木质素是制浆造纸工业和生物精炼产业的主要副产物，其三维网状结构使其易于转化为多孔碳材料，独特的化学结构还赋予其诸多优异性能，如优异的抗紫外性能、抗氧化活性、热稳定性、生物相容性、可降解性及抗菌性，在防晒、药物递送、食品包装与抗菌等领域展现出广阔应用前景。

然而，作为天然高分子的化学制浆降解产物，木质素因来源、分离工艺等因素影响，分子量分布宽泛，结构单元比例、官能团种类与含量、连接键类型均存在显著差异，导致木质素基产品批次稳定性差、性能波动大等问题，严重制约其高值化应用，长期仅作为低附加值燃料使用。因此，对工业木质素进行分级处理，获取分子量分布窄、结构相对均一、官能团特征明确的级分，是实现其精准化、功能化应用的关键前置步骤。

以下，小编将介绍当前三种主流的木质素分级方法——有机溶剂分级法、梯度酸沉淀分级法、超滤膜分级法。

一、有机溶剂分级法

有机溶剂分级法是利用木质素各组分在不同有机溶剂或混合溶剂中溶解度的差异实现分离，从而得到具有特定结构或分子质量的木质素的技术。有机溶剂法分级常用的有机溶剂包括甲醇、乙醇、四氢呋喃（THF）、1，4-二氧六环、乙酸乙酯、二氯甲烷和丙酮等，通常可采用逐级萃取的方式，即将木质素原料依次用溶解能力递增的有机溶剂处理，每级获得溶解级分和残渣级分，也可采用单一溶剂萃取。

·多种溶剂体系逐级萃取：可以实现更精确的分级效果，但操作较复杂，需要采用不同的有机溶剂逐步分级，且废液通常为多种有机溶剂混合物，不易实现回收利用。

使用乙酸乙酯、乙醇和丙酮对木质素进行连续分级

·单一体系溶剂萃取：对于溶剂的选择和木质素原料的适用性均较局限，且很难达到更精确的分级效果，可采用浓度梯度多次分级，提升分级效果，但这对于初始溶剂浓度和溶剂浓度梯度要求较高。

相比其他分级方式，有机溶剂分级法操作过程简便，对设备没有复杂要求，且可在获得不同分子量级分的同时实现一定程度的官能团选择性分离，适用于多种类型的工业木质素，具有较好的普适性。但其逐级萃取过程繁琐、耗时长，同时涉及大量具有强挥发性或毒性的有机溶剂，回收过程复杂，成本较高，在很大程度上限制了其工业化应用。

二、梯度酸沉淀分级法

木质素分子具有丰富的酚羟基、羧基等酸性官能团，在碱性溶液条件下，这些基团会发生电离而带负电，并可通过静电斥力维持分散，同时碱性条件还能破坏木质素分子内的氢键以及部分化学键（如β-O-4醚键），使木质素分子的三维网状结构逐渐解体，形成可溶于碱性溶液的片段或离子，因此木质素分子通常在碱性条件下会呈现稳定的胶体状态。但当逐步降低体系pH时，酚羟基、羧基等官能团会与酸中的氢离子（H⁺）结合，发生质子化反应，分子间氢键作用和疏水相互作用增强，木质素发生团聚沉淀。

梯度酸沉淀分级法就是利用木质素在碱性条件下溶解、在酸性条件下不溶的特性进行分级的，通过梯度控制不同pH，该方法可实现精准调控木质素β-O-4键、羧基和酚羟基等活性基团比例，一般来说，高pH（9.0）可保留β-O-4键，适合用于制备高附加值化学品，低pH则可释放羧基与酚羟基，用于燃料前体。

在不同pH（9.0至0.3）下沉淀析出的木质素特性（来源：参考文献1）

相比于有机溶剂法，梯度酸沉淀无需使用大量有机溶剂，环境友好性显著提升，操作流程也更为简洁，易于放大。不过，该方法的酸析条件需要精准控制，通过缓慢滴加酸液或采用缓冲体系，实现木质素组分的逐级沉降，否则易导致木质素黏性增大、分离困难，从而降低分离效率。

三、超滤膜分级法

膜分级法是一种不依赖于酸、碱或有机溶剂等额外化学试剂的环保木质素分级技术，分级效率高，在分级过程中，通常利用不同截留分子量的超滤膜对木质素溶液进行分离，从而获得具有特定分子量的木质素。当混合溶液流经超滤膜时，在压力梯度作用下，溶剂与小分子溶质可穿透微孔结构进入渗透侧，而大分子溶质因空间位阻效应被截留在滞留侧，从而实现溶液浓缩与组分分离的双重目标。

超滤膜分级法的分级条件温和，可在常温下进行，分级过程中无需使用 有毒有机溶剂，不涉及化学反应，同时也可显著减少污染风险，通过选择适当材质的膜组件，可耐受较宽的pH范围和一定程度的有机溶剂。此外，超滤系统设备简单、维护成 本低，适合规模化生产。

不过，超滤膜分级也面临膜污染导致的通量衰减问题。木质素分子在膜表面的吸附沉积以及浓度极化层的形成是制约过程经济性的关键。通过调控进料液的离子强度、木质素浓度，以及引入超声波、脉冲流等物理清洗手段，可有效缓解膜污染，延长膜组件使用寿命。

小结

木质素高值化利用的瓶颈源于其结构复杂与多分散性，本文所介绍的三种主流技术在木质素分级上各有侧重，其选择与应用需结合目标产物的结构需求与过程经济性综合考量。未来，随着分离机理研究的深入、过程控制技术的提升以及绿色溶剂的开发，木质素分级技术将朝着更高效、更经济、更环保的方向发展，真正将其转变为“按需定制”的功能原料，推动其从传统的燃料利用迈向在防晒、药物递送及功能包装等高附加值领域的精准化、功能化应用。

参考文献：

1、龙俊豪.木质素分级调控及单分散纳米颗粒光子晶体构建[D].广东工业大学.

2、程鹏超,孙衍宁,李尧,等.4种常见木质素有机溶剂法分级的研究进展[J].中国造纸学报.

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