CN110819407A - 利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法，涉及水煤浆分散剂技术领域，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水50‑370份、水80‑380份、90％亚硫酸钠60‑140份、甲醛200‑300份、丙酮90‑120份、木质素30‑80份。二萘酚生产废水用于合成水煤浆分散剂，引入酚羟基、萘磺酸基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。

Description

利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水煤浆分散剂技术领域，具体涉及一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法。

背景技术

自石油危机爆发以来，水煤浆作为一种新型的代油燃料开始受到许多国家的高度重视。一般水煤浆是由55-70％的煤粉、30％-45％的水，和少量的添加剂经物理混合制备而成,具有良好的经济、环保、节能效益。水煤浆是一种固、液两相粗分散体系，为了使水煤浆在正常使用中具有较低的粘度、较好的流动性，静止时又有较高的粘度，不易形成沉淀，在制浆过程中添加少量的化学添加剂是必不可少的。制浆用添加剂主要有分散剂、稳定剂和其他辅助药剂，其中分散剂起关键作用。自1982年至今，在科研人员的不懈努力下，我国的水煤浆技术与应用规模已达世界先进水平。水煤浆生产应用过程中用量、成本最高的除去煤以外就是水煤浆，因此研究新的分散性好、成本低、适应性好的新型水煤浆具有非常好的前景，也成为必然的研究发展方向。

磺化-碱熔法的2-萘酚生产工艺在生产过程中会产生大量的废水，该废水特点为高含盐、高COD，该废水中含有质量分数为4％的亚硫酸钠、8％的硫酸钠和3％的2-萘磺酸钠需要经过一系列的废水处理后才能够达标排放，因此处理处理工艺复杂，流程长，处理困难，占用设备多，耗能大，成本高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法，二萘酚生产废水用于合成水煤浆分散剂，引入酚羟基、萘磺酸基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水50-370份、水80-380份、90％亚硫酸钠60-140份、甲醛200-300份、丙酮90-120份、木质素磺酸钠30-80份。

优先的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水100份、水350份、90％亚硫酸钠112份、甲醛255份、丙酮98份、木质素磺酸钠50份。

优先的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水300份、水80份、90％亚硫酸钠88份、甲醛278份、丙酮105份、木质素磺酸钠60份。

优先的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水200份、水200份、90％亚硫酸钠70份、甲醛283份、丙酮115份、木质素磺酸钠40份。

优先的，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水260份、水140份、90％亚硫酸钠120份、甲醛247份、丙酮110份、木质素磺酸钠70份。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为20-40min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应0.5-1h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为1.5-5h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温2-4h，保温结束后加入木质素磺酸钠搅拌混合均匀后反应0.5-1h，得分散剂No。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂应用于水煤浆分散方面领域。

(三)有益效果

本发明提供了一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂及其制备方法，其有益效果如下：

1、本发明用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，通过引入酚羟基、萘磺酸基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。

2、本发明利用二萘酚生产废水用于制备水煤浆分散剂，避免了废水直接处理时的资源浪费，避免了物理、化学处理时废物排放对环境的污染，并实现了二萘酚生产废水在新领域的应用。

3、本发明利用二萘酚生产废水中的亚硫酸钠，替代部分固体亚硫酸钠，使得制备的水煤浆分散剂生产成本低，与木质素磺酸钠互相协同作用能够单独作用于水煤浆起到良好的分散作用，并且若将其与其他散剂(如萘系减水剂、氨基类减水剂、聚羧酸类分散剂等)按照一定的比例复配后使用，其分散效果及产品的适应性、稳定性能够比单独使用时仍有很大的提高。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

水煤浆特性检测所用仪器及检测方法：

1、实验仪器为美国BROOKEIELD博勒飞DV1粘度计、150ml烧杯、卤素水分测定仪。

2、实验步骤：①接通实验仪器电源，调整水平并自动调零；②取相同量的样品置于150ml烧杯中，保证测量的样品温度、质量；把烧杯放入仪器下方，使转子进入样品中，到转子上的刻度线为止，按开始键开始测试；③用62#转子在剪切速度位20的速度下测量样品的粘度。对比粘度时必须在相同的仪器、转子、速度、容器、温度以及测试时间下进行。

流动性实验所用的实验仪器及检测方法：

1、实验仪器：a.截锥圆模：上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品；b.玻璃板(400×400mm，厚5mm)；c.钢直尺，(300mm)；d.刮刀。

2、实验步骤：①将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均使其表面湿而不带水渍；②将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用；③将水煤浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起任水煤浆在玻璃板上流动，至不流动为止，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水煤浆流动度。

稳定性测试:采用落棒法检测稳定性，所需实验仪器及检测方法为：

实验仪器：150ml烧杯、电子天平、保鲜膜、300mm直尺、计时器。

实验步骤：称取150g水煤浆于150ml烧杯中，用封口膜将其完全密封，在室温下放置，在24小时内分别测定其10×200mm玻璃棒在10s,5分钟下的深度(h1和h2)并同时测其实际深度(H)按下式硬算其软沉淀率和硬沉淀率。软沉淀率＝(H-h1)/H×100％，硬沉淀率＝(H-h2)/H×100％。

实施例1：

一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水100份、水350份、90％亚硫酸钠112份、甲醛255份、丙酮98份、木质素磺酸钠50份。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为30min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应1h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为4h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温3h，保温结束后加入木质素磺酸钠搅拌混合均匀后反应0.5h，得分散剂No-1。

将实施例1所得分散剂No-1应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂No-1或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表1。

表1：No-1在磨煤时间均为90S,分散剂掺量为0.3％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表1中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，No-1本身有较明显的分散性，分散性紧比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果略差一点，但制得的水煤浆稳定性较差。No-1与木质素磺酸钠、萘系、木质素磺酸钠+萘系复配后效果均比No-1单独使用效果更好，实验中所用分散剂复配比例所得的混合分散剂分散效果No-1+氨基+萘系的分散效果＞No-1+氨基分散效果＞No-1+萘系分散效果＞萘系+木质素磺酸钠分散效果。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，No-1可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例2：

一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水300份、水80份、90％亚硫酸钠88份、甲醛278份、丙酮105份、木质素磺酸钠60份。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为30min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应0.5h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为3h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温3h，保温结束后加入木质素磺酸钠搅拌混合均匀后反应1h，得分散剂No-2。

将实施例2所得分散剂No-2应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂No-2或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表2。

表2：No-2在磨煤时间均为90S,分散剂掺量为0.3％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表2中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，No-2本身有较明显的分散性，分散性仅比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果略差一点，且产品稳定性较好。No-2与氨基、萘系、氨基+萘系复配后效果均比No-2单独使用效果更好，实验中所用分散剂复配比例所得的混合分散剂分散效果No-2+氨基+萘系的分散效果＞No-2+萘系分散效果＞No-2+氨基分散效果＞萘系+木质素磺酸钠分散效果。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果No-2可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例3：

一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水200份、水200份、90％亚硫酸钠70份、甲醛283份、丙酮115份、木质素磺酸钠40份。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为40min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应1h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为2h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温4h，保温结束后加入木质素磺酸钠搅拌混合均匀后反应1h，得分散剂No-3。

将实施例3所得分散剂No-3应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂No-3或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表3。

表3：No-3在磨煤时间均为90S,分散剂掺量为0.3％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表3中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，No-3本身有较明显的分散性，分散性仅比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果略差一点，且产品稳定性较好。No-3与氨基、萘系、氨基+萘系复配后效果均比No-3单独使用效果更好，实验中所用分散剂复配比例所得的混合分散剂分散效果No-3+氨基+萘系的分散效果＞No-3+萘系分散效果＞No-3+氨基分散效果＞萘系+木质素磺酸钠分散效果。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果No-3可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

实施例4：

一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水260份、水140份、90％亚硫酸钠120份、甲醛247份、丙酮110份、木质素磺酸钠70份。

上述利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为20min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应1h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温4h，保温结束后加入木质素磺酸钠搅拌混合均匀后反应0.5h，得分散剂No-4。

将实施例3所得分散剂No-4应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂No-4或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素磺酸钠作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表4。

表4：No-4在磨煤时间均为90S,分散剂掺量为0.3％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。

从表4中可以看出，在实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，No-4本身有较明显的分散性，分散性仅比常用的萘系、木质素磺酸钠复配的分散效果稍好，且产品稳定性较好。No-4与氨基、萘系、氨基+萘系复配后效果均比No-4单独使用效果更好，实验中所用分散剂复配比例所得的混合分散剂分散效果No-4+氨基+萘系的分散效果＞No-4+萘系分散效果＞No-4+氨基分散效果＞萘系+木质素磺酸钠分散效果。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果No-4可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水50-370份、水80-380份、90％亚硫酸钠60-140份、甲醛200-300份、丙酮90-120份、木质素30-80份。

2.如权利要求1所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水100份、水350份、90％亚硫酸钠112份、甲醛255份、丙酮98份、木质素50份。

3.如权利要求1所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水300份、水80份、90％亚硫酸钠88份、甲醛278份、丙酮105份、木质素60份。

4.如权利要求1所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水200份、水200份、90％亚硫酸钠70份、甲醛283份、丙酮115份、木质素40份。

5.如权利要求1所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于：该分散剂原料包括以下重量份的组分：二萘酚生产废水260份、水140份、90％亚硫酸钠120份、甲醛247份、丙酮110份、木质素70份。

6.如权利要求1-5任一项所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂的制备方法包括以下步骤：

1)制备底料：将水、二萘酚生产废水、亚硫酸钠混合并搅拌均匀，得底料；

2)滴加丙酮：对底料进行加热，于25-30℃开始向底料中滴加丙酮，控制温度在50℃以下，滴加时间为20-40min；

3)丙酮滴加完毕继续搅拌反应0.5-1h后向其中匀速滴加甲醛，甲醛滴加时间为1.5-5h，滴加温度小于95℃；

4)甲醛滴加完毕后于90-95℃保温2-4h，保温结束后加入木质素搅拌混合均匀后反应0.5-1h，得分散剂No。

7.如权利要求1-5任一项所述的利用二萘酚生产废水制备的水煤浆分散剂在水煤浆分散方面的应用。