造纸黑液制备高效水煤浆分散剂及其制浆性能研究-国家水煤浆工程技术.PDFVIP

造纸黑液制备高效水煤浆分散剂 及其制浆性能研究 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 张娜娜 ，邱学青 ，杨东杰 ，楼宏铭 ，周明松 （1.华南理工大学化学与化工学院2.广东省绿色化学产品技术重点实验室） 摘要：以造纸黑液为原料，采用磺化缩聚法制备出一种高效的水煤浆分散剂GCL3-H 。 正交实验结果证明磺化剂用量和甲醛用量对 GCL3-H 的分散降粘性能影响显著，通过研究 磺化剂用量和甲醛用量对GCL3-H 制浆性能的影响，发现适宜的磺化剂用量（34g）和甲醛 用量（75g，37% ）有利 GCL3-H 的分散降粘性能。 关键词：黑液；磺化缩聚；分散剂；水煤浆；制浆性能 造纸黑液是组分复杂的体系，其中 70% 的固体物为有机物，包括木质素、聚糖类、腐 [1,2] 殖酸和纤维素降解产物等，30%的固体物为无机物，包括游离的钠盐和含硅的化合物等 。 木质素是造纸黑液的主要成分，它是以苯丙烷的衍生物为结构单元通过C-O 键和C-C 链连 接而成的天然高分子化合物，含有大量的功能基团，如酚羟基、甲氧基、羰基、羧基、乙烯 基等，易 发生羟甲基化、磺化、羧基化、烷基化等化学反应。以造纸黑液为原料通过化学 m 反应增加其中木质素的亲水性和分子量，应用为水煤浆分散剂，可以产生较大的经济效益， 并且是治理黑液的又一有效途径。 目前对造纸黑液改性制备水煤浆分散剂的研究还较少，并且改性方法单一，制备的分散 w 剂分子量低，对水煤浆的分散降粘性能较差。根据文献报导，木质素类水煤浆分散剂的分子 量和磺化度是影响水煤浆制浆性能的两个最关键因素。因此在本研究中，着重考察磺化剂用 量和甲醛用量等反应因素对黑液分散剂的分子量和磺化度的影响。 c 1 实验 1.1 实验原料 [8] 实验采用广东封开金信造纸厂的碱法制浆黑液 （简称HY ），其固含量为56.1%，木质 素含量约 23.5% 。萘磺酸盐甲醛缩合物 （简称为 FDN ）为广东湛江外加剂厂生产。甲醛为 工业甲醛（37% ），广州溶剂厂生产。无水亚硫酸钠为分析纯，天津红岩试剂厂生产。 1.2 黑液水煤浆分散剂的制备 将 109g 固含量为56.1%的黑液送入反应釜，加热到一定温度后，再加入一定量的磺化 剂和缩合液进行磺化缩合反应，然后加入一定量的甲醛溶液进行羟甲基化反应一段时间，控 制反应温度在90～98℃，反应一段时间后，冷却至常温出料。 1.3 煤样及制备 实验采用山西神华煤，煤质分析见表1。 1 1 表1 神华煤煤质分析 煤样 Mad Ad Vdaf Cdaf Hdaf Odaf Ndaf St,d 神华煤 10.16 5.94 39.55 67.55 4.26 10.80 0.94 0.35 实验所用煤为双峰分布。将一定量粉碎过的神华原煤放入球磨机中，加入一定级配的钢 球分别研磨40min 和3h，用70 目和100 目的标准筛进行筛分，得到按一定粒度分布的粗煤 粉和细煤粉。 1.4 测试方法 1.4.1 分散剂特性粘度的测定 用直径为 0.8mm 的乌氏粘度计，在 （25 0.1 ） 恒温水浴中，测量样品流出时间，测 [9] 定不同