本发明属于生物炼制，具体涉及一种π共轭共熔溶剂及其解构木质纤维素提取木质素的方法。
背景技术：
1、生物质中主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成的。随着科研人员的深入研究，将纤维素和半纤维素转化为高附加值产品的方法已经逐渐成熟，但木质素的高值化利用仍然处于开发阶段。当前，脱除木质素主要的方法是基于木材制浆的商业技术，通常采用碱性或亚硫酸盐工艺来生产纤维素纤维。尽管这种方法能够有效去除木质素并提高酶解后糖的产量，但是在分离的过程中使用了高温，导致所得到的木质素因为高度缩合，从而降低反应活性并失去使用价值。
2、木质纤维素主要的分离方法有很多种，包括酸法、碱法、有机溶剂处理法、离子液体预处理法、低共熔溶剂预处理法等。酸法如硫酸、对甲苯磺酸等强酸的酸体系来断开木质素与纤维素之间的c-o键，其优点是速率快、得率高，但是酸法处理的木质素会高度缩聚失去利用价值；有机溶剂体系如γ-戊内酯和四氢呋喃，其优点是分离条件温和、且提取的木质素具有活性强和分子量小的优点，但缺点是能耗大，有机试剂难以回收、分离速率慢、效率低等；而离子液体处理法的优点是可以选择性的提取木质素，但缺点是能耗大、大多数离子液体都具有毒性；而低共熔溶剂预处理法的有点是可以保留木质素的原本结构，分离效率高，但缺点是能耗大，试剂难以回收利用。此外，与传统的碱和无机酸相比，γ-戊内酯、四氢呋喃、离子液体等不仅成本高而且所需溶剂的剂量也大，因此需要非常高昂的化学废液处理，这对于经济的生物炼制操作来说难以实现。
3、尽管存在多种分离木质纤维素的方法，但木质纤维素的实际生产应用仍面临诸多挑战，尤其是在大规模使用和环境影响方面。因此，开发一种高效的、绿色的分离方法至关重要。在植物纤维素传统的分离方法中上存在的这些问题有：分离效率低；没有实现环保理念；分离出来的木质素高度缩聚，不具备使用价值。因此，在使用传统的低共熔溶剂分离植物纤维时，分离所需要的时间、反应温度等条件非常苛刻，尽管分离出来的木质素保留度高，但是条件严格是障碍；尽管低共熔溶剂是一种绿色溶剂，但是在分离木质纤维素后，溶剂无法有效的回收利用，且重复使用的效率低下。
4、综上所述，任意的提取方法对于木质素提取有利有弊，因此要兼顾更低的反应所需能耗的同时，得到木质素高提取率的效果。
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种π共轭共熔溶剂。
2、本发明的另一目的在于提供上述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法。
3、通过对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质组成π共轭共熔溶剂，用于解构木质纤维素提取木质素。首先，对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质通过π-π键和氢键的共同作用，使得溶剂的熔点下降；其次，在解构木质纤维素的过程中，由于对甲苯磺酸具有强酸性，能够电离出大量的氢离子，有效破坏木质素与其他组分之间的紧密作用，因此可以在较低的温度和较短的时间下提取出木质素。
4、本发明目的通过以下技术方案实现：
5、一种π共轭共熔溶剂，包括对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质。
6、优选的，所述对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质的摩尔比为1：2～1：8。
7、更优选的，所述对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质的摩尔比为1：2。
8、优选的，所述其他含苯环结构的物质为苯甲醛、苯甲醛衍生物、苯酚和苯酚衍生物中的至少一种。
9、更优选的，所述苯甲醛衍生物为对甲基苯甲醛；所述苯酚衍生物为百里香酚和对甲基苯酚中的至少一种。
10、更进一步优选的，所述其他含苯环结构的物质为苯甲醛、对甲基苯甲醛、苯酚、百里香酚和对甲基苯酚中的至少一种。
11、最优选的，所述其他含苯环结构的物质为苯甲醛、对甲基苯甲醛和对甲基苯酚中的至少一种。
12、更进一步优选的，所述其他含苯环结构的物质为对甲基苯甲醛。
13、上述一种π共轭共熔溶剂的制备方法，具体为：将对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质混合后于70～120℃下加热溶解，得到透明澄清溶液。
14、更优选的，所述加热溶解的温度为70～100℃，时间为20～40min。
15、上述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法，包括以下步骤：
16、将π共轭共熔溶剂和木质纤维素原材料混合均匀，加热反应，过滤，提纯滤液得到木质素；滤渣作为纸浆原料。
17、优选的，所述π共轭共熔溶剂和木质纤维素原材料的比例为(10～20)ml：1g。
18、更优选的，所述π共轭共熔溶剂和木质纤维素原材料的比例为15ml：1g。
19、优选的，所述木质纤维素原材料为杨木、松木和桉木中的至少一种。
20、优选的，所述加热反应的温度为70～120℃，时间为5～120min。
21、更更优选的，所述加热反应的温度为70℃，时间为60～120min。
22、优选的，所述提纯滤液的方法为：先用小分子醇溶剂洗涤滤液，直至滤液为无色，再用石油醚和水萃取出木质素并离心，水洗，冷冻干燥，得到木质素。
23、本发明将对甲苯磺酸和其他含苯环结构的物质按一定物质的量之比混合，然后在一定温度下混合均匀成为溶液，对甲苯磺酸因为强电离h+的能力作为低共熔溶剂的氢键供体和其他含苯环结构的物质作为氢键受体，形成π共轭共熔溶剂。同时对甲苯磺酸作为有机强酸既可以切断木质纤维素中的c-o键，对甲苯磺酸和其他含苯环结构的物质又可以通过氢键网络溶解木质素，从而实现有效从木质纤维素中提取木质素，且减少木质素的缩合，提高木质素的反应活性。
24、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
25、本发明提出了一种新的π共轭共熔溶剂概念，对甲苯磺酸与苯甲醛、苯甲醛衍生物、苯酚、苯酚衍生物在传统意义上都是氢键供体，但因为对甲苯磺酸的强电离能力，使得苯甲醛、苯甲醛衍生物、苯酚和苯酚衍生物成为氢键受体，因此形成了一种类低共熔的特殊溶剂。由于木质素中有大量含氧官能团和苯环结构，而π共轭共熔溶剂中有着强酸性、氢键和π-π键，这些键的共同作用下使得杨木中的木质素迅速脱除并大量溶解在π共轭共熔溶剂中。相比于传统的低共熔溶剂处理杨木来说，所处理的时间相对更短，木质素产率更多，且所得木质素的反应活性更高。
1.一种π共轭共熔溶剂，其特征在于，包括对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质。
2.根据权利要求1所述一种π共轭共熔溶剂，其特征在于，所述对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质的摩尔比为1：2～1：8；
3.根据权利要求1所述一种π共轭共熔溶剂，其特征在于，所述对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质的摩尔比为1：2；
4.根据权利要求1所述一种π共轭共熔溶剂，其特征在于，所述其他含苯环结构的物质为苯甲醛、对甲基苯甲醛和对甲基苯酚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种π共轭共熔溶剂，其特征在于，所述其他含苯环结构的物质为对甲基苯甲醛。
6.权利要求1～5任一项所述一种π共轭共熔溶剂的制备方法，其特征在于，将对甲苯磺酸一水合物和其他含苯环结构的物质混合后于70～120℃下加热溶解，得到透明澄清溶液。
7.权利要求1～5任一项所述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法，其特征在于，所述π共轭共熔溶剂和木质纤维素原材料的比例为(10～20)ml：1g；
9.根据权利要求7所述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法，其特征在于，所述π共轭共熔溶剂和木质纤维素原材料的比例为15ml：1g；
10.根据权利要求7所述一种π共轭共熔溶剂解构木质纤维素提取木质素的方法，其特征在于，所述木质纤维素原材料为杨木、松木和桉木中的至少一种。
