CN1417173A - 纳米级磺化木质素混聚物肥料包膜胶结剂生产技术 - Google Patents
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Abstract
以造纸黑液为原料，采用氧化、磺化、分散和高剪切技术，制备纳米级磺化木质素混聚物水溶液，用于缓/控释肥料包膜胶结剂，有机－无机复混肥料造粒粘结剂，南方酸性旱地土壤旱季保水剂，荒漠化土地固沙保水剂。
Description
本发明涉及一种肥料包膜胶结剂的生产技术，属农业、生态环境领域。
本发明涉及一种肥料包膜胶结剂的生产技术，即本发明是将污染环境的造纸黑液变为纳米级木质素混聚物肥料包膜胶结剂。所谓造纸黑液，是指在造纸工艺流程采用硫酸盐法和碱法制浆过程中，大约有50％左右的纤维素和几乎全部木质素原料物质溶解于蒸煮液中，成为黑色溶液。造纸黑液中总固体物含量为55～220g/L，有机物含量45～145g/L，无机物含35％左右。有机物包括木质素、纤维素、蜡质化合物、多糖、树脂类物质、脂肪酸、塔罗油、沥青等，其中木质素含量最高，在造纸黑液中的浓度为20波美度(Be’)时木质素含量为21％～29.2％。造纸黑液排入江河湖泊中，严重污染水体，毒害鱼类，也影响城镇饮用水和生态环境。目前造纸污水处理利用有以下途径：
(1)碱回收：通过燃料炉，回收黑液中的碱；
(2)石油钻井泥浆分散剂：在泥浆中添加一定比例的造纸黑液，分散粘土，用于石油钻井；
(3)农药乳化剂：在农药中添加一定比例的造纸黑液，制备成农药乳液，造纸黑液有使农药乳化、分散和在植物叶片上铺展的作用；
(4)提取二甲基亚砜；
(5)提取木质素；
(6)利用造纸黑液生产铵化木质素、白地霉和碱熔磷肥，这是本发明人之一张夫道1971～1973年研制的造纸黑液综合利用工艺。
本发明的目的是寻找廉价的肥料用包膜胶结剂，即利用造纸黑液中的木质素、纤维素、多糖等的粘结性能和树脂类物质的胶结强化作用，采用氧化、磺化和高剪切技术，添加分散剂，制备纳米级磺化木质素混聚物水溶液，用于缓/控释肥料包膜胶结剂，有机-无机复混肥料造粒粘结剂，南方酸性土壤旱季保水剂，荒漠化土壤固沙保水剂等。本发明的详细描述：
本发明的原理是在浓造纸黑液中加入硫酸以调节pH和生成磺化木质素后加入分散剂分散，通过高剪切，使磺化木质素由微米级变成纳米级，从而提高磺化木质素混聚物的应用效果。主要工艺路线：
1.浓造纸黑液的提取
使用螺旋压榨机、双辊沟纹挤浆机、六辊压滤机均可，将蒸煮球(或喷放锅)浆料中的造纸黑液提取出来，取第一次挤压出来的浓造纸黑液(固形物含量可达50％以上)。
2.黑液的氧化
最简单的方法是氧化槽间隙氧化法，氧化槽容积大小视造纸黑液量而定，根据我们的经验，以2～5m3为宜，大于5m3，氧化不完全，小于2m3，处理量太小。用空气压缩机将空气从氧化槽底部送入。在氧化槽底部安装一个多孔旋转园盘，在园盘上开有不同朝向的空气喷嘴，工作时多孔园盘转动，通过空气喷嘴喷出压缩空气，空气不断改变方向，使氧化槽中的黑液形成湍流液，可提高氧化率(多孔旋转园盘是医药包膜用流化空气床的重要部件——参见梁治齐编著。微胶囊技术及其应用，中国轻工业出版社，1999.4，北京。本发明将该部件移置造纸黑液的氧化工艺过程中)。在造纸黑液氧化时产生大量泡沫，可以机械去除，也可加入食用豆油或松节油去除，或者二者结合去除。造纸黑液的氧化率比较高，可达90％～100％。每立方米浓黑液需80～120m3空气，氧化温度70℃左右，低于这个温度可能产生部分元素硫，在碱性条件下转化为Na2S，进而转化为H2S和NaOH。氧化条件下将生成Na2S2O3，减少硫的损失。 造纸黑液氧化的主要反应：
3.纳米级磺化木质素混聚物的制备
加入10％～20％硫酸将造纸黑液酸化至pH7.0左右，一方面是调节pH，同时磺化木质素呈淡棕黄色析出，此时该液称为磺化木质素混合溶液。对此混合溶液有两种处理办法：
(1)提取磺化木质素并生产纳米级磺化木质素混聚物
将上述磺化木质素混合溶液用板框过滤机过滤，并用水冲洗除去硫酸钠，获得磺化木质素滤饼，经破碎后，加入5～10倍自来水中，边加边搅拌，制备成木质素悬浮液，加入十二烷基苯磺酸钠溶液，搅拌分散(1万r/min)10～15min，再送入高剪切机中(本发明人2002年7月2日提交的02123522.8号发明专利申请书)经3万r/min高剪切5～10min，形成纳米级磺化木质素混聚物溶液。该工艺适合于石灰性土壤。十二烷基苯磺酸钠加入量为木质素量的5％～10％。
(2)制备纳米级磺化木质素混聚物胶团溶液
在上述磺化木质素混合溶液中，加入木质素量5％～10％的十二烷基苯磺酸钠，溶解后，搅拌分散(1万r/min)10～15min，再送入高剪切机(3万r/min)高剪切5～10min，即生成纳米级磺化木质素混聚物胶团溶液。该工艺所得产品适合于在酸性土壤使用。
4.磺化木质素混聚物应用实例
(1)有机-无机复混肥料造粒粘结剂
在搅拌条件下，将纳米级磺化木质素混聚物用水稀释至含有机物0.1％～0.5％，在有机发酵物料与氮、磷、钾化肥混合时加入，加入量为物料重量(干重计)10％～15％，视园盘造粒机和转鼓造粒机而定，搅拌均匀后用皮带输送机送至园盘或转鼓中造粒。其它工序与有机复混肥相同，见本发明人2002年7月2日提交的02123522.8发明专利申请书。
(2)缓/控释肥料包膜胶结剂
在搅拌条件下，将纳米级木质素混聚物用水稀释至含有机物2％～5％，在园盘造粒机或转鼓造粒机上将园颗粒氮、磷、钾复混肥或有机-无机复混肥包膜，园盘或转鼓边旋转，一边高压喷雾(大于0.4Mpa)包裹，用量为肥料重量的1％～5％。然后用滑石粉(过300目筛孔，筛孔直径相当于0.044～0.053mm)扑粉，热风干燥。
(3)荒漠化土地固沙保水剂
在搅拌条件下，将纳米级木质素混聚物水溶液稀释至含有机物物0.1％～0.2％，喷洒于土壤，下渗深度10cm左右，撒播牧草种子，再复土1～2cm，出苗率比喷洒等量清水对照高30％～50％。本发明的特点：
造纸污水污染江河、湖泊、水库，世人皆知。本项技术利用造纸浓黑液生产纳米级木质素混聚物肥料包膜胶结剂，肥料养分缓释时间50～100天(释放时间长短与包膜胶结剂浓度和用量有关)，变废物为有使用价值的材料，不仅减少了环境污染，还有一定的经济效益。
Claims (4)
1.一种混聚物肥料包膜胶粘剂——纳米级磺化木质素混聚物水溶液的生产方法，其特征是将污染环境的造纸黑液变为纳米级木质素混聚物肥料包膜胶结剂，其生产技术由以下过程组成：浓造纸黑液的提取，造纸黑液的氧化，磺化木质素的生成，分散和高剪切技术，制备为纳米级磺化木质素混聚物水溶液，用于缓/控释肥料包膜胶结剂，有机-无机复混肥料造粒粘结剂，酸性旱地土壤旱季保水剂，荒漠化土地固沙保水剂。
2.按照权利1所述纳米级磺化木质素混聚物水溶液的生产方法，其特征为将浓造纸黑液氧化，压缩空气从氧化槽底部送入，在氧化槽底部安装一个多孔的旋转园盘，在园盘上开有不同朝向的空气喷嘴，工作时多孔园盘转动，通过空气喷嘴喷出压缩空气，空气不断改变方向，使氧化槽中黑液形成湍流液，提高氧化率。
3.按照权利1所述纳米级磺化木质素混聚物水溶液生产方法，其特征是在氧化后的造纸黑液中加入10％～20％的硫酸将造纸黑液酸化至pH7.0左右，磺化木质素析出，将上述磺化木质素混合溶液用板框过滤机过滤，并用水冲洗除掉硫酸钠，获得磺化木质素滤饼，经破碎后，加入5～10倍自来水中，边加边搅拌，制备成木质素悬浮液，加入木质素量5％～10％的十二烷基苯磺酸钠溶液，以1万r/min的速度搅拌分散10～15min后，再送入本发明人2002年7月2日提交的02123522.8号发明见专利申请案提及的高剪切机中，经3万r/min高剪切5～10min，生成纳米级磺化木质素混聚物溶液，用于石灰性土壤。
4.按照权利1所述纳米级磺化木质素混聚物水溶液生产方法，其特征是在氧化后的造纸黑液中加入10％～20％的硫酸将造纸黑液酸化至pH7.0左右，磺化木质素析出，加入木质素量的5％～10％十二烷基苯磺酸纳，以1万r/min的速度搅拌分散后10～15min，再送入本发明人2002年7月2日提交的02123522.8号发明见专利申请案提及的高剪切机中，经3万r/min高剪切5～10min，生成纳米级磺化木质素混聚物溶液，用于酸性土壤。
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