改性后的造纸黑液制水煤浆添加剂的研究

38总第131期2004年第5期安徽化工改性后的造纸黑液制水煤浆添加剂的研究陈迎(淮化集团有限公司,淮南232038)摘要研究了如何利用造纸黑液中的有效成分制备出质优价亷的水煤浆添加剂。通过大量的实验,得出制备水煤浆添加剂的最佳工艺条件:浓度15%的造纸黑液250m中,需加入磺化剂ABl5g,磺化反应时间40分钟,缩合反应时间2h通过一系列制浆试验结果表明:添加剂性能优良,所制取水煤浆能够满足工业生产要求。关键词造纸黑液添加剂水煤浆综合利用在我国造纸废水排放量大约占工业废水总排放量平。随着中东局势动荡不安,石油价格大幅上涨,德土古的10%。黑液对环境污染最为严重,如不加以治理,能引水煤浆气化技术受到重视,国内上世纪90年代引进四起整个水体污染和生态环境的严重破坏。黑液是由有机套德士古装置以来,又有五家正在上马,对添加剂的需物与无机物两部分组成,有机物包括:植物纤维原料溶求也越来越大,添加剂的研究工作越来越受重视,先后出的木素,有机酸和半纤维素、纤维素的降解物等物质;岀现了萘系、丙烯酸系、木质素系添加剂。改性后的造纸无机物包括№aOH、NaS、NaOO3、Na2SO4和SiO等。黑液黑液制岀的水煤浆流动性、稳定性好,价格低廉,具有广固形物中无机物约占30%,有机物约占70%,其中的碱阔发展前景。木质素是由树脂形成的皂化物本身均具有较强的表面1实验部份活性,组成复杂,难以经济有效的分离提纯,循环利用,1.1黑液的改性而直接排放对环境的污染相当严重,其治理技术一直是1.1.1黑液的理化性质攻关的重点。国内对黑液制取水煤浆添加剂的报道,主黑液来源于颖上造纸厂,密度1.05gml,pH7.5,固含要是对木质素提取磺化和改性。提取木质素后排出的量12.1%,木质素含量462%。酸性废液仍然存在严重的环境污染问题,针对这些问题1.1.2添加剂的制备开展了造纸黑液制取水煤浆添加剂新技术研究。通过对取100nml造纸黑液加入反应釜(250ml)中,用50黑液中木质素有效成分磺化直接制水煤浆添加剂6oml蒸馏水稀释定量的磺化剂加入反应釜中并加入定黑液中木质素含量约为黑液中固型物含量的20%~量的甲醛,开始搅拌,同时开始加热,待指示温度与设定30%并且大部分是以碱木质素的形式存在。木质素主要温度相差10-15℃时采用当达到高设定温度时,恒温数由三种不同类型的苯基丙烷单体通过脱氢聚合而成小时,到设定时间时,停止加热与搅拌,让反应釜自然冷般黑液中有效碱含量1.14%。碱木质素完全溶于却到室温,打开反应釜取出反应液,并装入容量瓶中保黑液中,呈亲水胶体,因而不发生沉淀,碱木质素胶体有存,以备制水煤浆之用。带电的核和溶剂化外壳,构成亲水基团。由于碱木质素磺甲基化反应过程为考察磺甲基化反应的温度变亲水基团的存在,使黑液具有一定的表面活性。但由于化情况将反应过程中的温度记录作图1和图2碱木质素亲水胶体基团易被破坏,所以黑液的表面活性不太稳定,因此要利用黑液生产水煤浆添加剂必须在碱木质素中引入磺酸基阴离子表面活性基团进行改性,利用黑液制取水煤浆添加剂的反应原理主要是在木质素分子中的烯醇基引入磺酸基。自20世纪70年代石油危机以来,世界主要发达国家如美国、日本、加拿大、瑞典、意大利、英国、法国和俄1015罗斯等相继投入了大量人力,物力和才力寻求代油燃料,进行水煤浆技术的研究开发。目前国外水煤浆技术图1升温曲线总第131期2004年第5期安徽化工2实验结果与讨论(1)在酸化条件和磺化pH值、温度和其他条件不变的情况下,对黑液磺化时间进行了考查,不同磺化时间8640对水煤浆性能的影响见图3,由图3可以看出反应时间为30~40min时,制取的水煤浆的粘度较低,流动性较好。1100t/min图2升温速度曲线700从图1、2中可知:升温曲线平缓光滑,升温速度曲500线曲折多变。磺甲基化反应的升温速度曲线在反应开始20~25min有一个明显的峰值,而在其它时间升温速度磺化时间比较均匀。结合两张图可以得出,磺甲基化的反应温度图3磺化时间对制浆粘度的关系范围主要集中在75-100℃。(2)改性后的造纸黑液与其它几种添加剂相比,制1.2添加剂的性能测定浆浓度,流动性和稳定性相当,符合气化用浆要求,而且为了更好地说明改性后造纸黑液制取的添加剂的制造成本低,价格低廉,容易取得。性能,选用了萘系、木质素系和丙烯酸等具有代表性的(3)改性后的造纸黑液对义马煤、淮南煤、北宿煤添加剂作为比较,而且还对改性后造纸黑液对义马煤、神府煤和华亭煤的适应性都较好,尤其对淮南煤,制浆神府煤、华亭煤、北宿煤和淮南煤适应性比较浓度达到69%,能制取高浓度的水煤浆。为了更好的说明磺化产物作为添加剂的优异性能(4)目前我国约有近万家大大小小的造纸厂,遍布对其与具有代表性的各类添加剂制取水煤浆性能进行全国城乡各地。尚无一家造纸厂的废水达到国家的排放了表观粘度、流动性和析水率的比较,结果如表1。标准。我国造纸废水的排放量大,每生产一吨成品纸,耗表1磺化产物与各类添加剂制取水煤浆性能比较水400-600t,最高可达1000t,年排总放量为17亿ta,添加剂添加剂添加量浓度粘度种类C流动性二十四小时稳定如果全国水煤浆气化添加剂都用改性后的造纸黑液,可析水率%落棒情况减少黑液排放7万吨/年,具有巨大的环保效益。用造HY2061004稍有析水落棒到底\纸黑液制取水煤浆添加剂是废液综合利用,变废为宝的HY4066800A稍有析水落棒到底HY600.2601020A稍有析水落棒到底过程。在生产浓度为20%-30%的添加剂过程中无副产萘系0.266740A稍有析水落棒到底物产生,不存在二次污染。质素66820A稍有析水落棒到底参考文献6780A稍有析水落棒到底」[1李寒旭、陈方林、纪紀明俊、徐江华、白成志造紙黑液制水煤浆添注:HY20为黑液反应20分钟,HY40为反应40分钟,HY60为反加剂成浆性能研究应60分钟。2]张可、周思毅工业造纸黑液的综合利用与防治北京:中国轻工我们选择其中性能较好HⅣY40添加剂对几种煤种业出版社的适应性进行研究,如表2。4张荣曾水煤浆制浆技术北京科学出版社1996S]李军造纸黑液制取水煤浆添加剂性能研究表2HY40添加剂对不同煤种的适应性比较[6]白成志、李寒旭造纸黑液制取水煤浆添加剂的研究煤种添加剂添加量浓度粘度流动性二十四小时稳定7张珂,陈仁悦造纸工业污染防治技术与环境管理.北京:轻工业析水率%落棒情况出版社.1988□义马煤681200B稍有析水落棒到底华亭煤0.262.51100B稍有析水落棒到底北宿煤691250B稍有析水落棒到底神府煤621150B稍有析水落棒到底类淮南煤0.2691230B稍有析水落棒到底