Apmp制漿廢液接枝共聚交聯(lián)改性及在瓦楞紙表面施膠中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制漿廢液處理及其利用領(lǐng)域，具體涉及一種APMP制漿廢液的接枝共聚改性及其在瓦楞紙表面施膠中應(yīng)用的方法
【背景技術(shù)】
[0002]APMP (堿性過氧化氫機(jī)械漿)是國(guó)內(nèi)近幾年發(fā)展較快的制漿方法，隨之而來也將產(chǎn)生大量的廢水，直接將這些廢水排放，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。目前，國(guó)內(nèi)的工廠多采用三級(jí)處理APMP化機(jī)漿廢液，先用物理方法去除其中的懸浮物和膠體物質(zhì)，然后冷卻降低水溫后進(jìn)行厭氧和好氧處理，最后再用化學(xué)或物化方法進(jìn)行深度處理。個(gè)別紙廠采用熱泵蒸發(fā)技術(shù)對(duì)APMP制漿廢液進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮液并入化學(xué)漿黑液堿回收系統(tǒng)，以回收其中的化學(xué)品及熱能。以上兩種處理方法對(duì)生物質(zhì)資源造成一定程度的浪費(fèi)。
[0003]根據(jù)國(guó)家十二五發(fā)展綱要提出的堅(jiān)持把建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)。十二五期間深入貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策。這為我國(guó)造紙業(yè)的發(fā)展指明了方向。隨著APMP化機(jī)漿產(chǎn)能的逐年提升，如何能將化機(jī)漿廢液變廢為寶，這不僅有利于我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，也有利于造紙企業(yè)降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來更高的附加值。
[0004]APMP廢液中含有的有機(jī)物質(zhì)主要包括纖維素，半纖維素，木素的降解產(chǎn)物，以及脂肪酸和脂肪酸酯類物質(zhì)。本發(fā)明旨在通過接枝共聚的方法對(duì)廢液中的成分進(jìn)行改性，然后將改性產(chǎn)物應(yīng)用于瓦楞紙的表面施膠過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明通過自由基水溶液聚合反應(yīng)，在APMP制漿廢液中加入螯合劑，交聯(lián)劑，非離子單體和陽(yáng)離子單體，由氧化還原引發(fā)體系引發(fā)接枝共聚交聯(lián)反應(yīng)。得到的接枝共聚交聯(lián)產(chǎn)物具有高粘度(4000-12000mPa.s)的特性。將其稀釋為濃度為8 %時(shí)，其粘度為30-40mPa.s,該粘度較適合瓦榜紙的表面施膠。
[0006]本發(fā)明所用的APMP制漿廢液的濃度為10-16%。
[0007]本發(fā)明所適用的螯合劑包括EDTA、DTPA、HEDTA，其中以EDTA為最優(yōu)。螯合劑的加入量為反應(yīng)物質(zhì)量的0.015-0.1 %。
[0008]本發(fā)明所選的非離子單體主要包括:丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N、N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-羥乙基(甲基)丙烯酰胺。其中優(yōu)選丙烯酰胺。反應(yīng)濃度為2.5-8mol/L。
[0009]本發(fā)明所選的陽(yáng)離子單體主要包括:甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨和丙烯酰氨基丙基二甲基芐基氯化銨。陽(yáng)離子單體與非離子單體的配比的10:1?10: 7。
[0010]本發(fā)明所選的交聯(lián)劑必須具有2個(gè)可產(chǎn)生自由基的烯鍵式不飽和基團(tuán)，且在水中具有一定程度的溶解性。所以符合該要求的交聯(lián)劑包括:N-亞甲基二(甲基)丙烯酰胺、N，N’3_甲基亞丁基雙(甲基)丙烯酰胺、N，N’(1，2 二羥基亞乙基)雙(甲基)丙烯酰胺、N，N’ -亞己基雙(甲基)丙烯酰胺、N, N’ -亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。其中以N，N’ -亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺為最優(yōu)。交聯(lián)劑的加入量占反應(yīng)物質(zhì)量的0.01-0.09%。
[0011]本發(fā)明采用的氧化還原體系包括:硫酸亞鐵與雙氧水，過硫酸銨與亞硫酸鈉，過硫酸鉀與硫代硫酸鈉，硝酸鈰銨與硫脲，高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉。硫酸亞鐵與雙氧水組成的氧化還原引發(fā)體系的引發(fā)效果最好。引發(fā)劑的用量為反應(yīng)物質(zhì)量的0.1-0.8%。
[0012]本發(fā)明所采用的引發(fā)溫度主要是由引發(fā)單體、引發(fā)劑決定。本發(fā)明的引發(fā)溫度為30-70 0C.
[0013]本發(fā)明反應(yīng)體系的pH范圍為3-12，以6-8為最佳。
[0014]本發(fā)明所述接枝共聚的反應(yīng)時(shí)間為2-6小時(shí)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅限于下面的實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]在四口燒瓶中首先加入240mlAPMP制漿廢液，再加入螯合劑EDTA (用量0.1% ),混合均勻后加入丙烯酰胺(AM) (4mol/L)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC) (AM與DMC摩爾比10: 7)和交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺(用量0.08%)，混合攪拌lOmin，待混合均勻后加入引發(fā)劑(FeSO4: H2O2摩爾比為4: 1，引發(fā)劑用量0.1 % )，再加入硫酸調(diào)節(jié)pH值到8，通隊(duì)氣20min，當(dāng)溫度升高至反應(yīng)溫度50°C時(shí)，用蠕動(dòng)泵將一定濃度的氧化劑過氧化氫按照一定的時(shí)間滴加到反應(yīng)體系中，待氧化劑滴加完全時(shí)開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)4H即得接枝共聚產(chǎn)物(EDTA，交聯(lián)劑，引發(fā)劑用量均相對(duì)于廢液中反應(yīng)物半纖維素，AM和DMC的總質(zhì)量)。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]在四口燒瓶中首先加入240mlAPMP制漿廢液，再加入螯合劑HEDTA (用量0.05%),混合均勻后加入丙烯酰胺(AM) (5mol/L)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC) (AM與DAC摩爾比10: I)和交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺(用量0.06%)，混合攪拌lOmin，待混合均勻后加入引發(fā)劑(過硫酸銨與亞硫酸氫鈉摩爾比為1: 1，引發(fā)劑用量0.3% )，再加入硫酸調(diào)節(jié)pH值到6，通N2氣20min，當(dāng)溫度升高至反應(yīng)溫度30°C時(shí)，用蠕動(dòng)泵將一定濃度的氧化劑過硫酸銨按照一定的時(shí)間滴加到反應(yīng)體系中，待氧化劑滴加完全時(shí)開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)5H即得接枝共聚產(chǎn)物(HEDTA，交聯(lián)劑，引發(fā)劑用量均相對(duì)于廢液中反應(yīng)物半纖維素，AM和DAC的總質(zhì)量)。
[0020]實(shí)施例3:
[0021]在四口燒瓶中首先加入240mlAPMP制漿廢液，再加入螯合劑HEDTA (用量0.05%),混合均勻后加入丙烯酰胺(AM) (5mol/L)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC) (AM與DAC摩爾比10: 3)和交聯(lián)劑N-亞甲基二(甲基)丙烯酰胺(用量0.03%)，混合攪拌lOmin，待混合均勻后加入引發(fā)劑(高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉摩爾比為1: 1，引發(fā)劑用量0.4% )，再加入硫酸調(diào)節(jié)pH值到7，通隊(duì)氣20min，當(dāng)溫度升高至反應(yīng)溫度60°C時(shí)，用蠕動(dòng)泵將一定濃度的氧化劑高錳酸鉀按照一定的時(shí)間滴加到反應(yīng)體系中，待氧化劑滴加完全時(shí)開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)4H即得接枝共聚產(chǎn)物(HEDTA，交聯(lián)劑，引發(fā)劑用量均相對(duì)于廢液中反應(yīng)物半纖維素，AM和DAC的總質(zhì)量)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明所用到的APMP制漿廢液濃度為10-16%。2.本發(fā)明中所用的螯合劑包括H)TA、DTPA、HEDTA，螯合劑的加入量為反應(yīng)物質(zhì)量的0.015-0.1%3.本發(fā)明所選的非離子單體主要包括:丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N、N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-羥乙基(甲基)丙烯酰胺。反應(yīng)濃度為 2.5_8mol/L。4.本發(fā)明所選的陽(yáng)離子單體主要包括:甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨和丙烯酰氨基丙基二甲基芐基氯化銨。陽(yáng)離子單體與非離子單體的配比的10:1?10: 7。5.本發(fā)明所選的交聯(lián)劑包括:N-亞甲基二(甲基)丙烯酰胺、N,N’ -3-甲基亞丁基雙(甲基)丙烯酰胺、N，N’ -(1，2-二羥基亞乙基)雙(甲基)丙烯酰胺、N，N’ -亞己基雙(甲基)丙烯酰胺、N，N’ -亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺。交聯(lián)劑的加入量占反應(yīng)物質(zhì)量的0.01-0.09%。6.本發(fā)明所選的氧化還原體系包括:硫酸亞鐵與雙氧水，過硫酸銨與亞硫酸鈉，過硫酸鉀與硫代硫酸鈉，硝酸鈰銨與硫脲，高錳酸鉀與亞硫酸氫鈉。引發(fā)劑的用量為反應(yīng)物質(zhì)量的 0.1-0.8%07.本發(fā)明的引發(fā)溫度為30-70°C，反應(yīng)體系的pH范圍為3-12，反應(yīng)時(shí)間為2_6小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種堿性過氧化氫機(jī)械漿(APMP)制漿廢液的接枝共聚改性，制備出一種瓦楞紙的表面施膠劑，這種表面施膠劑與無機(jī)交聯(lián)劑復(fù)配或與淀粉和無機(jī)交聯(lián)劑復(fù)配不僅可提高瓦楞紙的物理強(qiáng)度指標(biāo)，而且可提高瓦楞紙的抗水性，與淀粉表面施膠劑相比不僅成本低，而且效果更加明顯。此發(fā)明不僅減少制漿廢液的排放，節(jié)約糧食資源，還實(shí)現(xiàn)了制漿廢液中生物質(zhì)資源的再利用，達(dá)到了變廢為寶的目的。
【IPC分類】D21H21/16, C08F251/02, C08F220/34, C08F4/40, C08F220/56, C08F222/38
【公開號(hào)】CN105199048
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410290658
【發(fā)明人】董麗穎, 胡惠仁
【申請(qǐng)人】天津科技大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2014年6月21日