专利名称：一种木素基两性絮凝剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及工业废液处理领域，特别涉及一种木素基两性絮凝剂(LSDC)的制备方法。
背景技术：
木素是造纸工业及木材水解工业的副产物，随工业废液排出后，会对环境造成污染。目前，有些造纸厂对木素回收利用也仅仅是将含木素的废液，例如亚硫酸盐浆厂的红液或碱法制浆的黑液，浓缩到一定浓度后作为分散剂或粘结剂直接销售给用户，其产品附加值低，经济收益不高，大大影响了企业对废液中的木素回收利用的积极性，这样，不仅造成严重的环境污染，而且也造成极大的资源浪费。因此，将工业废液中的木素进行一定的化学改性，制备成高附加值的产品，对减少环境污染，提高企业经济效益具有重要意义。
在对工业废液中的木素进行化学改性后，可制备成木素基絮凝剂、阳离子表面活性剂、两性絮凝剂等高附加值的产品。Rachor和Dilling利用木素为原料合成了季铵盐型的阳离子表面活性剂，可以用于废水的絮凝处理；朱建华、吴冰艳、祝万鹏等利用碱木素合成了阳离子表面活性剂用于处理染料废水；代军等制备了木素基季铵盐可以处理生活污水；Dizhbite将木素磺酸盐与丙烯酰胺反应合成两性絮凝剂用于造纸增强剂。
木素基絮凝剂的研究开始于20世纪60年代，Vencent等利用磺化的木素可以作为蛋白质处理废水的絮凝剂，多年来，人们通过不同的方法对木素进行改性，以获得不同性能的木素基絮凝剂，并提高木素基絮凝剂的絮凝性能。然而，现有技术所制备的木素基絮凝剂仍存在明显的缺陷，表现为稳定性不好，处理功能单一等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的缺点和问题，提供一种稳定性高、水溶性佳，具有广谱，能适用于造纸废水、染整废水，发酵废水等高效的木素基两性絮凝剂(LADC)的制备方法。
本发明通过下述技术方案实现所述一种木素基两性絮凝剂(LADC)的制备方法包括下列步骤和工艺条件第一步按重量比1∶10～1∶50将木素磺酸盐加入蒸馏水中，搅拌溶解后，通氮气保护，加入引发剂和丙烯酰胺单体，浓度分别为0.25×10-2～2.0×10-2mol/L、0.5～3.0mol/L，搅拌进行接枝共聚反应，控制反应温度为20℃～90℃，反应时间为1～48小时，得到接枝共聚产物；第二步将接枝共聚物溶液用重量百分比浓度10％氢氧化钠溶液调节pH值为7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度为20℃～90℃，反应时间为0.5～5小时，再按醛胺比为0.5～2.0加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为30℃～70℃，反应时间为0.5～5小时，得到反应产物为所述一种木素基两性絮凝剂(LSDC)。
为了更好地实施本发明，所述木素磺酸盐包括木素磺酸镁、木素磺酸钙或木素磺酸钠。
所述引发剂包括重量混合比1∶1的过硫酸盐/硫代硫酸盐复合剂、过硫酸盐、过氧化二碳酸双(2-乙基)己酯、过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果(1)稳定性高，现有技术制备的木素基絮凝剂放置时间较短，否则絮凝性能显著降低，本发明制备的木素基两性絮凝剂放置半年以上，絮凝效果没有下降；(2)水溶性好，现有技术制备的木素基絮凝剂在水中的溶解性较差，影响其起絮凝作用，本发明制备的木素基两性絮凝剂，水溶性好，150ppm在废水处理中具有很好的絮凝效果；(3)多功能，适用于不同工业场合，本发明制备的木素基两性絮凝剂(LSDC)能够应用于染料废水、废纸脱墨废水以及酒厂废水的处理，具有很好的效果，也能应用于污泥脱水；(4)性能参数好，本发明制备的木素基两性絮凝剂(LSDC)的阳离子度平均为0.6675mmol/g，阴离子度平均为0.4347mmol/g，染料废水的脱色率达到80％以上；废纸脱墨废水废水浊度去除率达到84％，酒厂废水浊度去除率达到77％，COD去除率达到60％；降低污泥的过滤比阻达到60％；(5)方法简单，成本低廉，本发明使用制浆造纸工业的固体废弃物，有效地降低了生产成本，而且增加了造纸企业的经济效益。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一在反应容器中按重量比为1∶50将木素磺酸镁加入蒸馏水中，开动搅拌器搅拌10分钟使其充分溶解，并通氮气保护，然后加入引发剂K2S2O8∶Na2S2O3为1∶1(重量比)的复合剂与丙烯酰胺单体，浓度分别为2.0×10-2mol/L、3.0mol/L，控制反应温度为90℃、时间为48小时，得到接枝共聚产物。
将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节至pH值为11，按0.5mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度90℃，反应时间为5小时，再按醛胺比为2.0加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为70℃反应时间5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂(LSDC)。
实施例二在反应容器中按重量比为1∶10将木素磺酸镁加入蒸馏水中，开动搅拌器搅拌10分钟使其充分溶解，并通氮气保护，然后加入引发剂K2S2O8与丙烯酰胺单体，浓度分别为0.25×10-2mol/L、0.5mol/L，控制反应温度为20℃、时间为1小时，得到接枝共聚产物。
将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节至pH值为7，按1.0mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度20℃，反应时间为0.5小时，再按醛胺比为0.5加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为30℃反应时间0.5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂(LSDC)。
实施例三在反应容器中按重量比为1∶20将木素磺酸钙加入蒸馏水中，开动搅拌器搅拌10分钟使其充分溶解，并通氮气保护，然后加入引发剂过氧化二碳酸双(2-乙基)己酯与丙烯酰胺单体，浓度分别为0.5×10-2mol/L、1.0mol/L，控制反应温度为40℃、时间为10小时，得到接枝共聚产物。
将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节至pH值为8，按1.5mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度40℃，反应时间为1.5小时，再按醛胺比为1.0加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为40℃反应时间1.5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂(LSDC)。
实施例四在反应容器中按重量比为1∶30将木素磺酸钙加入蒸馏水中，开动搅拌器搅拌10分钟使其充分溶解，并通氮气保护，然后加入引发剂过氧化二苯甲酰与丙烯酰胺单体，浓度分别为1.0×10-2mol/L、1.5mol/L，控制反应温度为60℃、时间为20小时，得到接枝共聚产物。
将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节至pH值为9，按1.2mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度60℃，反应时间为2.5小时，再按醛胺比为1.5加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为50℃反应时间2.5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂(LSDC)。
实施例五在反应容器中按重量比为1∶40将木素磺酸钠加入蒸馏水中，开动搅拌器搅拌10分钟使其充分溶解，并通氮气保护，然后加入引发剂偶氮二异丁腈与丙烯酰胺单体，浓度分别为1.5×10-2mol/L、2.5mol/L，控制反应温度为80℃、时间为35小时，得到接枝共聚产物。
将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节至pH值为10，按0.8mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度80℃，反应时间为3.5小时，再按醛胺比为1.5加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为60℃反应时间3.5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂(LSDC)。
本发明制备的木素基两性絮凝剂(LSDC)的等电点为7.0，阳离子度平均为0.6675mmol/g，阴离子度平均为0.4347mmol/g，染料废水的脱色率达到80％以上，对直接橙S脱色率达到99％。
权利要求
1.一种木素基两性絮凝剂的制备方法，其特征在于包括下列步骤和工艺条件第一步按液比为1∶10～1∶50将木素磺酸盐在蒸馏水中溶解后，通氮气保护，加入引发剂和丙烯酰胺单体，浓度分别为0.25×10-2～2.0×10-2mol/L、0.5～3.0mol/L，搅拌进行接枝共聚反应，控制反应温度为20℃～90℃，反应时间为1～48小时，得到接枝共聚产物；第二步将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节pH值为7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，控制反应温度为20℃～90℃，反应时间为0.5～5小时，再按醛胺比为0.5～2.0加入二甲胺，进行胺甲基化反应，控制反应温度为30℃～70℃，反应时间为0.5～5小时，得到反应产物为木素基两性絮凝剂。
2.按权利要求1所述一种木素基两性絮凝剂的制备方法，其特征在于所述木素磺酸盐包括木素磺酸镁、木素磺酸钙或木素磺酸钠。
3.按权利要求1所述一种木素基两性絮凝剂的制备方法，其特征在于所述引发剂包括过硫酸盐∶硫代硫酸盐为1∶1的复合剂、过硫酸盐、过氧化二碳酸双乙基己酯、过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈。
全文摘要
本发明提供一种木素基两性絮凝剂的制备方法，该方法是按液比为1∶10～1∶50将木素磺酸盐在蒸馏水中溶解后，通氮气保护，加入引发剂和丙烯酰胺单体，搅拌进行接枝共聚反应；将接枝共聚物溶液用10％氢氧化钠溶液调节pH值7～11，按0.5～1.5mol/L加入甲醛进行羟甲基化反应，再按醛胺比0.5～2.0加入二甲胺，进行胺甲基化反应，制得木素基两性絮凝剂。本发明方法简单，成本低廉，产品稳定性高，水溶性好，功能多，性能参数好，适用于染料废水、废纸脱墨废水、酒厂废水以及污泥脱水等不同工业场合，具有很好的效果。
文档编号C02F1/54GK1654351SQ20051003266
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月4日 优先权日2005年1月4日
发明者詹怀宇, 刘千钧, 付时雨 申请人:华南理工大学