利用造紙黑液制取改性木質(zhì)素磺酸鈉

1、信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第17卷第3期2004年7月JournalofXinyangNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.17No.3Jul.2004應(yīng)用技術(shù)研究利用造紙黑液制取改性木質(zhì)素磺酸鈉胡擁軍,龍立平,熊文高,劉淑云(湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程系,湖南益陽413000)摘要:用硫酸沉淀回收造紙黑液中的木質(zhì)素,并經(jīng)Na2SO3磺化、HCHO羥甲基活化和縮聚處理制備出改性木質(zhì)素磺酸鈉1探討了木質(zhì)素回收、磺化和改性處理的工藝條件1制備出的改性木質(zhì)素磺酸鈉用作防垢劑,分散性能良好1關(guān)鍵詞:黑液;木質(zhì)素;木質(zhì)素磺酸鈉;改性處理;防垢劑中圖分類

2、號(hào):TQ430文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10032(2004)0引言,液總量的1%2%染1,經(jīng)過處理、膠粘劑及分散劑等,因此造紙黑液的處理利用得到了廣泛關(guān)注和研究141本文通過硫酸沉淀回收木質(zhì)素,并經(jīng)Na2SO3磺化、HCHO羥甲基活化和縮聚處理制備出分散性能好的改性木質(zhì)素磺酸鈉1,并進(jìn)行縮聚處理612實(shí)驗(yàn)部分2.1試驗(yàn)原料試驗(yàn)所用硫酸為廢硫酸,Na2SO3及HCHO等為化學(xué)純,黑液成分如表1所示1表1黑液成分.1thecomponentofblackliquorTab固形物含量 %7.16總堿(以計(jì))19.82無機(jī)物18.56有機(jī)物46.10pH11.81基本原理木質(zhì)素是由苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元組成

3、的復(fù)雜化合物,含有較多的酚羥基、甲氧基和羰基等,在造紙過程中以木質(zhì)素鈉鹽的形式溶于黑液1若用酸中和則可發(fā)生親電取代即氫離子取代堿木素中的鈉離子,使堿木素膠體受到破壞生成難溶于水的木質(zhì)素而分離出來1為了提高堿木素的穩(wěn)定性,可引入磺酸基使其生成木質(zhì)素磺酸鹽1而木質(zhì)素磺酸鈉分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相對(duì)分子量約為20001000001要提高其分散性能,須去除分子量過大和過小的組分,所以可對(duì)其進(jìn)行改性處理51方法包括利用堿性介質(zhì)和加熱條件使其所含甲氧基分解,醚鍵、碳碳鍵等斷收稿日期:20042012042.2試驗(yàn)方法木質(zhì)素回收在500mL燒杯中進(jìn)行1取一定體積黑液于燒杯中,加入一定濃度的硫酸,用攪拌機(jī)攪拌均勻后,

4、靜置、過濾、洗滌、干燥即得木質(zhì)素成品;將洗滌后的木質(zhì)素轉(zhuǎn)移到10L反應(yīng)釜中,加入一定量的Na2SO3和水,控制反應(yīng)溫度和時(shí)間,之后放料、水浴干燥即為木質(zhì)素磺酸鈉;再將制得的木質(zhì)素磺酸鈉移至蒸餾燒瓶,在熱堿性條件下與HCHO發(fā)生羥甲基化反應(yīng),此中間產(chǎn)物再與木質(zhì)素磺酸鈉在酸性條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)即得改性木質(zhì)素磺酸鈉1作者簡介:胡擁軍(19682),男,湖南岳陽人,碩士,講師,主要從事無機(jī)材料的制備和研究1328© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 胡擁軍,等:

5、利用造紙黑液制取改性木質(zhì)素磺酸鈉2.3工藝流程工藝流程如圖11藝條件1測定分散能力的方法為:在磁力攪拌作用下,將改性產(chǎn)品加入到600mg L的CaSiO3(pH=10.5)中70保溫0.5h,冷卻0.5h,觀察產(chǎn)生絮凝所需防垢劑的最小用量Qm(mg L),Qm越小,分散性能則越好1在木質(zhì)素磺酸鈉改性過程中,羥甲基化在pH=11,60溫度下反應(yīng)3h,縮聚反應(yīng)在160溫度下進(jìn)行3h1試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)分散能力影響最大的因素為:羥甲基化時(shí)HCHO的用量、縮聚反應(yīng)時(shí)的溫度和pH值等1表2至表4是控制其他條件不變改變某一因12圖1改性木質(zhì)素磺酸鈉制備工藝流程圖Fig.1Modificationprocessof

6、sodium.concentration-13結(jié)果與討論3.1()3090150210Qm mgL-11023506402385pH值和溫度1實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)pH值高于5時(shí)析出木質(zhì)素量很少,pH值從4.5降至3時(shí)析出沉淀量也隨之增加,當(dāng)pH值低于3時(shí),木質(zhì)素析出量未見明顯變化1因此綜合考慮耗酸量和木質(zhì)素析出量,pH值以3.5最佳1溫度對(duì)木質(zhì)素回收量影響不大,但溫度低,木質(zhì)素沉淀顆粒細(xì),難過濾;溫度升高,顆粒增大,過濾分離愈容易;而溫度過高,木質(zhì)素又凝聚成團(tuán),增加過濾時(shí)間1考慮能耗等因素,酸析溫度控制為40左右較適宜1在此條件下,1L黑液可回收木質(zhì)素約18.5g13.2木質(zhì)素的磺化磺化時(shí)間和反應(yīng)溫度是

7、影響Na2SO3的用量、木質(zhì)素磺化的主要因素1Na2SO3用量過多,將造成磺化產(chǎn)品灰分增加,而反應(yīng)時(shí)間和溫度可相互調(diào)整,升高溫度可降低反應(yīng)時(shí)間1控制Na2SO3和木質(zhì)素質(zhì)量比為0.130.14,在140和3個(gè)大氣壓下反應(yīng)3h,1L黑液可得木質(zhì)素磺酸鈉約21.8g13.3木質(zhì)素磺酸鈉的改性由表2可知:羥甲基化過程中甲醛用量對(duì)最終得到的改性產(chǎn)品的分散性能影響很大1開始時(shí)隨甲醛用量增加,產(chǎn)品的分散性能明顯增加,但當(dāng)甲醛與木質(zhì)素磺酸鈉用量比增加到150mg g時(shí),其影響又開始變小,因此實(shí)驗(yàn)過程中可控制每克木質(zhì)素磺酸鈉用甲醛量為160mg1表3縮聚反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品分散能力的影響.3Theeffectofr

8、eactiontemperatureTab溫度 140150160170Qm mgL-1690478402397縮聚反應(yīng)中溫度對(duì)產(chǎn)品分散性能的影響與甲醛的影響規(guī)律基本相同,即開始時(shí)隨溫度升高分散性能明顯改善,但當(dāng)溫度超過160其影響又開始變小1因此考慮能耗等因素,縮聚反應(yīng)控制溫度為160較佳1木質(zhì)素磺酸鈉改性包括羥甲基化和縮聚反應(yīng),而改性效果的好壞決定了其產(chǎn)品分散能力的強(qiáng)弱,因此可通過測定改性產(chǎn)品的分散能力來確定其工329© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserve

9、d. 第17卷第3期信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2004年7月表4縮聚反應(yīng)pH值對(duì)產(chǎn)品分散能力的影響.4TheeffectofsolutionpHTab值234m -1改性木質(zhì)素磺酸鈉分散性能良好14結(jié)論4.1造紙黑液加硫酸控制pH=3.5,在40左402581665右可析出木質(zhì)素18.5g L14.2將析出的木質(zhì)素加Na2SO3磺化,并經(jīng)堿性條件下羥甲基化和酸性條件下縮聚制得的改性木質(zhì)素磺酸鈉分散性能良好,可用作防垢劑14.3木質(zhì)素磺酸鈉的改性條件為:a)羥甲基化:溫度為60,pH=11,控制每克木質(zhì)素磺酸鈉用甲醛量為160mg,反應(yīng)3h;b)縮聚反應(yīng):溫度為160,pH=2,反應(yīng)3h1由

10、此可見分散性能較佳時(shí)的改性工藝條件是:控制每克木質(zhì)素磺酸鈉用甲醛量為160mg,在pH=11,60下羥甲基化3h,然后在pH=2,160下縮聚反應(yīng)3h,此時(shí)得到的改性產(chǎn)品的分散能力Qm約為400mg L左右,而實(shí)驗(yàn)測得木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品的分散能力為2019mg L,說明制備出的參考文獻(xiàn):1穆環(huán)珍,楊問波,黃衍初.造紙黑液木質(zhì)素利用研究進(jìn)展J.(3):26230.2左繼成,劉艷輝.():378.3唐新德.,1996,18(6):13215.4歸風(fēng)鐵,楊性坤,J.信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1994,7(1):542.5,改性造紙黑液SiO2對(duì)冶金爐料高溫穩(wěn)定性影響研究J.信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然

11、科學(xué)版),13():4432446.6李慶春,黃宇琳,陳錦耀.HQ21緩凝高效減水劑的研究J.廣西土木建筑,2001,26(4):2222224.Preparationofmodifiedsodium-lignosulfonatewithpaper-makingblackliquorHUYong-jun,LONGLi-ping,XIONGWen-gao,LIUShu-yun(DepartmentofChemistryandEnvironmentalEngineering,HunanCityUniversity,Yiyang413000,China)Abstract:Theligninwasre

12、coveredfromthealkalinepaper2makingblackliquorbyacidulationprecipitation.ThemodifiedsodiumlignosulfonatewaspreparedbyusingNa2SO3throughhydromethylationandpolycondensation.Therecoveryofligninandreactioncondifionsfortreatmentofmodificationofsodiumlignosulfonatewereinrestigated.Theresultsshowthatthemodi

13、fiedsodiumlignosulfonatepreparedhasgoodpropertiesofscale2resistance.Keywords:blackliquor;lignin;sodiumlignosulfonate;modification;scale2resistance責(zé)任編校:張建合(上接第310頁)AnethnicsreflectionofcitycommunitytourismZHANGLi-sheng1,2(11HenanInstituteofFinanceandEconomics,Zhengzhou450002,China;21EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China).ThentheAbstract:Thepapersummarizedthestudiesoftourismethnicsandtherelatedconceptionspaperstudiedthecharacteristicsofthecitycommunitytourismandthepossibleproblemsinthe