CN109679113A - 一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法，其将制浆废液沉淀0.5～2小时后，采用过滤机除去水不溶物及纤维素类杂质；采用膜过滤设备对制浆废液进行浓缩处理，将其浓度由8‑15wt％提高至15‑30wt％；向浓缩液一次性投入其用量5‑40wt％的磺化剂及其用量5％‑40wt％的缩合剂，并在70‑100℃下反应1‑6h，对浓缩液进行磺化及缩聚；在磺化及缩聚反应后的浓缩液中加入0‑10wt％的反应试剂在40‑80℃下反应1‑5h；采用热风炉反应液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。本发明还涉及一种上述制备方法制得的木质素磺酸盐。本发明利用制浆废液，尤其是烧碱法制浆废液制备低沾污木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，获得热稳定性高，分散性好，沾污性低的木质素磺酸盐。

Description

一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法
技术领域
本发明涉及木质素磺酸盐制备领域，尤其涉及一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法及其制得的木质素磺酸盐。
背景技术
制浆造纸行业是我国污染较重的行业之一，其中最主要的污染来源为制浆废液，而其中木质素又是废液的主要成分，约占到废液固体成分的三分之一。因木质素在制浆过程中受蒸煮药剂破坏较大，加上不同原料也在一定程度上造成了木质素利用难度的加大，目前制浆废液利用程度很低，仅用做燃料燃烧回收能量及废液中的碱。
木质素是由芳香醇聚合而的构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，为次生壁主要的成分。木质素主要位于纤维素纤维之间，起支撑、抗压作用。在木本植物中，木质素约占20％到25％，是自然界第二丰富的天然高分子(纤维素是第一)。木质素无毒，在性能方面有极好的通用性，在工业上有广泛应用潜力。此外，木质素结构中含有多种基团，容易发生化学反应而改性，可用于生产多种化工材料，如染料分散剂、水泥减水剂。沥青乳化剂等。木质素做为一种可降解的环保材料能很好的替代一些不可降解的材料，对环境保护具有很重要的意义。
烧碱法制浆是主流的制浆方法之一，蒸煮过程产生的废液含有大量的木质素，然而目前制浆造纸行业仅实现很少一部分废液加以利用，其中绝大部分的烧碱法制浆废液仍没有得到利用，目前用于燃烧回收能量及蒸煮碱液。该法并未实现资源的充分利用，同时燃烧也有一定程度的污染，因而，亟待研发一种烧碱法制浆废液的利用途径，实现对烧碱法制浆废液的高效利用，实现对资源的高值化利用。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法，尤其是采用制浆废液作为原料，例如烧碱法制浆废液，为提高烧碱法制浆废液的资源化利用率，解决目前烧碱法制浆废液处理工艺存在的问题，本发明提出一种用烧碱法制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐的新方法，减少环境污染的同时获得热稳定性好、分散性好、低沾污性的木质素磺酸盐。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个目的是提供一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法，其包括如下步骤：
步骤(1)、制浆废液沉淀0.5～2小时后，采用过滤机除去所述制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质；
步骤(2)、采用膜处理设备对步骤(1)中经过沉淀过滤处理的制浆废液进行浓缩处理，将制浆废液浓度由8-15wt％提高至15-30wt％，获得浓缩液；
步骤(3)、向步骤(2)获得的浓缩液一次性投入其用量5-40wt％的磺化剂及其用量5％-40wt％的缩合剂，并在70-100℃下反应1-6h，对浓缩液进行磺化及缩聚，以得到耐热及分散性能较好的木质素磺酸盐；
步骤(4)、在步骤(3)磺化及缩聚反应后的浓缩液中加入0-10wt％的反应试剂在40-80℃下反应1-5h，以降低木质素磺酸盐的沾污性，获得反应液；
步骤(5)、采用热风炉对步骤(4)获得的反应液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
为了进一步优化上述制备方法，本发明采取的技术措施还包括：
进一步地，所述步骤(1)中制浆废液的沉淀时间为1小时。
进一步地，所述制浆废液可为造纸行业中任一合适的制浆工艺所产生的废液，例如机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法中所产生的废液，尤其是烧碱法制浆废液，其包括阔叶材、针叶材及其它造纸原料经烧碱法制浆后产生的废液。
进一步地，所述步骤(1)中的过滤机为碟片过滤机；所述步骤(2)中的膜处理设备为超滤膜和/或纳滤膜过滤设备。
进一步地，所述步骤(3)中浓缩液磺化的pH控制在8-13。
进一步地，所述步骤(3)中浓缩液进行磺化采用的磺化剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种，以生产磺化度及分散性较强的木质素磺酸盐。
进一步地，所述步骤(3)中浓缩液进行缩聚采用的缩合剂选自甲醛、多聚甲醛的一种或几种，以生产热稳定性高的木质素磺酸盐。
进一步地，所述步骤(4)中的反应采用的反应试剂选自过氧化氢、环氧氯丙烷、亚氯酸钠中的一种或几种，以生产沾污性较低的木质素磺酸盐。
进一步地，所述步骤(5)中的热风炉采用的热源选自天然气或蒸汽，以生产颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
本发明的第二个目的是提供一种根据上述制备方法制得的木质素磺酸盐。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明利用制浆废液，尤其是烧碱法制浆废液制备低沾污木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，获得热稳定性高，分散性好，沾污性低的木质素磺酸盐。
具体实施方式
本发明涉及一种利用制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐的方法，其包括如下步骤：制浆废液沉淀0.5～2小时后，采用过滤机除去所述制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质；采用膜处理设备对经过沉淀过滤处理的制浆废液进行浓缩处理，将制浆废液浓度由8-15wt％提高至15-30wt％，获得浓缩液；向浓缩液一次性投入其用量5-40wt％的磺化剂及其用量5％-40wt％的缩合剂，并在70-100℃下反应1-6h，对浓缩液进行磺化及缩聚，以得到耐热及分散性能较好的木质素磺酸盐；在磺化及缩聚反应后的浓缩液中加入0-10wt％的反应试剂在40-80℃下反应1-5h，以降低木质素磺酸盐的沾污性，获得反应液；采用热风炉反应液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。本发明还涉及一种上述制备方法制得的木质素磺酸盐。
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种烧碱法制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐的方法，包括以下步骤：
首先对废液静置1小时，采用碟片过滤器除去烧碱法制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质。
采用超滤膜过滤设备对烧碱法制浆废液进行浓缩处理，将烧碱法制浆废液浓度由8wt％提高至15wt％。
采用浓缩液用量10wt％的亚硫酸钠及10wt％的多聚甲醛在90℃下，pH＝9.2下反应4h，对浓缩液进行磺化与缩合反应，以生产分散力及耐热性较高木质素磺酸盐。
采用浓缩液用量4wt％的过氧化氢在50℃反应2h，对磺化的浓缩液进行反应，以降低木质素磺酸盐的沾污性。
采用天然气热风炉对磺化液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
本实施例利用烧碱法制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，得到木质素磺酸盐的磺化度为1.84mmol/g，耐热温度在160℃，分散性A级，沾污性5级。
实施例2
一种烧碱法制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐的方法，包括以下步骤：
首先对废液静置1小时，采用碟片过滤器除去烧碱法制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质。
采用纳滤膜过滤设备对烧碱法制浆废液进行浓缩处理，将烧碱法制浆废液浓度由10wt％提高至20wt％。
采用浓缩液用量13wt％的二氧化硫及15％的甲醛在95℃下，pH＝12.8下反应3h，对浓缩液进行磺化与缩合反应，以生产分散力及耐热性较高木质素磺酸盐。
采用浓缩液用量5wt％的过氧化氢在60℃反应1h，对磺化的浓缩液进行反应，以降低木质素磺酸盐的沾污性。
采用天然气热风炉对磺化液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
本实施例利用烧碱法制浆废液制备高品质木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，得到木质素磺酸盐的磺化度为1.74mmol/g，耐热温度在155℃，分散性A级，沾污性5级。
实施例3
一种烧碱法制浆废液制备低沾污性木质素磺酸盐的方法，包括以下步骤：
首先对废液静置1小时，采用碟片过滤器除去烧碱法制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质。
采用纳滤膜过滤设备对烧碱法制浆废液进行浓缩处理，将烧碱法制浆废液浓度由15wt％提高至30wt％。
采用浓缩液用量30wt％的亚硫酸氢钠及35wt％的甲醛在80℃下，pH＝8.0下反应5h，对浓缩液进行磺化与缩合反应，以生产分散力、耐热性较高，低沾污性的木质素磺酸盐。
采用浓缩液用量8wt％的亚氯酸钠在80℃反应4h，对磺化的浓缩液进行反应，以降低木质素磺酸盐的沾污性。
采用天然气热风炉对磺化液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
本实施例利用烧碱法制浆废液制备高品质木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，得到木质素磺酸盐的磺化度为1.60mmol/g，耐热温度在150℃，分散性B级，沾污性4级。
对比例
对烧碱法制浆废液不做任何预处理直接进行磺化。
采用浓缩液用量10wt％的亚硫酸钠及10wt％的甲醛在90℃下反应3h，对浓缩液进行磺化与缩合反应。
采用天然气热风炉对磺化液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
本对比例利用烧碱法制浆废液制备木质素磺酸盐，得到木质素磺酸盐的磺化度为1.14mmol/g，耐热温度在130℃，分散性C级，沾污性2级。
由上述实施例和对比例可知，本发明利用烧碱法制浆废液制备低沾污木质素磺酸盐，实现废物利用，减少环境污染的同时，获得热稳定性高，分散性好，沾污性低的木质素磺酸盐。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种低沾污性木质素磺酸盐的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤(1)、制浆废液沉淀0.5～2小时后，采用过滤机除去所述制浆废液中的水不溶物及纤维素类杂质；
步骤(2)、采用膜处理设备对步骤(1)中经过沉淀过滤处理的制浆废液进行浓缩处理，将制浆废液浓度由8-15wt％提高至15-30wt％，获得浓缩液；
步骤(3)、向步骤(2)获得的浓缩液一次性投入其用量5-40wt％的磺化剂及其用量5％-40wt％的缩合剂，并在70-100℃下反应1-6h，对浓缩液进行磺化及缩聚，以得到耐热及分散性能较好的木质素磺酸盐；
步骤(4)、在步骤(3)磺化及缩聚反应后的浓缩液中加入0-10wt％的反应试剂在40-80℃下反应1-5h，以降低木质素磺酸盐的沾污性，获得反应液；
步骤(5)、采用热风炉对步骤(4)获得的反应液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中制浆废液的沉淀时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制浆废液是烧碱法制浆废液，其包括阔叶材、针叶材及其它造纸原料经烧碱法制浆后产生的废液。
4.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的过滤机为碟片过滤机；所述步骤(2)中的膜处理设备为超滤膜和/或纳滤膜过滤设备。
5.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中浓缩液磺化的pH控制在8-13。
6.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中浓缩液进行磺化采用的磺化剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种，以生产磺化度及分散性较强的木质素磺酸盐。
7.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中浓缩液进行缩聚采用的缩合剂选自甲醛、多聚甲醛的一种或几种，以生产热稳定性高的木质素磺酸盐。
8.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的反应采用的反应试剂选自过氧化氢、环氧氯丙烷、亚氯酸钠中的一种或几种，以生产沾污性较低的木质素磺酸盐。
9.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的热风炉采用的热源选自天然气或蒸汽，以生产颗粒较细的木质素磺酸盐粉末。
10.根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的木质素磺酸盐。
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