利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用

文档序号:1038755 发布日期:2020-10-30 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用 (Method for preparing lignosulfonate by using dissolving pulp precooking waste liquid and application ) 是由 施晓旦 赵吉 金霞朝 于 2020-07-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用。该方法包括如下步骤:(1)在pH值为9~11的条件下,溶解浆预蒸煮废液经过滤,收集滤液为物料A;物料A的固含量为5%~7%;(2)物料A经超滤膜处理,得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,物料B的固含量为10%~15%,超滤膜处理的温度为至少50℃;(3)物料B经氧化反应,制得物料C;(4)物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;(5)物料D经磺化反应,制得木质素磺酸盐。采用膜法直接提取溶解浆预蒸煮废液中的木质素,并进行磺化,大幅减少了木质素提取过程中废水、废气的产生,提高了溶解浆预蒸煮废液的利用率。(The invention discloses a method for preparing lignosulfonate by using dissolving pulp precooking waste liquid and application. The method comprises the following steps: (1) filtering the pre-cooking waste liquid of the dissolving pulp under the condition that the pH value is 9-11, and collecting filtrate as a material A; the solid content of the material A is 5-7 percent; (2) treating the material A with an ultrafiltration membrane to obtain a concentrated solution and a filtrate, collecting the concentrated solution as a material B, wherein the solid content of the material B is 10-15%, and the temperature of ultrafiltration membrane treatment is at least 50 ℃; (3) carrying out oxidation reaction on the material B to obtain a material C; (4) performing polycondensation reaction on the material C and formaldehyde to obtain a material D; (5) and (3) carrying out sulfonation reaction on the material D to obtain lignosulfonate. The method adopts a membrane method to directly extract the lignin in the dissolving pulp pre-cooking waste liquid and carries out sulfonation, thereby greatly reducing the generation of waste water and waste gas in the lignin extraction process and improving the utilization rate of the dissolving pulp pre-cooking waste liquid.)

利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用

技术领域

本发明涉及一种利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用。

背景技术

溶解浆制浆是近年来新兴的制浆方法之一,其是在原有硫酸盐法制浆的基础上增加了前段预蒸煮过程,进一步脱除原料中的半纤维素、木质素,得到更高纯度的纤维素,用于生产粘胶纤维,预蒸煮过程在蒸汽或水的高温作用下,脱除大量的半纤维素糖及较多的木质素,料液固含低,热值偏低,燃烧需要消耗大量的蒸汽进行浓缩,且料液热值偏低,不易燃烧,会增加碱炉的负荷,料液COD上万,废水系统难以承受,目前尚无更好的处理方法,仅为燃烧处理。废液中的木质素,半纤维素糖没有得到更好的利用。

木质素是溶解浆制浆工艺中预蒸煮过程产生的废液的主要成分,约占固含量的20%~30%。木质素是由芳香醇聚合制得的一类物质,存在于木质组织中,主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁,为次生壁的主要成分。木质素主要位于纤维素的纤维之间,起支撑、抗压作用。在木本植物中,木质素约占20%到25%,是自然界第二丰富的天然高分子。木质素无毒,在性能方面有极好的通用性,在工业上有广泛的应用。此外,木质素结构中含有多种基团,容易发生化学反应而改性,可用于生产多种化工材料,如分散剂,水泥减水剂等。木质素作为一种可降解的环保材料能很好的替代一些不可降解的材料,对环境保护具有很重要的意义。

目前国内有多家制浆造纸企业采用溶解浆制浆工艺,每年产生大量的预蒸煮废液没有得到很好的利用,太阳纸业、骏泰纸业、青山纸业都有数十万吨级的溶解浆,有近百万吨级的溶解浆预蒸煮废液,而目前制浆造纸行业几乎很少有利用溶解浆预蒸煮废液,其中绝大多数的溶解浆预蒸煮废液仍没有得到利用也只能用于燃烧。中国专利申请201711336163.7提供一种利用溶解浆预蒸煮废液制备木素磺酸盐的方法,虽然其也能制得性能较优的木素磺酸盐,但是该制备方法成本较高,产率偏低。

因而,本领域亟待研发一种溶解浆预蒸煮废液的利用途径,实现对溶解浆预蒸煮废液的高效利用,实现对资源的高值化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用燃烧的方式处理溶解浆预蒸煮废液不仅污染环境,也降低了溶解浆预蒸煮废液的利用率等缺陷而提供一种利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法和应用。采用膜法直接提取溶解浆预蒸煮废液中的木质素,并进行磺化,不需经过黑液酸析提取木质素,大幅减少了木质素提取过程中废水、废气的产生,提高了溶解浆预蒸煮废液的利用率。

本申请使用的原料溶解浆预蒸煮废液为采用溶解浆预蒸煮法制浆过程产生的废液,因其自身稳定性差,溶解浆预蒸煮废液中木质素的含量相对较少,糖类物质的含量较高,导致糖类物质和木质素的分离难度大,增加了其开发的难度。因此,本领域一般采取燃烧的方法处理该废弃物,很少对其进行再次利用。而本申请通过创造性劳动,能够有效将两种物质分离开,且降低成本;制得的木质素磺酸盐的产量高,耐热性能和分散性能佳。

为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供一种利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐的方法,其包括如下步骤:

(1)在pH值为9~11的条件下,溶解浆预蒸煮废液经过滤,收集滤液为物料A;所述物料A的固含量为5%~7%;

(2)所述物料A经超滤膜处理,得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,所述物料B的固含量为10%~15%,所述超滤膜处理的温度为至少50℃;

(3)所述物料B经氧化反应,制得物料C;

(4)所述物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;

(5)所述物料D经磺化反应,制得所述木质素磺酸盐。

步骤(1)中,所述溶解浆预蒸煮废液的制备方法可为木材在温度为160~170℃的水中蒸煮,所述蒸煮的时间为0.5~1.5h,即可。

其中,所述木材可为本领域制备预蒸煮液的过程中常规使用的阔叶木,较佳地为桉木、杨木和松木中的一种或多种。

步骤(1)中,所述过滤的滤膜孔径可为5~20μm,较佳地为10~20μm。

步骤(1)中,调节体系的pH值至9~11的条件和方法可为本领域常规,一般采用碱性物质进行调节。

其中,所述碱性物质可为本领域该类操作常规使用的碱性物质,较佳地为质量百分数为30%~35%的氢氧化钠水溶液,例如质量百分数为32%的氢氧化钠水溶液。所述质量百分数为本领域常规认为地氢氧化钠水溶液中氢氧化钠占氢氧化钠水溶液的质量百分数。

步骤(1)中,所述pH值较佳地为10~11。

步骤(1)中,所述溶解浆预蒸煮废液的固含量可为本领域该类物质常规的固含量,一般可为5%~7%,较佳地为6%~7%。

步骤(1)中,所述溶解浆预蒸煮废液的密度可为本领域该类物质常规的密度,一般可为1.01~1.04g/mL,较佳地为1.02~1.04g/mL。

步骤(1)中,所述溶解浆预蒸煮废液的pH值可为本领域该类物质常规的pH值,一般可为3.5~5.5,较佳地为4.5~5.5。

步骤(1)中,所述溶解浆预蒸煮废液可为本领域溶解浆制浆方法的预蒸煮过程中产生的废液,一般包括木质素和半纤维素。

其中,所述木质素占所述溶解浆预蒸煮废液中固形物的质量百分数可为本领域常规,较佳地为20%~28%,更佳地为24%~28%。本领域中所述固形物为所述溶解浆预蒸煮废液烘干后的剩余物质。

所述半纤维素占所述溶解浆预蒸煮废液中固形物的质量百分数可为本领域常规,较佳地为35%~45%,更佳地为40%~45%。

步骤(1)中,所述过滤一般在过滤器中进行,较佳地在325目不锈钢网过滤器中进行。所述过滤的目的是除去所述溶解浆预蒸煮废液中的木屑及颗粒杂质。

步骤(1)中,所述过滤的温度可为至少60℃,较佳地为60~70℃,更佳地为65~70℃。

步骤(2)中,所述超滤膜处理采用的超滤膜截留分子量可为1000~3000,较佳地为2000~3000。

步骤(2)中,所述超滤膜处理的温度较佳地为50~70℃,更佳地60~70℃。

步骤(2)中,所述超滤膜处理的进膜压力可为本领域该类操作常规的进膜压力,较佳地为10~50bar,更佳地为15~45bar,进一步更佳地为25~45bar。

步骤(2)中,所述物料B的固含量较佳地为13%~15%。本领域中,所述固含量为所述物料B的固形物占所述物料B的质量百分数。

步骤(2)中,所述物料B的密度可为本领域常规,较佳地为1.03~1.08g/mL,更佳地为1.05~1.08g/mL。

步骤(2)中,所述物料B中木质素占所述物料B的固形物的质量百分数可为50%~65%,较佳地为58%~64%。

步骤(3)中,所述氧化反应中氧化剂可为本领域该类操作常规的氧化剂,较佳地为过氧化氢水溶液。

其中,所述过氧化氢水溶液的浓度可为本领域该类操作常规使用的浓度,较佳地为30wt%。

其中,所述氧化剂占所述物料B中木质素的质量百分数可为本领域常规,较佳地为10%~30%,更佳地为20%~30%。

步骤(3)中,所述氧化反应的温度可为本领域该类操作常规使用的温度,较佳地为50~75℃,更佳地为65~75℃。

步骤(3)中,所述氧化反应的时间可为本领域该类操作常规使用的时间,较佳地为30~100min,更佳地为45~100min,进一步更佳地为70~100min。

步骤(3)中,所述氧化反应前还可进一步包括浓缩处理。

所述浓缩处理的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法。所述浓缩处理后的物料中木质素占所述浓缩处理后的物料的固形物的质量百分数为25%~30%。

所述浓缩处理一般在三效蒸发器中进行。

步骤(4)中,所述甲醛占所述物料C中木质素的质量百分数可为本领域该类操作常规,较佳地为10%~50%,更佳地为15%~45%,进一步更佳地为25%~45%。所述缩聚反应的目的是增加木质素的分子量。

步骤(4)中,所述甲醛一般以甲醛水溶液的形式添加,所述甲醛水溶液中甲醛的质量百分数可为37%。

步骤(4)中,所述缩聚反应的温度可为本领域该类操作常规的温度,较佳地为50~75℃,更佳地为55~75℃,进一步更佳地为65~75℃。

步骤(4)中,所述缩聚反应的时间可为本领域该类操作常规的时间,较佳地为30~100min,更佳地为45~100min,进一步更佳地为70~100min。

步骤(5)中,所述磺化反应的磺化试剂可为本领域该类操作常规使用的磺化试剂,较佳地为二氧化硫、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种,更佳地为二氧化硫。

其中,所述磺化试剂占所述物料D中木质素的质量百分数可为本领域该类操作常规,较佳地为10%~50%,更佳地为15%~45%,进一步更佳地为25%~45%。

步骤(5)中,所述磺化反应的温度可为本领域该类操作常规的温度,较佳地为80~100℃,更佳地为85~100℃,例如95℃。

步骤(5)中,所述磺化反应的时间可为本领域该类操作常规的时间,较佳地为60~150min,更佳地为90~150min。

步骤(5)中,所述磺化反应后还可进一步包括干燥处理,制得木质素磺酸盐粉末。

其中,所述干燥处理的条件和方法可为本领域常规的条件和方法,一般在离心式喷雾干燥器中进行。

当采用离心式喷雾干燥器进行所述干燥处理时,蒸汽进口温度可为本领域该类操作常规的温度,较佳地为200~240℃,更佳地为220~235℃。

当采用离心式喷雾干燥器进行所述干燥处理时,出口温度为本领域该类操作常规的温度,较佳地为90~120℃,更佳地为105~115℃。

所述木质素磺酸盐粉末的粒径可为50~80目。

本发明还提供一种木质素磺酸盐作为分散剂在染料领域中的应用,所述木质素磺酸盐由如上所述木质素磺酸盐的制备方法制得。

在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于:采用超滤膜处理法直接提取溶解浆预蒸煮废液中的木质素,并进行磺化;不需进过黑液酸析提取木质素,大幅减少了木质素提取过程中废水和废气的产生;该处理工艺大幅减少了废水排放,生产了高附加值的木质素磺酸盐,减少了溶解浆预蒸煮废液的排放,实现资源的分类高值化利用。

附图说明

图1为实施例制得的木质素磺酸钠的红外吸收光谱图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。

下述实施例中物料B中木质素的含量采用克拉森法进行测定。克拉森法即待测样品用质量百分数为50%的硫酸水溶液处理,再加水,将体系的pH值降低至1~3,煮沸,采用真空抽滤方法进行固液分离,收集固体,烘干。木质素的质量百分含量=烘干后不溶物的质量/待测品绝干试样质量×100%。

下述实施例和对比例中,使用的溶解浆预蒸煮废液的制备方法具体包括下述步骤:采用160℃高温水对桉木进行预蒸煮,蒸煮时间为1.5h,得到溶解浆预蒸煮废液。

实施例1

本实施例中,利用溶解浆预蒸煮废液联产制备木质素磺酸钠。采用溶解浆预蒸煮废液为原料,溶解浆预蒸煮废液的固含量为5%,密度为1.01g/mL,pH值为3.5;溶解浆预蒸煮废液的固形物中木质素占固形物的质量百分数为20%;溶解浆预蒸煮废液的固形物中半纤维素占固形物的质量百分数为35%。

木质素磺酸钠的制备方法具体包括下述步骤:

(1)将上述溶解浆预蒸煮废液与碱液混合,调节体系的pH值至9,在60℃的条件下,采用325目不锈钢网过滤器对溶解浆预蒸煮废液进行过滤,除去溶解浆预蒸煮废液中的木屑及颗粒杂质,滤膜孔径为5μm,收集滤液为物料A;物料A的固含量为5%;

(2)采用截留分子量为1000的超滤膜对物料A进行过滤,制得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,收集滤液为物料E;超滤膜处理的温度为50℃,进膜压力为15bar;

物料B的固含量为10%,密度为1.03g/mL。物料B中木质素占物料B的固形物的质量百分数为50%;

(3)在三效蒸发器中,对物料B进行浓缩处理,浓缩至木质素占浓缩处理后物料的固形物的质量百分数为25%;采用质量百分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂处理浓缩处理后的物料,制得物料C;其中,氧化剂占物料B中木质素的质量百分数为10%,氧化反应温度为55℃,氧化反应时间为45min;

(4)物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;其中,缩聚反应的温度为55℃,缩聚反应的时间为45min;甲醛占物料C中木质素的质量百分数为15%;

(5)物料D与二氧化硫经磺化反应,制得所述木质素磺酸钠;其中,磺化反应温度85℃,磺化反应时间60min;二氧化硫占物料D中木质素的质量百分数为15%。

采用离心式喷雾干燥器对物料D进行喷雾干燥,进口温度为200℃,出口温度为90℃,得到颗粒较细的木质素磺酸钠粉末粒径,木质素磺酸盐粉末的粒径为50~80目,木质素磺酸钠粉末的固含量为93%,分散力为100%,耐热稳定性135℃。

实施例2

本实施例中,利用溶解浆预蒸煮废液联产制备木质素磺酸钠。采用溶解浆预蒸煮废液为原料,溶解浆预蒸煮废液的固含量为6%,密度为1.02g/mL,pH值为4.5;溶解浆预蒸煮废液的固形物中木质素占固形物的质量百分数为24%;溶解浆预蒸煮废液的固形物中半纤维素占固形物的质量百分数为40%。

木质素磺酸钠的制备方法具体包括下述步骤:

(1)将上述溶解浆预蒸煮废液与碱液混合,调节体系的pH值至10,在65℃的条件下,采用325目不锈钢网过滤器对溶解浆预蒸煮废液进行过滤,除去溶解浆预蒸煮废液中的木屑及颗粒杂质,滤膜孔径为10μm,收集滤液为物料A;物料A的固含量为6%;

(2)采用截留分子量为2000的超滤膜对物料A进行过滤,制得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,收集滤液为物料E;超滤膜处理的温度为60℃,进膜压力为25bar;

物料B的固含量为13%,密度为1.05g/mL。物料B中木质素占物料B的固形物的质量百分数为58%;

(3)在三效蒸发器中,对物料B进行浓缩处理,浓缩至木质素占浓缩处理后物料的固形物的质量百分数为27%;采用质量百分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂处理浓缩处理后的物料,制得物料C;其中,氧化剂占物料B中木质素的质量百分数为20%,氧化反应温度为65℃,氧化反应时间为70min;

(4)物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;其中,缩聚反应的温度为65℃,缩聚反应的时间为70min;甲醛占物料C中木质素的质量百分数为25%;

(5)物料D与二氧化硫经磺化反应,制得所述木质素磺酸钠;其中,磺化反应温度95℃,磺化反应时间90min;二氧化硫占物料D中木质素的质量百分数为25%。

采用离心式喷雾干燥器对物料D进行喷雾干燥,进口温度为220℃,出口温度为105℃,得到颗粒较细的木质素磺酸钠粉末,木质素磺酸盐粉末的粒径为50~80目,木质素磺酸钠粉末的固含量为95%,分散力为100%,耐热稳定性145℃。

实施例3

本实施例中,利用溶解浆预蒸煮废液联产制备木质素磺酸钠。采用溶解浆预蒸煮废液为原料,溶解浆预蒸煮废液的固含量为7%,密度为1.04g/mL,pH值为5.5;溶解浆预蒸煮废液的固形物中木质素占固形物的质量百分数为28%;溶解浆预蒸煮废液的固形物中半纤维素占固形物的质量百分数为45%。

木质素磺酸钠的制备方法具体包括下述步骤:

(1)将上述溶解浆预蒸煮废液与碱液混合,调节体系的pH值至11,在70℃的条件下,采用325目不锈钢网过滤器对溶解浆预蒸煮废液进行过滤,除去溶解浆预蒸煮废液中的木屑及颗粒杂质,滤膜孔径为20μm,收集滤液为物料A;物料A的固含量为7%;

(2)采用截留分子量为3000的超滤膜对物料A进行过滤,制得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,收集滤液为物料E;超滤膜处理的温度为70℃,进膜压力为45bar;

物料B的固含量为15%,密度为1.08g/mL。物料B中木质素占物料B的固形物的质量百分数为64%;

(3)在三效蒸发器中,对物料B进行浓缩处理,浓缩至木质素占浓缩处理后物料的固形物的质量百分数为30%;采用质量百分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂处理浓缩处理后的物料,制得物料C;其中,氧化剂占物料B中木质素的质量百分数为30%,氧化反应温度为75℃,氧化反应时间为100min;

(4)物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;其中,缩聚反应的温度为75℃,缩聚反应的时间为100min;甲醛占物料C中木质素的质量百分数为45%;

(5)物料D与二氧化硫经磺化反应,制得所述木质素磺酸钠;其中,磺化反应温度100℃,磺化反应时间150min;二氧化硫占物料D中木质素的质量百分数为45%。

采用离心式喷雾干燥器对物料D进行喷雾干燥,进口温度为235℃,出口温度为115℃,得到颗粒较细的木质素磺酸钠粉末,木质素磺酸盐粉末的粒径为50~80目,木质素磺酸钠粉末的固含量为98%,分散力为100%,耐热稳定性140℃。

对比例1

木质素磺酸钠的制备方法具体包括下述步骤:

采用160℃高温水对桉木进行预蒸煮,蒸煮时间为1.5h,收集残渣采用硫酸盐法进一步蒸煮,蒸煮药剂为硫酸钠,复配烧碱,并于155~165℃进行硫酸盐蒸煮,蒸煮时间为2~3h,收集过程中产生的废液,即为溶解浆制浆废液。

(1)以溶解浆制浆废液为原料,其固含量在8~15%,密度1.03~1.08g/mL,pH值在10.5~13.5,其有机物含量为60%~70%;无机物含量为30%~40%;木质素占溶解浆制浆废液的固形物的25%~35%;

(2)采用5um预过滤器对固含量为10%的溶解浆制浆废液进行过滤处理,制得处理液;

(3)采用3000分子量超滤膜对处理液进行超滤浓缩,材质为耐碱聚砜膜,处理温度45℃,进料压力20bar,处理后得到浓缩液固含量为18%,其木质素为固形物的60%;

(4)加入12%的过氧化氢,反应温度50℃,反应时间60min,反应的pH值为9;

(5)加入15%的甲醛,反应温度55℃,反应时间60min;

(6)加入15%的二氧化硫,反应温度85℃,反应时间60min;

(7)采用离心式喷雾干燥器对磺化液进行喷雾干燥,进口温度200℃,出口温度90℃,得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末,固含量93%,耐热温度在120℃,获得木素磺酸盐的热稳定性较差。

对比例2

木质素磺酸钠的制备方法:与实施例1相比,区别仅在于步骤(2)中超滤膜处理的温度为40℃,其他条件参数同实施例1。导致步骤(2)制得的物料B中木质素占所述物料B的固形物的质量百分数为36%,最终制得的木质素磺酸钠的耐热稳定性为135℃,平均膜通量显著降低,生产效率低,单位时间生产成本高。

对比例3

木质素磺酸钠的制备方法:与实施例1相比,区别仅在于物料A的固含量为9%,其他条件参数同实施例1;物料A的固含量偏高影响处理效果,浓缩过程平均膜通量为17.8L/(m2·h),生产效率低,单位时间生产成本高。

对比例4

木质素磺酸钠的制备方法:与实施例1相比,区别仅在于物料A的固含量为3%,其他条件参数同实施例1;制得的木素磺酸钠的耐热温度为120℃,显著降低。

对比例5

木质素磺酸钠的制备方法:与实施例1相比,区别仅在于物料B的固含量为7%,其他条件参数同实施例1。测得物料B中木质素的含量仅为35%~40%,最终制得的木质素磺酸钠的耐热稳定性为120℃,耐热稳定性明显降低。

对比例6

木质素磺酸钠的制备方法:与实施例1相比,区别仅在于物料B的固含量为17%,其他条件参数同实施例1;浓缩过程平均膜通量为17L/(m2·h),产品处理程度高,生产效率低,单位时间生产成本高。

对比例7

本对比例中,利用溶解浆预蒸煮废液制备木质素磺酸盐。采用溶解浆预蒸煮废液为原料,溶解浆预蒸煮废液的固含量为4%,密度为1.00g/mL,pH值为4.0;溶解浆预蒸煮废液的固形物中木质素占固形物的质量百分数为20%;溶解浆预蒸煮废液的固形物中半纤维素占固形物的质量百分数为35%。

木质素磺酸盐的制备方法具体包括下述步骤:

(1)将上述溶解浆预蒸煮废液与碱液混合,调节体系的pH值至10,在45℃的条件下,采用325目不锈钢网过滤器对溶解浆预蒸煮废液进行过滤,除去溶解浆预蒸煮废液中的木屑及颗粒杂质,滤膜孔径为10μm,收集滤液为物料A;

(2)采用截留分子量为4000的超滤膜对物料A进行过滤,制得浓缩液和滤液,收集浓缩液为物料B,收集滤液为物料E;超滤膜处理的温度为35℃,进膜压力为10bar;

物料B的固含量为8%,密度为1.02g/mL。物料B中木质素占物料B的固形物的质量百分数为30%;

(3)在三效蒸发器中,对物料B进行浓缩处理,浓缩至木质素占浓缩处理后物料的固形物的质量百分数为25%;采用质量百分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂处理浓缩处理后的物料,制得物料C;其中,氧化剂占物料B中木质素的质量百分数为5%,氧化反应温度为45℃,氧化反应时间为30min;

(4)物料C与甲醛进行缩聚反应,制得物料D;其中,缩聚反应的温度为45℃,缩聚反应的时间为30min;甲醛占物料C中木质素的质量百分数为5%;

(5)物料D与二氧化硫经磺化反应,制得所述木质素磺酸盐;其中,磺化反应温度75℃,磺化反应时间30min;二氧化硫占物料D中木质素的质量百分数为5%。

采用离心式喷雾干燥器对物料D进行喷雾干燥,进口温度为220℃,出口温度为105℃,得到颗粒较细的木质素磺酸盐粉末,木质素磺酸盐粉末的固含量为95%,分散力为100%,耐热稳定性105℃。

对比例8

将桉木采用温度为160℃的高温水进行预蒸煮,蒸煮时间为1.5h,得到预蒸煮废液。

(1)首先对废液静置1小时,采用膜处理除去预蒸煮废液中的水不溶物及纤维素类杂质。

(2)采用膜处理对预蒸煮废液进行浓缩处理,将预蒸煮废液浓度由4-8%提高至20%。

(3)采用浓缩液用量20%的亚硫酸钠对浓缩液进行磺化。

(4)采用浓缩液用量10%的甲醛对磺化的浓缩液进行缩聚,以增加木素磺酸盐的分子量。

(5)采用天然气热风炉对磺化液进行喷雾干燥,得到颗粒较细的木素磺酸盐粉末。

本对比例利用溶解浆预蒸煮废液制备木素磺酸盐,得到木素磺酸盐的磺化度为1.84mmol/g,耐热温度在157℃。

该处理过程中,浓缩过程平均膜通量为10~15L/(m2·h),生产效率低,单位时间生产成本高。

效果实施例

对实施例和对比例制得的木质素磺酸钠的固含量、分散力、耐热稳定性和平均膜通量进行测试,结果见表1。

采用行业标准HGT-3507-2008-木质素磺酸钠分散剂测试木质素磺酸钠的分散力和耐热温度。

平均膜通量是指步骤(2)中,单位时间内通过超滤膜单位面积的样品的体积。

采用傅里叶红外色谱仪检测实施例1制得的木质素磺酸钠的红外吸收光谱,见图1。

对图1中图谱进行分析可知:3404cm-1位置处为羟基OH伸缩振动峰,2940cm-1位置处为苯环上CH伸缩振动峰,1600cm-1位置和1511cm-1处为苯环骨架C=C振动峰,1460cm-1位置为甲基CH弯曲振动峰,1423cm-1处为苯环骨架结合CH在平面内伸缩振动峰,1330cm-1位置和1221cm-1处为紫丁香环CO伸缩振动峰,1145cm-1和1043cm-1处为磺酸基的振动峰。

表1

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