利用紙漿廢液制備石膏膠凝材料減水劑的方法技術

本發明專利技術涉及以亞硫酸鹽紙漿廢液為原料生產石膏膠凝材料減水劑的制備工藝，包括有以下步驟：1)沉析出木質素磺酸鹽：向紙漿廢液中投入鈣質類物質，進行堿化，得到木質素磺酸鈣沉淀；2)過濾沉淀，對沉淀進行酸化工藝：通過沉降和過濾，通過酸化工藝，得到純化后的木質素磺酸鈣溶液；3)精提純工藝：進行超濾提純；4)復配改性工藝：加入減水劑與步驟3)得到的木質素磺酸鈣溶液進行復配，得到改性后的產品。本發明專利技術的優勢是：本發明專利技術有效解決了紙漿造紙工業廢液，綠色環保，節約資源，與可持續發展戰略相契合；采用超濾法提純后的木質素磺酸鹽含量大幅度提高，重均分子量和數均分子量均大增，分子量分布更均一。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于廢液資源化利用及環保工程
，尤其是涉及到以亞硫酸鹽紙漿 廢液為原料生產石膏膠凝材料減水劑的制備工藝。
技術介紹
紙漿廢液是制漿造紙工業生產過程中產生的工業廢水，本專利尤其是指通過酸性 亞硫酸鹽法蒸煮制漿過程中產生的廢液。其主要成分為亞硫酸鹽木質素、各種糖類、有機 酸、游離亞硫酸鹽、硫化鈉等，其中亞硫酸鹽木質素含量達45~55%，亞硫酸鹽木質素又稱 木質素磺酸鹽。 木質素是一類結構復雜的天然可再生聚合物。據估計，每年全世界約可產生 6X1014t木質素。工業木質素主要來源于制漿造紙工業，制漿造紙工業每年從植物中分離 出大約1. 4億t纖維素，同時可以得到5000萬t左右的木質素副產品。然而，只有少部分 被回收利用，超過95%的木質素被作為廢物排放或濃縮后燒掉，沒有得到有效的利用，這樣 不僅會造成嚴重的環境污染，而且又浪費了寶貴的自然資源。因此，資源化，低成本利用紙 衆廢液具有廣闊的商業前景和社會意義。 建筑石膏的主要成分和凝膠相是半水石膏相，半水石膏的理論水膏比為 18.61%，而其實際用水量高達65%~80%，使用減水劑降低其用水量是最有效的途徑。 目前，混凝土減水劑的品種已相當齊全，而建筑石膏還是憑借經驗添加混凝土減水劑從而 達到減水的目的。目前，主要有萘系減水劑、三聚氰胺樹脂減水劑、氨基磺酸鹽減水劑以及 聚羧酸系減水劑等。但是，由于混凝土與石膏體系不同，導致減水劑的效果也大不相同，主 要有以下幾個問題：（1)減水率不高，摻量在0.7%時，聚羧酸高效減水劑減水率11.3%， 三聚氰胺樹脂減水劑和氨基磺酸鹽減水劑減水率均在10 %以下；（2)萘系減水劑減水率稍 佳，但是泌水現象非常嚴重且產生大量氣泡；（3)合成工藝比較復雜，原料成本高。木質素 磺酸鹽是酸性亞硫酸鹽法蒸煮制漿過程中產生的廢液中的主要成分，具有C6~C3疏水骨 架和磺酸以及其它親水性基團（磺酸基、羧基等）的表面活性劑結構，屬于陰離子表面活 性劑，可用作建筑石膏減水劑，其價格低廉、來源豐富、可再生。但是，現在市場上的商品木 質素磺酸鹽的含量一般不超過60%，而且還含有還原糖、小分子無機鹽等雜質，這些雜質 的存在影響了木質素磺酸鹽的應用性能，如其中糖類的存在使粉末狀木質素磺酸鹽存放 時易吸潮，還具有緩凝作用，造成膠凝材料的早期強度降低。另外，其呈三維網狀分子結構， 可溶于不同pH值的水溶液中，不溶于有機溶劑，因其分子量分布較寬，成分不均一，性質不 穩定，大大制約了其性能的正常發揮。因此，開發一種將木質素磺酸鹽進行分離提純，得到 分子量相對均一的木質素磺酸鹽的工藝是非常必要的。
技術實現思路
本專利技術提供了一種，該工藝直接利 用處理提純后的紙漿廢液作為石膏膠凝材料的減水劑，可以充分利用工業紙漿廢液，具有 節能、環保、利廢、低成本、高性能的優點。 本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案：利用紙漿廢液制備石膏膠凝材料減 水劑的方法，包括有以下步驟： 1)沉析出木質素磺酸鹽：向紙漿廢液中投入鈣質類物質，進行堿化，得到木質素 磺酸鈣沉淀； 2)過濾沉淀，對沉淀進行酸化工藝：通過沉降和過濾，除去過量的|丐，通過酸化工 藝，得到純化后的木質素磺酸鈣溶液； 3)精提純工藝：將步驟2)所得到的經過酸化處理的木質素磺酸鈣溶液進行超濾 提純，除去低分子量的還原糖及小分子無機鹽； 4)復配改性工藝：加入其他種類減水劑與步驟3)得到的木質素磺酸鈣溶液進行 復配，得到改性后的產品。 按上述方案，其中步驟1)中的紙漿廢液為亞硫酸鹽紙漿廢液，其為亞硫酸鹽法造 紙制漿的副產品，pH值為1~4,含木質素成分的質量分數為45~55%。 按上述方案，其中步驟1)中的鈣質類物質為石灰乳，該石灰乳每lKg中含有氫氧 化鈣250~300g。 按上述方案，其中步驟1)中加到紙漿廢液的鈣質類物質的量：每噸紙漿廢液加入 120~200Kg鈣質類物質。 按上述方案，其中步驟1)中的沉淀是通過將pH調節到7. 5與9. 0之間而進行的。 按上述方案，其中步驟2)中酸化工藝是采用工業廢棄硫酸，其是生產化工原料的 過程中排放出來的廢液，其中H2S04質量分數為65 %~85 %，加水調節H2S04質量分數為 25%~35%，摻量為每100g干基沉淀中加入100~150g調節后的工業廢棄硫酸溶液。 按上述方案，其中步驟2)中酸化工藝是通過將pH調節到4. 5與6. 0之間而進行 的。 按上述方案，所述的超濾是采用截留分子量為2000Da規格的超濾膜，雙工位平板 膜超濾裝置，其有效過濾面積為〇. 〇〇8m2,工作壓力為0. 2~0. 6MPa，工作溫度40~60°C， 得到分子量大于2000Da的木質素磺酸鈣溶液。 按上述方案，其中步驟3)中經過超濾后的木質素磺酸鈣的質量分數達90%以上， 還原糖的質量分數為2. 5~7%，無機鹽的質量分數為0. 5~2%。 按上述方案，其中步驟4)中所采用的其他種類減水劑為三聚氰胺減水劑，且三聚 氰胺減水劑與木質素磺酸鈣的物質的量比為〇. 8 :1~1. 2 :1。 本專利技術的優勢是：本專利技術有效解決了紙漿造紙工業廢液，綠色環保，節約資源，與 可持續發展戰略相契合；采用超濾法提純后的木質素磺酸鹽含量大幅度提高，重均分子量 和數均分子量均大增，分子量分布更均一；廢液不用制備成晶體而是將其提純處理直接使 用，省去制備木質素磺酸鹽晶體的中間工藝，節約能耗；采用此制作工藝制成的復配減水劑 減水率更高，雜質造成的影響更小；適于對紙漿廢液規模化處理，兼作資源回收的工業化生 產。【具體實施方式】 為了更好地理解本專利技術，下面結合實施例進一步闡明本專利技術的內容，但本專利技術的 內容不僅僅局限于下面的實施例。 實施例1 : -種利用紙漿廢液（亞硫酸鹽紙漿廢液）制備石膏膠凝材料減水劑的方法，由以 下步驟組成： 1)向紙漿廢液加入沉淀劑，沉析出木質素磺酸鹽：向紙漿廢液中投入石灰乳，進 行堿化以從紙漿廢液中沉析出木質素磺酸鈣，其中，石灰乳摻量為140Kg/t廢液，每lKg石 灰乳中含有氫氧化鈣260g，溶液的pH值控制在7. 5與9. 0之間；所述的紙漿廢液為亞硫酸 鹽紙漿廢液，其為亞硫酸鹽法造紙制漿的副產品，pH值為1~4,含木質素成分的質量分數 為45~55% ; 2)過濾沉淀，對沉淀進行酸化工藝：通過沉降后，進行加壓過濾，將沉析出的木質 素磺酸鈣從溶液中分離出來；加入質量分數為30%的工業廢棄硫酸，控制pH值在4. 5與 6. 0之間，除去過量的鈣后，得到純化后的木質素磺酸鈣溶液； 3)精提純工藝：將步驟3)所得到的經過酸化處理的木質素磺酸鈣溶液進行超 濾提純，超濾的工藝參數為：采用截留分子量為2000Da規格的超濾膜，雙工位平板膜超 濾裝置，其有效過濾面積為〇. 〇〇8m2,工作壓力為0. 5MPa，工作溫度50°C，得到分子量大于 2000Da的木質素磺酸鈣溶液；經過超濾后的木質素磺酸鈣的質量分數達90%以上，還原糖 的質量分數為2. 5~7%，無機鹽的質量分數為0. 5~2% ; 4)復配改性：加入三聚氰胺減水劑，使之與步驟3)得到的木質素磺酸鈣溶液進行 復配，復配比例（物質的量比）為0.8:1，得到改性后當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用紙漿廢液制備石膏膠凝材料減水劑的方法，包括有以下步驟：1)沉析出木質素磺酸鹽：向紙漿廢液中投入鈣質類物質，進行堿化，得到木質素磺酸鈣沉淀；2)過濾沉淀，對沉淀進行酸化工藝：通過沉降和過濾，除去過量的鈣，通過酸化工藝，得到純化后的木質素磺酸鈣溶液；3)精提純工藝：將步驟2)所得到的經過酸化處理的木質素磺酸鈣溶液進行超濾提純，除去低分子量的還原糖及小分子無機鹽；4)復配改性工藝：加入其他種類減水劑與步驟3)得到的木質素磺酸鈣溶液進行復配，得到改性后的產品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬保國，李顯良，盧斯文，蘇英，金子豪，祝路，賀行洋，郅真真，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42