含量。

根据本发明的另一个优选实施方案，该组合物可以用于通过氧化分解有机材料，例如用于水处理、水净化和/或水淡化的那些。这方面的一个实例是去除(即破坏)过滤膜上的藻类。由于这种膜价格昂贵，因此尽可能长时间地使用它们在经济上是必要的。然而，鉴于难以去除随时间积累的有机物，因此需要新的方法来有效地去除有机物，并尽可能减少对膜的损害。无机酸太强，虽然它们会去除有机物，但会损坏过滤膜。本发明的优选组合物解决了这个问题，因为它比无机酸的侵蚀性更小，并且因此将以更温和的方式去除有机污染物，因此使膜损坏最小化。

尽管为了清楚和理解的目的已经对前述发明进行了一些详细的描述，但是相关领域的技术人员将会理解，一旦他们已经熟悉了本发明，可以在不偏离所附权利要求中的本发明的真实范围内的情况下，进行形式和细节上的各种改变。

Claims

1.一种含水酸性组合物，其包括：

烷基磺酸，其中烷基范围为C1-C6并且是直链或支链的；

包含胺部分的化合物，其选自链烷醇胺；和

过氧化物；

其中所述酸以所述组合物的总重量的20重量％至65重量％的量存在，并且所述过氧化物以所述组合物的总重量的1重量％至30重量％的量存在；并且其中所述烷基磺酸和过氧化物以1:1至15:1的摩尔比存在，并且组合物的pH小于1。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述烷基磺酸选自：甲磺酸；乙磺酸；丙磺酸；2-丙磺酸；异丁基磺酸；叔丁基磺酸；丁磺酸；异戊基磺酸；叔戊基磺酸；戊磺酸；叔丁基己磺酸；及它们的组合。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述烷基磺酸是甲磺酸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述过氧化物是过氧化氢。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述链烷醇胺选自：单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；及它们的组合。

6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述链烷醇胺是三乙醇胺。

7.一种生物质/植物材料的脱木质素的方法，所述方法包括：

提供包含纤维素纤维和木质素的所述植物材料；

将所述植物材料暴露于一种组合物，所述组合物包含：

烷基磺酸；

包含胺部分的化合物；和

过氧化物，

其中所述烷基磺酸的烷基范围为C1-C6并且是直链或支链的，且所述包含胺部分的化合物选自链烷醇胺，并且其中所述烷基磺酸和过氧化物以1：1至15：1范围的摩尔比存在，

其中所述酸以所述组合物的总重量的20重量％至65重量％的量存在，并且所述过氧化物以所述组合物的总重量的1重量％至30重量％的量存在；并且组合物的pH小于1；

并且暴露时间足以基本上去除所述植物材料上存在的所有木质素。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述包含胺部分的化合物选自：单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；及它们的组合。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述包含胺部分的化合物是三乙醇胺。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述过氧化物是过氧化氢。