1.本发明属于材料技术领域，具体涉及一种表面活性剂及赤泥脱碱方法。
背景技术：
2.赤泥是氧化铝生产过程产生的主要废弃物，也是氧化铝厂最大的污染源。随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥排放量将越来越大，由于赤泥中含有大量的强碱性物质，因此赤泥的后续处理应用过程中脱碱处理则是较为关键的一步。目前赤泥脱碱应用最广泛的就是湿法处理，在该过程中赤泥在与水溶液混合时，由于表面的羟基的亲水性效果够好，不能充分混合，可能会抑制脱碱的效率，进而影响赤泥的有效利用与转化。
3.现有的无机分散剂碱性强，且分散性能一般；而有机分散剂由于分子结构复杂、相对分子量大使得浆体黏度大，均不适用于赤泥的脱碱处理。
技术实现要素：
4.本发明目的之一在于提供一种适用于赤泥脱碱的表面活性剂，能够有效促进赤泥泥浆的分散性和均一性，进而提高赤泥脱碱效率；本发明目的之二在于提供一种赤泥脱碱方法，解决赤泥造成的环境污染和占地问题，并且实现赤泥的综合利用且工艺成本低廉。
5.为实现上述目的，采用技术方案如下：
6.一种适用于赤泥脱碱的表面活性剂，采用以下方式制备而来：
7.在添有浓硫酸的木质素磺酸钠水溶液中加入氧化剂升温至70-90℃反应1-2h；
8.加入磺化剂保温继续反应1-2h，得到改性木质素磺酸钠溶液；
9.将改性木质磺酸钠溶液与无机分散剂混合，得到适用于赤泥脱碱的复合表面活性剂。
10.按上述方案，所述的木质素磺酸钠溶液水溶液浓度为0.3-0.5g/ml，浓硫酸用量为木质素磺酸钠质量的1-5％。
11.按上述方案，所述氧化剂为过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸铵、亚硫酸盐、甲醛、酚或异氰酸酯；氧化剂用量为木质素磺酸钠质量的5％。
12.按上述方案，所述磺化剂为亚硫酸钠；磺化剂的用量为木质素磺酸钠质量的10-50％。
13.按上述方案，所述无机分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、水玻璃的一种；改性木质磺酸钠与无机分散剂的质量比为(1-3):1。
14.一种赤泥脱碱方法，包括以下步骤：
15.(1)将赤泥原料经干燥、球磨、过筛后制备赤泥粉体；
16.(2)所得赤泥粉体与去离子水混合，加入上述复合表面活性剂，搅拌分散制得赤泥泥浆；
17.(3)对所得赤泥泥浆进行脱碱处理。
18.按上述方案，步骤1中球磨转速为500-600r/min，球磨时间为24-36h。
19.按上述方案，步骤2中赤泥粉体与去离子水混合的质量比为1：(3-10)。
20.按上述方案，步骤2中所述复合表面活性剂的加入量占所得赤泥泥浆总质量的0.1-1％。
21.按上述方案，步骤2中搅拌分散温度为70-100℃；搅拌速度为150-300r/min，搅拌时间为3-10h。
22.按上述方案，步骤3所述脱碱处理为co2气体脱碱法。优化的方案中，co2气体的流量为0.5-2l/min；co2气体浓度》90％。
23.相对于现有技术，本发明有益效果在于：
24.选用对泥浆分散性能较优的木质素磺酸钠表面活性剂进行改性，通过先氧化再硫化的方法，去除分子量过大和过小的组分，进而获得分散性能提高的改性木质素磺酸钠。
25.改性木质素磺酸钠与无机分散剂进行复合，所得复合表面活性剂具有较高的界面活性、良好的乳化增溶能力、较强的耐温能力，并且更加适用于赤泥粉体在水溶液中的分散。
具体实施方式
26.以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制；在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
27.具体实施方式中提供了一种适用于赤泥脱碱的表面活性剂，制备过程如下：
28.添加有浓硫酸的的木质素磺酸钠水溶液中加入氧化剂升温至70-90℃反应1-2h；木质素磺酸钠溶液水溶液浓度为0.3-0.5g/ml，浓硫酸用量为木质素磺酸钠质量的1-5％；
29.加入磺化剂保温继续反应1-2h，得到改性木质素磺酸钠溶液；
30.将改性木质磺酸钠溶液与无机分散剂混合，得到适用于赤泥脱碱的复合表面活性剂。
31.其中，氧化剂为过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸铵、亚硫酸盐、甲醛、酚或异氰酸酯；氧化剂用量为木质素磺酸钠质量的5％；所述磺化剂为亚硫酸钠；磺化剂的用量为木质素磺酸钠质量的10-50％。
32.优化的方案中，无机分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、水玻璃的一种；所述改性木质磺酸钠溶液与无机分散剂的质量比为(1-3):1。
33.具体实施方式中同时还提供了一种赤泥脱碱方法：
34.(1)将赤泥原料经干燥、球磨、过筛后制备赤泥粉体；
35.(2)所得赤泥粉体与去离子水混合，加入上述复合表面活性剂，搅拌分散制得赤泥泥浆；
36.(3)对所得赤泥泥浆进行脱碱处理。
37.优化的方案中，步骤1中球磨转速为500-600r/min，球磨时间为24-36h。
38.优化的方案中，步骤2中赤泥粉体与去离子水混合的质量比为1：(3-10)。
39.优化的方案中，步骤2中所述复合表面活性剂的加入量占所得赤泥泥浆总质量的
0.1-1％。
40.优化的方案中，步骤2中搅拌分散温度为70-100℃；搅拌速度为150-300r/min，搅拌时间为3-10h。
41.优化的方案中，步骤3所述脱碱处理为co2气体脱碱法。优化的方案中，co2气体的流量为0.5-2l/min；co2气体浓度》90％。
42.对比例1
43.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备用。
44.(2)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
45.(3)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
46.(4)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
47.(5)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
48.在未添加表面活性剂的赤泥泥浆的对照实验组中，初始泥浆ph值为10.57、zeta电位值为23.88mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为8.93。
49.对比例2
50.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备用。
51.(2)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，加入0.6wt％的浓度为0.4g/ml的木质素磺酸钠水溶液作为表面活性剂，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
52.(3)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
53.(4)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
54.(5)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
55.在加入表面活性剂后的赤泥泥浆中，经测试初始泥浆ph值为10.64、zeta电位值为24.76mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为8.65。
56.对比例3
57.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备
用。
58.(2)复合表面活性剂的制备：在浓度为0.4g/ml的木质素磺酸钠水溶液中加入无机分散剂六偏磷酸钠，按照木质素磺酸钠：六偏磷酸钠＝2:1的质量比配比，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得复合表面活性剂备用。
59.(3)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，加入0.6wt％步骤(2)中所制得的复合表面活性剂，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
60.(4)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
61.(5)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
62.(6)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
63.在加入表面活性剂后的赤泥泥浆中，经测试初始泥浆ph值为10.89、zeta电位值为34.58mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为8.34。
64.实施例4
65.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备用。
66.(2)改性木质素磺酸钠的制备：以0.4g/ml的木质素磺酸钠水溶液为反应液、依次加入3％浓硫酸、5％高锰酸钾作为氧化剂、30％亚硫酸钠作磺化剂，反应温度80℃，反应时间3h，采用先氧化后硫化的方法得到改性后的木质素磺酸钠溶液。
67.(3)复合表面活性剂的制备：所得改性木质素磺酸钠溶液中加入无机分散剂六偏磷酸钠，按照木质素磺酸钠：六偏磷酸钠＝2:1的质量比配比，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得复合表面活性剂备用。
68.(4)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，加入0.6wt％步骤(3)中所制得的复合表面活性剂，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
69.(5)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
70.(6)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
71.(7)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
72.在加入表面活性剂后的赤泥泥浆中，经测试初始泥浆ph值为10.89、zeta电位值为36.17mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为7.54。
73.实施例5
74.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备
用。
75.(2)改性木质素磺酸钠的制备：以0.5g/ml的木质素磺酸钠水溶液为反应液，依次加入3％浓硫酸、5％过氧化氢作为氧化剂、50％亚硫酸钠作磺化剂，反应温度90℃，反应时间2h，采用先氧化后硫化的方法得到改性后的木质素磺酸钠溶液。
76.(3)复合表面活性剂的制备：所得改性木质素磺酸钠溶液中加入无机分散剂六偏磷酸钠，按照木质素磺酸钠：三聚磷酸钠＝3:1的质量比配比，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得复合表面活性剂备用。
77.(4)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，加入0.6wt％步骤(3)中所制得的复合表面活性剂，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
78.(5)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
79.(6)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
80.(7)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
81.在加入表面活性剂后的赤泥泥浆中，经测试初始泥浆ph值为10.76、zeta电位值为46.87mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为7.76。
82.实施例6
83.(1)赤泥粉体制备：将赤泥原料称重后，置于马弗炉中，在110℃下干燥24h，得到干燥后的赤泥，再采用xgb2型行星式球磨机对干燥后的赤泥原料进行破碎球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为12h，且球：原料比为2:1，将球磨后原料过400目筛制得赤泥粉料备用。
84.(2)改性木质素磺酸钠的制备：以0.3g/ml的木质素磺酸钠水溶液为反应液，依次加入3％浓硫酸、5％甲醛、过氧化氢作为复合氧化剂、10％亚硫酸钠作磺化剂，反应温度70℃，反应时间4h，采用先氧化后硫化的方法得到改性后的木质素磺酸钠溶液。
85.(3)复合表面活性剂的制备：所得改性木质素磺酸钠溶液中加入无机分散剂六偏磷酸钠，按照木质素磺酸钠：水玻璃＝1:1的质量比配比，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得复合表面活性剂备用。
86.(4)制备泥浆：将所得的赤泥粉体、去离子水按质量1:5的固液比放入搅拌容器中，加入0.8wt％步骤(3)中所制得的复合表面活性剂，使用78hw-1型恒温磁力搅拌器搅拌制得赤泥泥浆，搅拌温度为60℃，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为5h。
87.(5)初始泥浆ph值、zeta电位值的测定：利用phs-3c型酸度计、nanoplus zeta电位分析仪分别测量泥浆的ph值与zeta电位值。
88.(6)脱碱：利用气体流量计向制备所得的赤泥泥浆中通入浓度＞90％的co2气体，气体流量为0.8l/min，在70℃下进行2h脱碱反应后得到脱碱泥浆。
89.(7)脱碱泥浆ph值的测定：利用phs-3c型酸度计测量脱碱后泥浆的ph值。
90.在加入表面活性剂后的赤泥泥浆中，经测试初始泥浆ph值为10.75、zeta电位值为43.12mv，再经过2h的co2气体的脱碱反应后，脱碱泥浆ph值为7.85。