專利名稱：改性木質(zhì)素磺酸鈉及其作為水泥助磨劑的應用的制作方法
技術領域：
改性木質(zhì)素磺酸鈉及其作為水泥助磨劑的應用。
背景技術：
水泥助磨劑是在水泥熟料粉磨過程中向系統(tǒng)內(nèi)添加化學藥劑的總稱。它們主要由一些表面活性劑組成，在物料粉磨過程中，水泥助磨劑吸附于固體顆粒表面，削弱固體表面靜電斥力，降低固體粉磨表面能，減弱細小顆粒積聚的趨勢，從而達到提高粉磨效率、增加臺時產(chǎn)量、降低粉磨電耗的效果。水泥助磨劑具有很好的分散性成分，能吸附在物料表面，減少顆粒間的摩擦力和粘附力，增加物料的流動性，屏蔽粉磨過程中產(chǎn)生的靜電凝聚力，減少顆粒間、顆粒與研磨體間的相互聚集，有效地消除包球、包鍛現(xiàn)象，提高粉磨效率，使水泥中3 32 Mm顆粒含量增加，優(yōu)化水泥顆粒級配，有利于水泥強度的提高。隨著水泥需求總量的加大，水泥助磨劑的應用越來越廣泛。目前，醇胺系水泥助磨劑的應用較為廣泛，應用性能也普遍得到市場認可，但由于該系列產(chǎn)品來自于化石原料，成本隨著原油價格的上漲而越來越高。為了降低水泥助磨劑的成本，近年來木質(zhì)素衍生物被大量用于液體水泥助磨劑的配方中，目前應用較多的木質(zhì)素·衍生物主要為木質(zhì)素磺酸鹽，其來自于酸法造紙廢液提取的木質(zhì)素磺酸鹽類，包括鈉、鈣、鎂及銨鹽等，具有來源復雜，磺酸基含量較低，相對分子質(zhì)量(簡稱分子量，下同)分布范圍寬的特點。由于木質(zhì)素磺酸鹽在水泥表面的吸附能力較低，并且由于分子量分布范圍寬，木質(zhì)素磺酸鹽的分子利用效率較低，在水泥顆粒表面的吸附覆蓋率也較低，因此，木質(zhì)素磺酸鹽的這些缺點導致其在水泥粉磨中的助磨性能較差，也導致了其難以作為一種高性能的水泥助磨劑而推廣應用。本發(fā)明針對目前木質(zhì)素基水泥助磨劑的應用性能普遍較差的現(xiàn)狀，以纖維素乙醇廢渣中木質(zhì)素為主要原料，通過化學改性提高其對水泥熟料和混合材料的助磨增強性能，與三乙醇胺的性能對比結(jié)果表明，改性后的木質(zhì)素磺酸鹽水泥助磨劑屬于一種高效水泥助磨劑，這將為木質(zhì)素基水泥助磨劑的廣泛應用提供技術支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容之一是提供一種生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，該方法利用玉米秸桿蒸爆后酶解發(fā)酵制纖維素乙醇廢渣為原料，經(jīng)以下反應步驟制得
(O收集纖維素乙醇廢渣質(zhì)量100份并加入水混合，控制固含量為30-75%，加入10%-20%的氫氧化鈉溶液，于60-90°C下攪拌O. 2-lh,過濾得到濾液；
(2)在濾液中加入1-10份的無水硫酸鈉和O.1—1份的三氯化鐵，將反應pH調(diào)節(jié)至10-11，于80-90°C下反應4-5h，得到反應液I ；
(3)將反應液I降溫至25-45°C，控制pH為10-11，于反應液中勻速添加5_10份甲醛溶液，反應1-2小時，冷卻至室溫得到產(chǎn)品原液。本發(fā)明所述的生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，pH調(diào)節(jié)所用試劑為氫氧化鈉或者硫酸。
本發(fā)明的內(nèi)容之二是提供根據(jù)發(fā)明所述的方法生產(chǎn)得到改性木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。本發(fā)明的內(nèi)容之三是產(chǎn)品在水泥助磨劑中的應用。本發(fā)明的有益效果在于
(1)提供了一種制備改性木質(zhì)素磺酸鈉的新方法，相對于傳統(tǒng)的制備工藝，該方法簡便易操作，成本低廉。( 2 )提供了一種改性木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。(3)該改性木質(zhì)素磺酸鈉在水泥助磨劑中的應用具有良好的效果。(4)該發(fā)明原料使用燃料乙醇發(fā)酵廢渣，有效解決了燃料乙醇生產(chǎn)廠家的廢渣污染問題，降低了環(huán)境污染，增加了經(jīng)濟收入。


圖1.改性木質(zhì)素磺酸鈉紅外光譜圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例說明改性木質(zhì)素磺酸鈉與傳統(tǒng)木質(zhì)素磺酸鈉的結(jié)構區(qū)別。圖1示例了改性木質(zhì)素磺酸鹽產(chǎn)品的紅外光譜圖。改性產(chǎn)品木質(zhì)素磺酸鹽在1598 cm'1514 cnT1均存在典型的芳香環(huán)振動吸收峰；在1457CHT1出現(xiàn)不對稱的C一O鍵變形；在3342 cnT1出現(xiàn)O— H伸縮吸收峰，這些典型吸收峰表明改性產(chǎn)品仍具有木質(zhì)素的結(jié)構構造。由圖10還可知，改性產(chǎn)品在1370 cnT1出現(xiàn)了紫丁香基吸收峰，說明改性后紫丁香基含量增加了。1042 cnT1處是磺酸基的伸縮振動峰，531 cm—1處是木質(zhì)素磺酸鹽在紅外光譜指紋區(qū)的特征峰，木質(zhì)素磺酸鹽在此處有吸收峰，說明木質(zhì)素經(jīng)磺化反應后，分子中甲氧基含量減少，并且引入了磺酸基團。實施例2
本實施例說明木質(zhì)素磺酸鈉的具體合成方法與改性方法。該方法利用玉米秸桿蒸爆后酶解發(fā)酵制纖維素乙醇廢渣為原料，經(jīng)以下反應步驟制得
(O收集纖維素乙醇廢渣質(zhì)量100份并加入水混合，控制固含量為30%，加入10%的氫氧化鈉溶液，于60下攪拌O. 2h，過濾得到濾液；
(2)在濾液中加入I份的無水硫酸鈉和O.1份的三氯化鐵,用氫氧化鈉溶液將反應pH調(diào)節(jié)至10，于80°C下反應4h，得到反應液I ;
(3)將反應液I降溫至25°C，控制pH為10，于反應液中勻速添加5份甲醛溶液，反應I小時，冷卻至室溫得到產(chǎn)品原液。實施例3
本實施例說明木質(zhì)素磺酸鈉的另一合成方法與改性方法。本發(fā)明的內(nèi)容之一是提供一種生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，該方法利用玉米秸桿蒸爆后酶解發(fā)酵制纖維素乙醇廢渣為原料，經(jīng)以下反應步驟制得
(O收集纖維素乙醇廢渣質(zhì)量100份并加入水混合，控制固含量為75%，加入20%的氫氧化鈉溶液，于90°C下攪拌lh，過濾得到 濾液；
(2)在濾液中加入10份的無水硫酸鈉和I份的三氯化鐵，將反應pH調(diào)節(jié)至11，于90°C下反應5h,得到反應液I ;
(3)將反應液I降溫至45°C，控制pH為11，于反應液中勻速添加10份甲醛溶液，反應2小時，冷卻至室溫得到產(chǎn)品原液。實施例4
本實施例說明改性木質(zhì)素磺酸鈉在水泥助磨劑中的應用。利用纖維素乙醇發(fā)酵廢渣進行改性后制得的水泥助磨劑應用到礦渣水泥中后，使產(chǎn)品具有有一定的減水和緩凝作用；使水泥3天和28天抗折強度略有提高。在pH=7時其3天和28天的抗壓強度明顯提高，其物理性能檢驗結(jié)果如表3-5，改性的木質(zhì)素用代號PH表示。表I水泥助磨劑物理性能檢驗報告
權利要求
1.一種生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，其特征在于利用木質(zhì)素為原料，經(jīng)以下反應步驟制得 (1)收集木質(zhì)素質(zhì)量100份并加入水混合，控制固含量為30-75%，加入10%-20%的氫氧化鈉溶液，于60-90°C下攪拌0. 2-lh，過濾得到濾液； (2)在濾液中加入1-10份的無水硫酸鈉和0.1—1份的三氯化鐵，將反應pH調(diào)節(jié)至10-11，于80-90°C下反應4-5h，得到反應液I ; (3)將反應液I降溫至25-45°C，控制pH為10-11，于反應液中勻速添加5_10份甲醛溶液，反應1-2小時，冷卻至室溫得到產(chǎn)品原液。
2.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，其特征在于所述木質(zhì)素原料為秸桿蒸爆后酶解發(fā)酵制纖維素こ醇的廢渣。
3.根據(jù)權利要求1所述的生產(chǎn)改性木質(zhì)素磺酸鈉的方法，PH調(diào)節(jié)所用試劑為氫氧化鈉或者硫酸。
4.根據(jù)權利要求1-2所述的方法生產(chǎn)所得到的改性木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。
5.根據(jù)權利要求3所述的產(chǎn)品在水泥助磨劑中的應用。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有木質(zhì)素磺酸鈉及其合成方法在現(xiàn)有技術中作為水泥助磨劑的缺點，提供一種新的改性木質(zhì)素磺酸鈉的制備方法，并發(fā)現(xiàn)在水泥助磨劑中應用的良好效果。該方法以纖維素乙醇廢渣為原料，經(jīng)過溶解、磺化反應、改性等反應得到改性后的木質(zhì)素磺酸鈉。本發(fā)明所得到的改性木質(zhì)素磺酸鈉在低添加量下對水泥具有良好的助磨功能。本發(fā)明產(chǎn)品原來來源以廢棄的纖維素乙醇殘渣為原料，解決了殘渣污染問題，生產(chǎn)工藝簡便可行，產(chǎn)品作為水泥助劑具有比現(xiàn)有技術更好的助磨效果。
文檔編號C04B103/30GK103030817SQ201310013199
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者張紅漫, 黃和, 張發(fā)展, 杜健 申請人:南京工業(yè)大學