一種木素基兩性絮凝劑的製備方法

2023-07-09 17:20:26

專利名稱：一種木素基兩性絮凝劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及工業廢液處理領域，特別涉及一種木素基兩性絮凝劑(LSDC)的製備方法。
背景技術：
木素是造紙工業及木材水解工業的副產物，隨工業廢液排出後，會對環境造成汙染。目前，有些造紙廠對木素回收利用也僅僅是將含木素的廢液，例如亞硫酸鹽漿廠的紅液或鹼法製漿的黑液，濃縮到一定濃度後作為分散劑或粘結劑直接銷售給用戶，其產品附加值低，經濟收益不高，大大影響了企業對廢液中的木素回收利用的積極性，這樣，不僅造成嚴重的環境汙染，而且也造成極大的資源浪費。因此，將工業廢液中的木素進行一定的化學改性，製備成高附加值的產品，對減少環境汙染，提高企業經濟效益具有重要意義。
在對工業廢液中的木素進行化學改性後，可製備成木素基絮凝劑、陽離子表面活性劑、兩性絮凝劑等高附加值的產品。Rachor和Dilling利用木素為原料合成了季銨鹽型的陽離子表面活性劑，可以用於廢水的絮凝處理；朱建華、吳冰豔、祝萬鵬等利用鹼木素合成了陽離子表面活性劑用於處理染料廢水；代軍等製備了木素基季銨鹽可以處理生活汙水；Dizhbite將木素磺酸鹽與丙烯醯胺反應合成兩性絮凝劑用於造紙增強劑。
木素基絮凝劑的研究開始於20世紀60年代，Vencent等利用磺化的木素可以作為蛋白質處理廢水的絮凝劑，多年來，人們通過不同的方法對木素進行改性，以獲得不同性能的木素基絮凝劑，並提高木素基絮凝劑的絮凝性能。然而，現有技術所製備的木素基絮凝劑仍存在明顯的缺陷，表現為穩定性不好，處理功能單一等。

發明內容
本發明的目的就是為了克服現有技術的缺點和問題，提供一種穩定性高、水溶性佳，具有廣譜，能適用於造紙廢水、染整廢水，發酵廢水等高效的木素基兩性絮凝劑(LADC)的製備方法。
本發明通過下述技術方案實現所述一種木素基兩性絮凝劑(LADC)的製備方法包括下列步驟和工藝條件第一步按重量比1∶10～1∶50將木素磺酸鹽加入蒸餾水中，攪拌溶解後，通氮氣保護，加入引發劑和丙烯醯胺單體，濃度分別為0.25×10-2～2.0×10-2mol/L、0.5～3.0mol/L，攪拌進行接枝共聚反應，控制反應溫度為20℃～90℃，反應時間為1～48小時，得到接枝共聚產物；第二步將接枝共聚物溶液用重量百分比濃度10％氫氧化鈉溶液調節pH值為7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度為20℃～90℃，反應時間為0.5～5小時，再按醛胺比為0.5～2.0加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為30℃～70℃，反應時間為0.5～5小時，得到反應產物為所述一種木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
為了更好地實施本發明，所述木素磺酸鹽包括木素磺酸鎂、木素磺酸鈣或木素磺酸鈉。
所述引發劑包括重量混合比1∶1的過硫酸鹽/硫代硫酸鹽複合劑、過硫酸鹽、過氧化二碳酸雙(2-乙基)己酯、過氧化二苯甲醯或偶氮二異丁腈。
本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果(1)穩定性高，現有技術製備的木素基絮凝劑放置時間較短，否則絮凝性能顯著降低，本發明製備的木素基兩性絮凝劑放置半年以上，絮凝效果沒有下降；(2)水溶性好，現有技術製備的木素基絮凝劑在水中的溶解性較差，影響其起絮凝作用，本發明製備的木素基兩性絮凝劑，水溶性好，150ppm在廢水處理中具有很好的絮凝效果；(3)多功能，適用於不同工業場合，本發明製備的木素基兩性絮凝劑(LSDC)能夠應用於染料廢水、廢紙脫墨廢水以及酒廠廢水的處理，具有很好的效果，也能應用於汙泥脫水；(4)性能參數好，本發明製備的木素基兩性絮凝劑(LSDC)的陽離子度平均為0.6675mmol/g，陰離子度平均為0.4347mmol/g，染料廢水的脫色率達到80％以上；廢紙脫墨廢水廢水濁度去除率達到84％，酒廠廢水濁度去除率達到77％，COD去除率達到60％；降低汙泥的過濾比阻達到60％；(5)方法簡單，成本低廉，本發明使用製漿造紙工業的固體廢棄物，有效地降低了生產成本，而且增加了造紙企業的經濟效益。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例一在反應容器中按重量比為1∶50將木素磺酸鎂加入蒸餾水中，開動攪拌器攪拌10分鐘使其充分溶解，並通氮氣保護，然後加入引發劑K2S2O8∶Na2S2O3為1∶1(重量比)的複合劑與丙烯醯胺單體，濃度分別為2.0×10-2mol/L、3.0mol/L，控制反應溫度為90℃、時間為48小時，得到接枝共聚產物。
將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節至pH值為11，按0.5mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度90℃，反應時間為5小時，再按醛胺比為2.0加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為70℃反應時間5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
實施例二在反應容器中按重量比為1∶10將木素磺酸鎂加入蒸餾水中，開動攪拌器攪拌10分鐘使其充分溶解，並通氮氣保護，然後加入引發劑K2S2O8與丙烯醯胺單體，濃度分別為0.25×10-2mol/L、0.5mol/L，控制反應溫度為20℃、時間為1小時，得到接枝共聚產物。
將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節至pH值為7，按1.0mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度20℃，反應時間為0.5小時，再按醛胺比為0.5加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為30℃反應時間0.5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
實施例三在反應容器中按重量比為1∶20將木素磺酸鈣加入蒸餾水中，開動攪拌器攪拌10分鐘使其充分溶解，並通氮氣保護，然後加入引發劑過氧化二碳酸雙(2-乙基)己酯與丙烯醯胺單體，濃度分別為0.5×10-2mol/L、1.0mol/L，控制反應溫度為40℃、時間為10小時，得到接枝共聚產物。
將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節至pH值為8，按1.5mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度40℃，反應時間為1.5小時，再按醛胺比為1.0加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為40℃反應時間1.5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
實施例四在反應容器中按重量比為1∶30將木素磺酸鈣加入蒸餾水中，開動攪拌器攪拌10分鐘使其充分溶解，並通氮氣保護，然後加入引發劑過氧化二苯甲醯與丙烯醯胺單體，濃度分別為1.0×10-2mol/L、1.5mol/L，控制反應溫度為60℃、時間為20小時，得到接枝共聚產物。
將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節至pH值為9，按1.2mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度60℃，反應時間為2.5小時，再按醛胺比為1.5加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為50℃反應時間2.5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
實施例五在反應容器中按重量比為1∶40將木素磺酸鈉加入蒸餾水中，開動攪拌器攪拌10分鐘使其充分溶解，並通氮氣保護，然後加入引發劑偶氮二異丁腈與丙烯醯胺單體，濃度分別為1.5×10-2mol/L、2.5mol/L，控制反應溫度為80℃、時間為35小時，得到接枝共聚產物。
將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節至pH值為10，按0.8mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度80℃，反應時間為3.5小時，再按醛胺比為1.5加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為60℃反應時間3.5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑(LSDC)。
本發明製備的木素基兩性絮凝劑(LSDC)的等電點為7.0，陽離子度平均為0.6675mmol/g，陰離子度平均為0.4347mmol/g，染料廢水的脫色率達到80％以上，對直接橙S脫色率達到99％。
權利要求
1.一種木素基兩性絮凝劑的製備方法，其特徵在於包括下列步驟和工藝條件第一步按液比為1∶10～1∶50將木素磺酸鹽在蒸餾水中溶解後，通氮氣保護，加入引發劑和丙烯醯胺單體，濃度分別為0.25×10-2～2.0×10-2mol/L、0.5～3.0mol/L，攪拌進行接枝共聚反應，控制反應溫度為20℃～90℃，反應時間為1～48小時，得到接枝共聚產物；第二步將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節pH值為7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，控制反應溫度為20℃～90℃，反應時間為0.5～5小時，再按醛胺比為0.5～2.0加入二甲胺，進行胺甲基化反應，控制反應溫度為30℃～70℃，反應時間為0.5～5小時，得到反應產物為木素基兩性絮凝劑。
2.按權利要求1所述一種木素基兩性絮凝劑的製備方法，其特徵在於所述木素磺酸鹽包括木素磺酸鎂、木素磺酸鈣或木素磺酸鈉。
3.按權利要求1所述一種木素基兩性絮凝劑的製備方法，其特徵在於所述引發劑包括過硫酸鹽∶硫代硫酸鹽為1∶1的複合劑、過硫酸鹽、過氧化二碳酸雙乙基己酯、過氧化二苯甲醯或偶氮二異丁腈。
全文摘要
本發明提供一種木素基兩性絮凝劑的製備方法，該方法是按液比為1∶10～1∶50將木素磺酸鹽在蒸餾水中溶解後，通氮氣保護，加入引發劑和丙烯醯胺單體，攪拌進行接枝共聚反應；將接枝共聚物溶液用10％氫氧化鈉溶液調節pH值7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛進行羥甲基化反應，再按醛胺比0.5～2.0加入二甲胺，進行胺甲基化反應，製得木素基兩性絮凝劑。本發明方法簡單，成本低廉，產品穩定性高，水溶性好，功能多，性能參數好，適用於染料廢水、廢紙脫墨廢水、酒廠廢水以及汙泥脫水等不同工業場合，具有很好的效果。
文檔編號C02F1/54GK1654351SQ20051003266
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月4日 優先權日2005年1月4日
發明者詹懷宇, 劉千鈞, 付時雨 申請人:華南理工大學