申请日2014.09.25
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C08H7/00; C02F1/56
摘要
本发明公开了一种用于废水处理的改性木质素的制备方法，包括制备工艺路线、所用改性材料和配比、制备工艺条件和改性评价方法等。本发明所述改性木质素的制备方法简单，合成条件平和，改性产物对工业废水的材料效果良好。
权利要求书
1.本发明一种用于废水处理的改性木质素的制备方法，其特征在于该方法包括
改性木质素的制备工艺路线、所用改性材料和配比，制备改性木质素的工艺参数、评价改性木质素对废水处理性能指标的方法。
2.根据权利要求1，所述改性木质素的制备工艺路线如下：
木质素与发烟硫酸的磺化反应制得木质素磺酸;
木质素磺酸与碱反应制得木质素磺酸盐;
木质素磺酸盐与聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯进行缩聚反应制得木质素磺酸聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯高分子聚合物。
3.根据权利要求2，所述工艺路线(3)中的聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯其特征是该化合物中的聚乙二醇部分(CH2CH2O)n,其中的n=5~10。
4.根据权利要求2，所述工艺路线(3)中木质素磺酸盐与聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯的缩聚反应在维持回流条件下反应3-6小时。
5.根据权利要求1，所述评价改性木质素对废水处理性能指标的方法其特征是：
在色度为200(铂钴色度)的透明水中加入质量分数为2%的粘土悬浮液;
在装有100毫升上述悬浮液的具塞量筒中加入不同浓度的本发明产物(5~20ppm)，手工来回倒转60次(1分钟)后静置，立即计时观察粘土的界面层下降至量筒一半高度时所需的时间。
6.取适量的上述量筒中的上层清液进行色度测量(铂钴色度法)，得出具体色度数据，以(1-实测色度/200)×100%计算色度降低率。
说明书
一种用于废水处理的改性木质素的制备方法
技术领域
本发明属有机化工合成技术领域，具体而言，涉及一种用于废水处理的改性木质素的制备方法。
背景技术
木质素是造纸工业的副产品，是一种三维网状结构的高分子化合物。木质素的基本结构单元为苯丙烷，共有三种结构单元，即愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷和对羟苯基丙烷。木质素的分子结构中含有亲水亲油基团，因而具有良好的表面活性和分散性，可用作水泥减水剂、钻井泥浆调节剂、沥青乳化剂、粘结剂、分散剂等;其分子结构上一定数量的羟基、羧基、羰基、醇羟基、酚羟基、甲氧基、醚键、共轭双键等活性官能团，可以通过酰化、烷基化、磺化、胺化、缩合和接枝共聚等许多化学反应对其进行改性，改性后的木质素具有更广泛的应用领域和更良好的使用性能。
当木质素在废水处理中作为絮凝剂使用时，对其的化学改性方法主要有：
(1)与醛和胺发生Mannich反应，生成木质素胺，该阳离子型的木质素胺具有较好的絮凝和脱色效果。
(2)与亚硫酸盐和季铵盐发生磺化和季胺化反应，生成两性的木质素絮凝剂，该絮凝剂在处理蒙脱土悬浮液和印染废水时具有较好处理效果。
(3)与丙烯酸或丙烯酰胺发生接枝共聚，所得木质素-丙烯酸或木质素-丙烯酰胺的共聚物可改善单一聚丙烯酸或聚丙烯酰胺的絮凝效果。
(4)与脂肪酸酯或其他酯类发生缩合反应，放出水、醇或氨等小分子，同时生成功能性的高分子聚合物。
以上木质素的改性方法虽然可使改性木质素在用作絮凝剂时获得一定的改性效果，但还存在着如反应条件苛刻、反应不完全、反应产物中有害残留较多等各种各样的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有的改性木质素制备方法的不足，本发明公开了一种用于废水处理的改性木质素的制备方法。本方法是通过以下技术路线来实现的：
(1)木质素与发烟硫酸的磺化反应制得木质素磺酸;
(2)木质素磺酸与碱反应制得木质素磺酸盐;
(3)木质素磺酸盐与聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯进行缩聚反应制得木质素磺酸聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯高分子聚合物。
有益效果
本发明一种用于废水处理的改性木质素的制备方法工艺步骤少，合成条件平和，操作简单易行，最终产物无需分离，可直接用于工业废水处理，对其应用性能评价试验表明，产物的絮凝和脱色处理效果良好。
具体实施方式
实施例1.
(1)称取从市场上获得的粉状木质素120克，置于带搅拌和冷凝装置的反应器中，剧烈搅拌下滴加发烟硫酸103克，加完后于室温下继续搅拌2小时，制得木质素磺酸。
(2)在上述制得的木质素磺酸中滴加35%浓度的NaOH溶液，用PH试纸适时检测反应物的PH值，当反应物的PH达6~7时，制得木质素磺酸钠溶液;过滤后滤液浓缩结晶，制得木质素磺酸钠盐。
(3)取上述木质素磺酸钠100克，用去离子水配置成30%的水溶液，加入分子链节(CH2CH2O)n=5的聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯240克，加入35%浓度的NaOH溶液15克。缓缓加热、搅拌，维持回流3小时，当溶液增稠至难以搅拌时，再加入150毫升去离子水和35%浓度的NaOH溶液7克，在回流状态下继续反应20分钟，冷却至室温后，用适当浓度的硫酸将反应物的PH调至7即得最终缩聚高分子产物。
(4)取适量最终产物，配置成1000mg/L的溶液待用;另取100毫升色度为200(铂钴色度)、微粒含量为2%的粘土悬浮液于100毫升具塞量筒中，取1毫升1000mg/L的产物溶液加入其中(产物浓度为10ppm)，手工倒转震荡60次，立即计时观察粘土的界面层下降至量筒一半高度时所需的时间，同时做空白对照;另取适量的上述量筒中的上层清液进行色度测量(铂钴色度法)，得出具体色度数据，以(1-实测色度/200)×100%计算色度降低率。试验数据显示，本发明产物在10ppm使用浓度下，悬浮液粘土的界面层下降至量筒一半高度的时间为90秒，色度降低率达93%。
实施例2.
(1)缩聚反应：取实施例1中(2)步骤所得的木质素磺酸钠100克，用去离子水配置成30%的水溶液，加入分子链节(CH2CH2O)n=7.5的聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯380克，加入35%浓度的NaOH溶液15克。缓缓加热、搅拌，维持回流温度4小时，当溶液增稠至难以搅拌时，再加入200毫升去离子水和35%浓度的NaOH溶液7克，在回流状态下继续反应20分钟，冷却至室温后，用适当浓度的硫酸将反应物的PH调至7即得最终缩聚的高分子产物。
(2)产物性能评价测试：取适量最终产物，配置成1000mg/L的溶液待用;另取100毫升色度为200(铂钴色度)、微粒含量为2%的粘土悬浮液于100毫升具塞量筒中，取2毫升1000mg/L的产物溶液加入其中(产物浓度为20ppm)，手工倒转震荡60次，立即计时观察粘土的界面层下降至量筒一半高度时所需的时间，同时做空白对照;另取适量的上述量筒中的上层清液进行色度测量(铂钴色度法)，得出具体色度数据，以(1-实测色度/200)×100%计算色度降低率。最终试验数据显示，本产物在20ppm使用浓度下，悬浮液粘土的界面层下降至量筒一半高度的时间为70秒，色度降低率达95%。
实施例3.
(1)缩聚反应：取实施例1中(2)步骤所得的木质素磺酸钠100克，用去离子水配置成30%的水溶液，加入分子链节(CH2CH2O)n=10的聚乙二醇对烷基苯磺酸二酯520克，加入35%浓度的NaOH溶液15克。缓缓加热、搅拌，维持回流温度6小时，当溶液增稠至难以搅拌时，再加入220毫升去离子水和35%浓度的NaOH溶液7克，在回流状态下继续反应20分钟，冷却至室温后，用适当浓度的硫酸将反应物的PH调至7即得最终缩聚的高分子产物。
(2)产物性能评价测试：取适量最终产物，配置成1000mg/L的溶液待用;另取100毫升色度为200(铂钴色度)、微粒含量为2%的粘土悬浮液于100毫升具塞量筒中，取1.5毫升1000mg/L的产物溶液加入其中(产物浓度为15ppm)，手工倒转震荡60次，立即计时观察粘土的界面层下降至量筒一半高度时所需的时间，同时做空白对照;另取适量的上述量筒中的上层清液进行色度测量(铂钴色度法)，得出具体色度数据，以(1-实测色度/200)×100%计算色度降低率。最终试验数据显示，本产物在20ppm使用浓度下，悬浮液粘土的界面层下降至量筒一半高度的时间为75秒，色度降低率达93%。