改性后的造紙黑液制水煤漿添加劑的研究

38總第131期2004年第5期安徽化工改性后的造紙黑液制水煤漿添加劑的研究(淮化集團有限公司,淮南232038)摘要研究了如何利用造紙黑液中的有效成分制備岀質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的水煤漿添加劑。通過(guò)大量的實(shí)驗,得出制備水煤漿添加劑的最佳工藝條件:濃度15%的造紙黑液250m中,需加入磺化劑ABl5g,磺化反應時(shí)間40分鐘,縮合反應時(shí)間2h通過(guò)一系列制漿試驗結果表明:添加劑性能優(yōu)良,所制取水煤漿能夠滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求關(guān)鍵詞造紙黑液添加劑水煤漿綜合利用在我國造紙廢水排放量大約占工業(yè)廢水總排放量平。隨著(zhù)中東局勢動(dòng)蕩不安,石油價(jià)格大幅上漲,德士古的10%黑液對環(huán)境污染最為嚴重,如不加以治理,能引水煤漿氣化技術(shù)受到重視,國內上世紀90年代引進(jìn)四起整個(gè)水體污染和生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞。黑液是由有機套德士古裝置以來(lái),又有五家正在上馬,對添加劑的需物與無(wú)機物兩部分組成,有機物包括:植物纖維原料溶求也越來(lái)越大,添加劑的研究工作越來(lái)越受重視,先后岀的木素,有機酸和半纖維素、纖維素的降解物等物質(zhì);岀現了萘系、丙烯酸系、木質(zhì)素系添加劑。改性后的造紙無(wú)機物包括№aOH、Na2S、NaO∽3、Na2SO和SiO等黑液黑液制岀的水煤漿流動(dòng)性、穩定性好,價(jià)格低廉,具有廣固形物中無(wú)機物約占30%,有機物約占70%,其中的堿闊發(fā)展前景。木質(zhì)素是由樹(shù)脂形成的皂化物本身均具有較強的表面1實(shí)驗部份活性,組成復雜,難以經(jīng)濟有效的分離提純,循環(huán)利用,1.1黑液的改性而直接排放對環(huán)境的污染相當嚴重,其治理技術(shù)一直是1.1.1黑液的理化性質(zhì)攻關(guān)的重點(diǎn)。國內對黑液制取水煤漿添加劑的報道,主黑液來(lái)源于穎上造紙廠(chǎng),密度105gml,pH7.5,固含要是對木質(zhì)素提取、磺化和改性。提取木質(zhì)素后排出的量12.1%,木質(zhì)素含量4.62%。酸性廢液仍然存在嚴重的環(huán)境污染問(wèn)題,針對這些問(wèn)題1.1.2添加劑的制備開(kāi)展了造紙黑液制取水煤漿添加劑新技術(shù)研究。通過(guò)對取100ml造紙黑液加入反應釜(250ml)中,用50~黑液中木質(zhì)素有效成分磺化直接制水煤漿添加劑。6oml蒸餾水稀釋定量的磺化劑加入反應釜中并加入定黑液中木質(zhì)素含量約為黑液中固型物含量的20%~量的甲醛,開(kāi)始攪拌,同時(shí)開(kāi)始加熱,待指示溫度與設定30%并且大部分是以堿木質(zhì)素的形式存在。木質(zhì)素主要溫度相差10-15℃時(shí)采用當達到高設定溫度時(shí),恒溫數由三種不同類(lèi)型的苯基丙烷單體通過(guò)脫氫聚合而成。小時(shí),到設定時(shí)間時(shí),停止加熱與攪拌,讓反應釜自然冷般黑液中有效堿含量1.14%。堿木質(zhì)素完全溶于卻到室溫,打開(kāi)反應釜取出反應液并裝入容量瓶中保黑液中,呈親水膠體,因而不發(fā)生沉淀,堿木質(zhì)素膠體有存,以備制水煤漿之用帶電的核和溶劑化外殼,構成親水基團。由于堿木質(zhì)素磺甲基化反應過(guò)程為考察磺甲基化反應的溫度變親水基團的存在,使黑液具有一定的表面活性。但由于化情況,將反應過(guò)程中的溫度記錄作圖1和圖2。堿木質(zhì)素親水膠體基團易被破壞,所以黑液的表面活性不太穩定,因此要利用黑液生產(chǎn)水煤漿添加劑必須在堿木質(zhì)素中引入磺酸基陰離子表面活性基團進(jìn)行改性,利用黑液制取水煤漿添加劑的反應原理主要是在木質(zhì)素分子中的烯醇基引入磺酸基。中國煤化工自20世紀70年代石油危機以來(lái),世界主要發(fā)達國CNMHG家如美國、日本、加拿大、瑞典、意大利、英國、法國和俄羅斯等相繼投入了大量人力,物力和才力尋求代油燃料,進(jìn)行水煤漿技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。目前國外水煤漿技術(shù)圖1升溫曲線(xiàn)已日趨成熟,建成一批水煤漿廠(chǎng),達到了工業(yè)應用的水總第131期2004年第5期安徽化工2實(shí)驗結果與討論(1)在酸化條件和磺化p值、溫度和其他條件不變的情況下,對黑液磺化時(shí)間進(jìn)行了考查,不同磺化時(shí)間對水煤漿性能的影響見(jiàn)圖3,由圖3可以看出反應時(shí)間2為30~40min時(shí),制取的水煤漿的粘度較低,流動(dòng)性較好。圖2升溫速度曲線(xiàn)700從圖1、2中可知:升溫曲線(xiàn)平緩光滑,升溫速度曲500線(xiàn)曲折多變?；羌谆磻纳郎厮俣惹€(xiàn)在反應開(kāi)始20~25min有一個(gè)明顯的峰值,而在其它時(shí)間升溫速度磺化時(shí)間比較均勻。結合兩張圖可以得出,磺甲基化的反應溫度圖3磺化時(shí)間對制漿粘度的關(guān)系范圍主要集中在75~100℃。(2)改性后的造紙黑液與其它幾種添加劑相比,制1.2添加劑的性能測定漿濃度,流動(dòng)性和穩定性相當,符合氣化用漿要求,而且為了更好地說(shuō)明改性后造紙黑液制取的添加劑的制造成本低,價(jià)格低廉,容易取得。性能,選用了萘系、木質(zhì)素系和丙烯酸等具有代表性的(3)改性后的造紙黑液對義馬煤、淮南煤、北宿煤、添加劑作為比較,而且還對改性后造紙黑液對義馬煤、神府煤和華亭煤的適應性都較好,尤其對淮南煤,制漿神府煤、華亭煤、北宿煤和淮南煤適應性比較濃度達到69%,能制取高濃度的水煤漿。為了更好的說(shuō)明磺化產(chǎn)物作為添加劑的優(yōu)異性能,(4)目前我國約有近萬(wàn)家大大小小的造紙廠(chǎng),遍布對其與具有代表性的各類(lèi)添加劑制取水煤漿性能進(jìn)行全國城鄉各地。尚無(wú)一家造紙廠(chǎng)的廢水達到國家的排放了表觀(guān)粘度、流動(dòng)性和析水率的比較,結果如表1標準。我國造紙廢水的排放量大,每生產(chǎn)一噸成品紙,耗表1磺化產(chǎn)物與各類(lèi)添加劑制取水煤漿性能比較水400~600t,最高可達1000,年排總放量為17億ta添加劑添加劑添加量濃度粘度二十四小時(shí)穩定流動(dòng)性如果全國水煤漿氣化添加劑都用改性后的造紙黑液,可種類(lèi)析水率%落棒情況減少黑液排放7萬(wàn)噸/年,具有巨大的環(huán)保效益。用造0.261100A稍有析水落棒到底HY400.266800A稍有析水落棒到底紙黑液制取水煤漿添加劑是廢液綜合利用,變廢為寶的HY60020610稍有析水落棒到底過(guò)程。在生產(chǎn)濃度為20%-30%的添加劑過(guò)程中無(wú)副產(chǎn)66740A稍有析水落棒到底物產(chǎn)生不存在二次污染。木質(zhì)素66820A稍有析水落棒到底參考文獻丙烯酸0266730A稍有析水落棒到底口李寒旭、陳方林紀明俊、徐江華、白成志造紙黑液制水煤漿添注:HY20為黑液反應20分鐘,HY40為反應40分鐘,HY60為反加劑成漿性能研究應60分鐘。2張可、周思毅工業(yè)造紙黑液的綜合利用與防治北京:中國輕工我們選擇其中性能較好HY40添加劑對幾種煤種業(yè)出版社1992的適應性進(jìn)行研究,如表2。4張榮曾水煤漿制漿技術(shù)北京科學(xué)出版社1996阿5]李軍造紙黑液制取水煤漿添加劑性能研究表2HY40添加劑對不同煤種的適應性比較6]白成志、李寒旭造紙黑液制取水煤漿添加劑的研究添加劑添加量濃度粘度二十四小時(shí)穩定流動(dòng)性7張珂,陳仁悅造紙工業(yè)污染防治技術(shù)與環(huán)境管理.北京:輕工業(yè)析水率%落棒情況出版社義馬煤B稍有析水落棒到底中國煤化工華亭煤62.51100B稍有析水落棒到底CNMHG0.2691250B稍有析水落棒到底神府煤0621150B稍有析水落棒到底淮南煤0691230B稍有析水落棒到底