新型脱色絮凝剂木素季胺盐的研制及其絮凝性能与机理的研究_吴冰艳
木素基絮凝脱色剂的制备与应用
木素基絮凝脱色剂的制备与应用作者:洪惠丹来源:《科技创新与应用》2014年第18期摘要:文章在制备木素基絮凝脱色剂时,原料采用了木质素磺酸钙,经过接枝胺甲基化完成制备。
并且在最后对脱色剂的脱色效果进行验证,将木素基絮凝脱色剂与硫酸铝复配,并且对两种染料进行脱色。
通过实践得出:在条件适宜时,木素基絮凝脱色剂的脱色效果良好。
关键词:木质素磺酸钙;絮凝剂;活性染料;脱色木质素是自然存在的芳香族化合物,在制浆造纸时,使用到了这种原料。
造纸红液固含物当中,将近一半为木质素,因此,开发并且利用木质素,能够有效防治红液污染,并且将其转化为经济收益。
将木素当作絮凝剂来使用时,会产生吸附点少、分子量较低的问题,所以在制备时通常采取缩合反应、交联反应等多种手段来增加木素分子量、改变原有空间结构等,最终使木素的絮凝性能得到改善。
1 木素基絮凝脱色剂的制备过程1.1 实验使用的原材料以及试剂在实验中,主要使用到了广州某造纸公司生产的木质素磺酸钙。
在总质量中,纯木质素磺酸钙在产品中的质量分数为70%,而还原物的质量在总质量中占到了将近10%左右,其余成分包括了糖磺酸、无机盐、有机物、糖酸等。
在实验中还需要用到活性黄X-R以及活性橙K-G,二者为工业品。
在实验中还使用到了甲醛、过硫酸钾、丙烯酰胺以及二甲胺等试剂,纯度级别为分析纯。
1.2 木素基絮凝脱色剂的制备过程准备一个三口瓶,在瓶中加入一定量的蒸馏水以及木质素磺酸钙,使二者加入量符合一定的比例,然后使用搅拌器搅拌大约10分钟。
等到木质素活化之后,倒入一定配比量的丙烯酰胺单体以及硫酸钾单体,将反应温度控制在50℃,连续搅拌2.5个小时。
其中硫酸钾的浓度为0.5×10-2mol/L,丙烯酰胺以及木质素磺酸钙之间的配比为1:2。
在此之后,需要进行接枝共聚物的胺甲基化反应,在上述溶液中加入浓度为10%的氢氧化钠溶液,对接枝共聚物的PH值进行调节,直到PH为10左右,然后加入二甲胺和甲醛,二者的比例为3:2。
季胺盐改性木质素及其絮凝性能试验
2S 0 X—B 美 国 P E 公 司 。 , ..
( c ol f hmir n h m cl nie r g A h i nvr t o e h o g , n u asa 4 0 2 C ia S h o o e s ya dC e ia E g ei , n u i sy f c nl y A h i C t n n U e i T o Manh n2 30 , hn )
木质素一 种高分子 有机 物 , 自然界惟 一能 提供可再 生芳 是 基化合物的非石油资源 。木 质素 大量存 在于 木材 、 、 竹 草等 造纸
原 料 中 , 和纤 维 素 、 纤 维 素 是 构 成 植 物 骨 架 的 主 要 成 分 , 它 半 其 在 陆 地 植 物 中 的含 量 仅 次 于纤 维 素 , 第 二 大 天 然 有 机 物 , 年 是 每
7℃; 0 木质素 与季胺盐 投料 比 1: . ; 25 搅拌速度 6 0/ i。红 外光谱法对改性木质素作 了结 构分析 , 0 rr n a 以改性和未改性木质素对实 际印
染 废水 作 浊 度 和 色 度 去 除 率 的测 试 、 比 。 对
关键 词 : 改性木质素; 季胺盐 ; 正交试验法; 印染废水
1% , 部 分 作 为 废 物 排 放 , 费 资源 , 染 环 境 ” 。 0 大 浪 污
木 质 素 分 子 上 含 有 大量 的 酚 羟 基 、 健 和 羟 基 , 以进 行 众 醚 可
木质素阳离子絮凝剂的合成及其絮凝性能研究
木质素阳离子絮凝剂的合成及其絮凝性能研究许小蓉;程贤甦【期刊名称】《广州化学》【年(卷),期】2011(036)001【摘要】以酶解木质素、甲醛、二甲胺及阳离子化试剂为原料,制备了木质素基阳离子絮凝剂.改变阳离子化试剂的用量、缩合反应的温度和时间等因素,制备不同阳离子度的木质素阳离子絮凝剂;通过其对酸性黑10B的脱色效果研究,确定了最优的制备方案.利用最优条件制备的木质素阳离子絮凝剂对三种不同种类阴离子染料废水进行了絮凝脱色处理.结果表明,原料的物质的量比(甲醛/二甲胺/阳离子化试剂)为1.2:1:1.2时,在70℃缩合反应2h,得到的木质素阳离子絮凝剂具有最高的阳离子度.该絮凝剂对酸性黑10B、直接红2B、活性红X-3B三种阴离子染料废水的絮凝脱色效果明显,当染料初始浓度为100 mg/L,初始pH值为6.5~7时,最佳的絮凝剂投加量分别为35、35、50 mg/L,脱色率均超过95%.【总页数】6页(P11-16)【作者】许小蓉;程贤甦【作者单位】福州大学材料科学与工程学院,福建福州,350108;福州大学材料科学与工程学院,福建福州,350108【正文语种】中文【中图分类】X703.1【相关文献】1.新型木质素季铵盐絮凝剂的合成与絮凝性能 [J], 杨爱丽;高伟;魏文韫;蒋文举2.阳离子絮凝剂P(DMC-AM)的合成及其絮凝性能 [J], 卢红霞;刘福胜;于世涛;李红娟3.阳离子絮凝剂的制备及絮凝性能研究 [J], 武世新;李向伟;杨红丽4.阳离子絮凝剂木质素季胺盐的合成与脱色性能研究 [J], 方桂珍;何伟华;宋湛谦5.微波辐照合成麦草碱木质素三甲基季铵盐的分散与絮凝性能 [J], 任世学;方桂珍;马艳丽;王鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一种新型铁铝盐的脱色絮凝研究
和用量条件 下, 可将 C M 废 水色 度由17 0 .. TP 8 0 CU 降至国 家污 水综 合排放 二级标 准规 定的8 C U 以下。 H 和 0 .. p值 H 用量对脱色效 果有 较大影 响。 H ~7 F F 在p 值4 和H 用量
( ~9 m / O m 范 围 内, F C M 废 水 的脱 色 效 果 较 4 ) llO l H对 TP 为 理 想 , 正 交 实 验 优 化 , 定 H 对 C M 废 水 脱 色 的 经 确 F r .P
乙醇法 制浆 的AleI 术 cl 技
在非禾原 料制 浆方面,乙醇法制 浆被认 为是解决草
浆 污 染 难 题 和 最 有 希望 实 现 工 业 化 的 制 浆 方 法 之一 。
而 妨 碍 水 生 生 物 的 生 长 繁 殖 , 水 的达 标 处 理 成 为制 废 约 C M 制 浆 技 术 发 展 的 一 大 瓶 颈 。 南 理 工 大 学 造 TP 华 纸 与 污 染 控 制 国 家 工 程 研 究 中心 采 用 实 验 室 自制 的一 种 新 型 铁 铝 盐 复 合 絮 凝 剂 对 c M 废 液 进 行 脱 色 絮 凝 TP 研 究 , 究 其 对 c M 废 水 脱 色 絮 凝 效 果 并 分 析 其 机 研 TP 理 。 新 型 铁 铝 盐 复合 絮 凝 剂 盐 基 度 6 , 量 分 数 该 7 质 67 . %~ 8 3 以A 。。 ) 外观 淡 黄 色 , I 3 实 验 . %( l0计 , p值 。 { 方 法 为 取 C M 废 水 l O l 3 0 l 杯 中 , 入一 定 量 TP Om于 0m烧 加 的 H , 质 量 分数 1 %的N O ; 量 分 数 l % 的H 1 F用 O aH  ̄质 0 C 溶 液 调 节 体 系 p 值 , 当搅 拌 , 置 后 取 上 清 液 测 定 其 H 适 静 色 度 ( 度 超 过 量 程 的 要 用 稀 释 倍 数 法 进 行 稀 释 ) 并 色 , 进 行 紫 外 可见 光 谱 分析 和 Z t 电位 分 析 。 ea 另取 lm 上 Ol 清 液 过 滤 后 , 空 低 温 干 燥 后用 于 红 外光 谱 分 析 凝研 究
木质素胺的合成及絮凝脱色作用
木质素胺的合成及絮凝脱色作用
王晓红;张一珂;谢文静;郝臣;朱芳芳;司乃潮
【期刊名称】《高分子材料科学与工程》
【年(卷),期】2013(29)10
【摘要】以造纸黑液中提取的木质素为原料,通过Mannich反应将木质素胺化改性合成木质素胺;以氮元素含量来确定木质素的改性率。
通过黏度和表面张力的测定对木质素胺的物理性能进行分析,并用FT-IR、TG-DSC、UV等对木质素和木质素胺的结构进行了探讨。
另外对样品进行了絮凝脱色试验,研究了染料初始浓度、木质素用量对品红脱色效果的影响。
结果表明,与木质素相比,木质素胺的黏度增大,表面张力降低,表面活性增强,相对分子质量增加,分解温度提高,絮凝脱色效果也明显优于木质素;当品红初始浓度为12mg/L,木质素胺浓度为0.5g/L,脱色时间100min 时,脱色率可达93%以上。
【总页数】4页(P5-8)
【关键词】木质素;Mannich反应;木质素胺;絮凝剂;脱色
【作者】王晓红;张一珂;谢文静;郝臣;朱芳芳;司乃潮
【作者单位】江苏大学化学化工学院;江苏大学材料学院
【正文语种】中文
【中图分类】O636.2
【相关文献】
1.双氰胺-甲醛絮凝剂的合成及脱色效果研究 [J], 张勤;刘培
2.木质素胺絮凝剂的制备及其脱色性能 [J], 蒋玲;李淑勉;李占才;李洋
3.木质素胺脱色絮凝剂的合成研究 [J], 魏美燕;陈润铭
4.阳离子絮凝剂木质素季胺盐的合成与脱色性能研究 [J], 方桂珍;何伟华;宋湛谦
5.双氰胺-甲醛改性絮凝剂的合成与脱色性能 [J], 高陆玺;吕雪川;宋翰林;张弛;王天昊;高肖汉
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新型木质素季铵盐絮凝剂的合成与絮凝性能
新型木质素季铵盐絮凝剂的合成与絮凝性能
杨爱丽;高伟;魏文韫;蒋文举
【期刊名称】《中国造纸学报》
【年(卷),期】2008(023)002
【摘要】以碱木质索和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,通过接枝共聚反应制备了新型阳离子木质素季铵盐絮凝剂(QL),并确定了最佳合成工艺条件,同时采用红外光谱对产物结构进行了表征.实验结果表明,QL对4种模拟染料废水的脱色率均达92%以上.通过比较QL与阴离子型木质索的絮凝效果以及对絮体微观形貌的表征,初步探讨了QL的絮凝机理.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】杨爱丽;高伟;魏文韫;蒋文举
【作者单位】四川大学建筑与环境学院,四川成都,610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都,610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都,610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】TS727
【相关文献】
1.二甲基烯丙基木质素季铵盐-海藻酸钠两性聚电解质的絮凝性能研究∗ [J], 张琼;张盛明;卢晶;方桂珍
2.二甲基烯丙基木质素季铵盐的制备及絮凝性能 [J], 张琼;任世学;马艳丽;方桂珍
3.麦草碱木质素三甲基季铵盐对酸性染料溶液的絮凝性能影响 [J], 姜贵全;任世学;丁志刚
4.微波辐照合成麦草碱木质素三甲基季铵盐的分散与絮凝性能 [J], 任世学;方桂珍;马艳丽;王鹏
5.球形三甲基木质素季铵盐的制备与絮凝性能分析 [J], 张琼;任世学;马艳丽;方桂珍
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利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂
利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂Ξ代 军,侯曼玲,马莉莉(中南大学化学化工学院,湖南长沙,410083)摘 要:利用木质素合成了木素季胺盐絮凝剂,并应用于生活污水处理,进行条件实验,得出了合成该絮凝剂的较佳工艺条件,初步探讨了该絮凝剂的絮凝机理。
关键词:木质素;絮凝剂中图分类号:TQ91411 文献标识码:A 文章编号:1009-9212(2002)06-0038-02 木质素是一种量大又可再生的有机资源。
其结构复杂,是一种具有芳香族特征、结构单元为苯丙烷型的三维高分子网状化合物,分子中含有羟基、羧基、羰基等官能团[1]。
其结构表明它可以发生烷基化、酯化、酰化等反应[2],因而可以合成许多有用的产品,用作水泥减水剂、橡胶补强剂、表面活性剂、混凝剂等[3]。
陈俊平[4]等利用木质素进行接枝改性,合成了阴离子型高分子絮凝剂。
本实验利用从造纸黑液中提取的木质素制备阳离子型木素季胺盐絮凝剂,并用于生活污染处理,获得了不错的效果。
1 实验部分111 实验材料精制木质素、三甲胺、环氧氯丙烷、氢氧化钠均为化学纯、生活污水。
112 主要仪器电磁搅拌器、恒温水浴锅、G DS23C散射光浊度仪、傅立叶变换红外光谱仪等。
113 实验方法11311 中间单体的制备取一定量的三甲胺溶液置于三口烧瓶中,装上电磁搅拌器和回流冷凝管,烧瓶置于冰盐浴中,按三甲胺:环氧氯丙烷为1∶017(m/m)加入环氧氯丙烷,搅拌反应1h,静置,取几滴上清液用Ag+检验,得到白色沉淀即表明已生成的所需单体。
11312 接枝聚合制备絮凝剂将精制木质素放入三口烧瓶中,置于70℃恒温水浴锅中,装好回流冷凝管,加入氢氧化钠溶液作催化剂使木质素分子活化,短时间搅拌后加入单体,继续搅拌反应几小时,得棕黑色粘稠液体,即为木素季胺盐絮凝剂。
2 结果与讨论利用制备的木素季胺盐絮凝剂处理生活污水(浊度为50 ),通过絮凝沉降速度和对污水的除浊效果来确定合成该絮凝剂的较佳工艺条件。
不同絮凝剂在亚熔盐体系中的沉降性能研究
doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2012.09.006不同絮凝剂在亚熔盐体系中的沉降性能研究公彦兵1,马淑花1,郑诗礼1,李林2,董振新2,刘佳2(1.中国科学院过程工程研究所,北京100190;2.中煤金海洋北京化工技术研究院有限公司,北京100036)摘要:以亚熔盐法处理拜耳赤泥所得料浆为研究对象,以沉降速度、澄清度、分层效果为评价指标,采用量筒试验法考察了Nalco-9779、BASF-HP20、Lcb8、L1bb和90HS等有机高分子絮凝剂的絮凝性能,最终筛选出最佳絮凝剂为Nalco-9779。
重点考察了时间、温度、添加量和碱浓度等因素对Nalco-9779絮凝性能的影响,结果表明,Nalco-9779絮凝沉降的最佳工艺条件为:沉降时间10 min、温度100 ℃、Na2O浓度小于540 g/L、添加量每吨赤泥160 g。
关键词:絮凝剂;亚熔盐;赤泥;沉降性能;拜耳法中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2012)09-0000-00Study on Sedimentation Performance of Different Flocculants in Sub-molten Salt SystemGONG Yan-bing1, MA Shu-hua1, ZHENG Shi-li1, LI Lin2, DONG Zhen-xin2, LIU Jia2(1.Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;2. Beijing Chemical Technology Research Institute Ltd of Jinhaiyang Company, China National Coal Group Corp,Beijing 100036,China)Abstract: Sedimentation performance of the slurry obtained from the treatment of Bayer red mud through sub-molten salt process was studied by means of cylinder measuring. Sedimentation velocity of slurry, clarity of solution and boundary surface were selected as parameters to evaluate the sedimentation performance with adding of a series of organic polymer flocculants including Nalco-9779, BASF-HP20, Lcb8, L1bb and 90HS, etc. The results show that Nalco-9779 is the optimum one. In addition, the effects of sedimentation time, temperature, dosage of flocculants and concentration of alkaline medium on the sedimentation performance of Nalco-9779 were investigated in detail. The optimum process conditions for slurry treatment mentioned above with use of the flocculants of Nalco-9779 including time of 10 min, temperature of 100 ℃, Na2O concentration of less than 540g/L() and flocculants dosage of 160 g per ton red mud.Key words: flocculants; sub-molten salt; red mud; sedimentation performance; Bayer process目前我国90%以上的氧化铝采用拜耳法生产。
染料废水处理
1物理法1.1吸附法吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水接触,利用吸附剂表面活性,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到净化水的目的。
活性炭具有较强的吸附能力,对阳离子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能,但活性炭价格昂贵,不易再生。
由壳聚糖与活性炭及纤维素混合制成的染料吸附剂对活性染料和酸性染料有优异的吸附能力,其吸附容量分别为264和421mg/g(椰子活性炭吸附容量少于80mg/g)。
该吸附剂在水中具有优良的分散性,可采用简单而廉价的接触过滤法处理。
大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很高的比表面积。
吸附树脂可用于去除难以生物处理的芳香族磺酸盐,萘酚类物质。
它易再生,且物理化学稳定性好,树脂吸附法已成为处理染料废水的有效方法之一。
1.2膜分离膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。
据报道,用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%~98%之间,CODCr去除率60%~90%,染料回收率大于95%。
近年来,用壳聚糖超滤膜和多孔炭膜的新型膜材料来处理印染废水,取得较好的效果。
夏之宁等研究了染料废水在超声作用下,通过醋酸纤维素膜的透水率与透盐率,发现超声波在膜分离中有明显的加速传质和去“浓差极化”作用,有超声波作用时其渗透率是无超声波时的1.5倍,对透盐率影响更大,其截留率分别为94%和67%。
2化学法2.1化学混凝法化学混凝法主要有沉淀法和气浮法,此法经济有效,但产生化学的污泥需进一步处理。
常用的有无机铁复合盐类。
近年来国内外采用高分子混凝剂日益增多。
天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。
曾淑兰等用NaOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂M反应制得的阳离子淀粉CST,用量为7~15mg/L时,对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。
吴冰艳等用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理J酸染料废水,絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质,投量20mg/L,色度去除率达90%。
木素基絮凝剂用于废水处理的研究近况及展望
凝剂对胭脂红染料的较佳脱色条件为 : 胭脂红初始浓度 5 gL 0m / , 温度 2 0℃ ,H= , p 6 絮凝剂投加量为 7m 此时脱色率为 7 . %。 L, 88 刘千 钧 , 刘明华等 用 木素磺 酸钙 与丙烯 酰胺接 枝 共聚物 近年来随着人们 “ 环保 意识 ” 以及 “ 可再 生 资源 ” 用意识 利 anc h反应 , 到两性木 素絮凝剂 L M。由正交 实验得 到 得 S 的增强 , 木素 的研究发展迅速 , 通过改性 的方法来提 高木素 基水 通过 M n i a n h反应较佳条件 为 : 胺 比 1:1反应 温度 5 c 醛 , 0℃ , 反应 时 处理剂的应用性能是一个主要 的研究 方 向 。本文拟就木 素基 M n i J 间 2 0h 在此条件 下 L M具 有较佳 的脱 色性能 。并 将 L M用 . , S S 絮凝剂在废水处理 中的研究近况进行简要综述 。
向。本文分别介绍 了各 化工行业 废水 的特 点 , 并重点 阐述 了木素基絮凝剂用 于这些行业废 水处理工 艺的研究 近况 , 最后 对该絮凝 剂
的发展趋势进行了展望 。
关键 词 : 木素h a d Pr s e t fLini o c l n s e Re e s a c n o p c so g n Fl c u a t f r W a twa e e t e t 0 se tr Tr a m n
・
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广 州 化工
21 年 3 第 2 01 9卷 2期
木 素基 絮凝 剂 用 于废 水 处 理 的研 究近 况 及 展 望
造纸副产品木素磺酸盐的应用
造纸副产品木素磺酸盐的应用杨开吉苏文强东北林业大学 生物质材料科学与技术教育部重点实验室 哈尔滨 150040摘 要:木素磺酸盐是造纸工业的副产品,优良的物化特性使其在许多行业得到应用。
本文综述了木素磺酸盐在农林业、工业设备保养、建筑业、石油工业和其它一些方面的应用研究进展。
关键词:木素磺酸盐;造纸;应用;进展.我国是世界上的造纸大国,木素磺酸盐又是亚硫酸法生产纸浆或纤维浆的主要副产品,来源于可再生资源。
目前,除小部分被提取利用外,大部分都被造纸厂烧掉,回收废液中的无机物,或者干脆将其排入江河湖泊。
这不仅大量地浪费了生物资源,而且还造成了严重的环境污染。
因此,开发利用这一丰富而廉价的资源具有重要的现实意义。
木素磺酸盐是由苯丙烷衍生物疏水骨架和磺酸根及其他亲水性基团组成的一种复杂的相对分子质量范围很宽的高分子聚合物。
由于木素磺酸盐分子含有酚羟基、醇羟基、羧基、羰基、磺酸基等官能团。
羧基和磺酸基是絮凝功能团。
酚羟基、醇羟基、羰基对高价金属离子具有螯合作用,磺酸基和酚羟基能吸附在金属表面保护金属,酚醚结构具有稳定保护膜的作用。
并且木素磺酸盐是混合物,分子量分布很宽,从几百到上百万。
高分子量部分可用作絮凝剂,低分子量部分可用作阻垢剂。
此外,木素磺酸盐还具有吸附分散性、粘结性、流变性和胶体性质等表面物化特性[1],因而被广泛应用于农林业、工业设备保养、建筑业、石油工业、水处理等领域。
1.在农林业上的应用1.1饲料添加剂制浆黑液的硫酸盐木素含有少量糖类、蛋白质、脂肪以及钙、铁、锌、锰等为动物代谢必需的营养元素,因此可用作动物饲料添加剂。
如牛用饲料中含有硫酸盆木素添加剂,可以提高家畜青春生长期的增长率。
采用硫酸盐木素作饲料添加剂喂养蛋鸡时,添加量以1%为宜,产蛋量比不加硫酸盐木素时提高21%,喂养肉鸡时,可增加肉鸡体重,降低饲料费用。
喂养猪时,硫酸盐木素添加剂用量以3%为宜,能增加猪休重,降低饲料费用。
按照国外有关标准规定,硫酸盐木素作为饲朴添加剂用量在4%以内是允许的,属于无毒、无害饲料添加剂[2]。
接枝季铵盐木质素絮凝剂的研制应用
i
。
取一定量的三甲胺水溶液于三口烧瓶中,装上搅拌器和冷凝管,舟盐酸调国值至5~6,
升至所需温度,滴加适量环氧氯丙烷,滴加过程中不断用10%的氢氧化钠调节反应液的pH
67
值,反应至反应液中a一离子的浓度不再增加即为反应终点。
1 2 2聚合反应
称取一定量的木质素于三口烧瓶中,加入适量的水,装上搅拌器和冷凝管.置于恒温水浴
大分子量、引进具有絮凝性能的官能团,进一步改善木素的絮凝性能。
絮凝法是处理工业废水的重要方法,目前絮凝剂在我国的生产已形成规模,但是与发达国
家相比,其品种较少。改性天然材料絮凝剂由于具有原料来源丰富、无毒、价格便宜,且其分子
结构多样化,易于制成具有特殊功能的絮凝剂等特点,其应用研究越来越引起人们的重视。 1实验部分
1 3絮凝实验
于烧杯中加入100ml印染污水或屠宰物水,搅拌下加入改性木质素絮凝剂,继续搅拌一定
时间,静置、沉降后倾出上清液,用分光光度计测定吸光度,用重铬酸钾法测定化学需氧量
(COD值),色度用稀释倍数法表示。
2结果与讨论
造纸黑液中木质素的综合利用_高新
专论与综述造纸黑液中木质素的综合利用高 新 李国钟 陈 健(西北大学化工系,西安710069)摘 要 叙述了造纸黑液主要提取物——木质素的化学结构与性质,提出了几种有较好开发前景的木质素利用途径。
关键词 造纸黑液 木质素 水煤浆添加剂 混凝剂 胶粘剂 造纸黑液是高浓度碱性有机废水[1],含有大量的有机物和无机盐类物质。
未经处理的黑液大量排放,严重污染了水资源,造成了大量的鱼类死亡,土地盐碱化及板结,对生态环境造成了巨大的直接破坏和潜在的危害。
而其中含有的木质素是一种可更新的,其量仅次于纤维素的较丰富的有机物质,它约占植物体质量的20%~30%,从综合利用的角度来说,如果不加以利用,实质上是对资源的一种浪费。
因此,在防治污染的同时创造出新的经济效益,是我们急需解决的问题。
1 造纸黑液的有效成分造纸黑液有效成分比较复杂,这里以国内普遍采用的碱法麦草制浆的黑液作为主要研究对象进行讨论。
其黑液的组成如表1所示[2]。
表1 碱法草浆黑液组成黑液固形物成份w 有机化合物0.40硫化木质素或碱木质素0.20多缩戊糖、糖尾酸类糖氧化物0.10挥发性有机酸盐(蚁酸、醋酸盐等)0.09无机化合物0.16其他0.05 工业上对造纸黑液的综合处理方法有很多种,具有经济价值的方法是分离以木质素为主要成分的固形物及回收有用化学药品。
2 木质素的结构和性质[2]天然木质素为不溶性的无色或淡黄色的固体,当它遇酸、碱或进行热处理时,就变成了褐色或黑褐色。
从木质素的结构看,它有非极性的芳环侧链和极性的磺酸基等,因此有亲油亲水活性。
木质素分子中存在着1/3的自由酚羟基和邻苯二酚基,因此它具有螯合性,能与金属离子作用,生成多种螯合物或络合物。
木质素是一种天然高分子化合物,本身就具有粘结性,如果再经过酚、醛或其他方法改性,其粘结性能会更佳。
木质素本身具有甲氧基、酚羟基、羰基、羧基和羧甲基等多种官能团和化学键,因此其反应活性特别强,它可与亲电子试剂反应,也可与亲核试剂反应,还能进行氧化反应、卤化反应、硝化反应、醛化反应、曼尼奇反应、汞化与重氮化以及接枝共聚反应等。
絮凝剂的介绍与选择
絮凝剂的介绍与选择絮凝过程是目前国内外众多水处理工艺中应用最广泛、最普遍的单元操作之一,是废水处理过程中不可缺少的关键环节。
絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状况、最终出水水质和费用,选择何种絮凝剂,对于提高出水水质、降低制水成本有着重要的技术经济价值。
按其化学成分,絮凝剂可分为无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。
无机盐类絮凝剂的品种较少,主要是铝盐、铁盐、水解聚合物等低分子盐类以及无机高分子等絮凝剂。
有机高分子絮凝剂主要有合成的有机高分子絮凝剂和天然改性有机高分子絮凝剂。
1无机盐类絮凝剂1.1无机低分子絮凝剂无机低分子絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等,其中硫酸铝最早是由美国开发的,并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。
常用的铝盐有硫酸铝AL2(SO4)3·18H2O和明矾AL2(SO4)3·K2SO4·24H2O,另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCL3·6H2O.硫酸亚铁水合物FeSO4·17H2O和硫酸铁。
无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低,而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。
1.2无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。
与传统絮凝剂相比,它能成倍的提高效能,且价格较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势。
目前日本、俄罗斯、西欧及我国生产此类絮凝剂已达到工业化、规模化和流程自动化的程度,加上产品质量稳定,无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的30%~60%[1]。
1.2.1简单的无机聚合物絮凝剂这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。
如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。
无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好,其根本原因在于它能提供大量的络合离子,且能够强烈吸附胶体微粒,通过吸附、桥架、交联作用,从而使胶体凝聚。
木素接枝改性物及其应用研究进展
木素接枝改性物及其应用研究进展徐青林(天津科技大学,天津,300222)摘 要:本文简要介绍了木素接技改性的研究概况,重点阐述了这种兼具天然高分子和合成高分子二者优点的改性木素产品的应用情况,其广泛用于絮凝剂、分散剂、土质稳定剂、驱油剂、表面活性剂和钻井液处理剂等,均取得良好的效果。
关键词:本素;接枝改性;絮凝剂;分散剂;土质稳定剂;驱油剂;表面活性剂;钻井液;处理剂工业木素主要分为木素磺酸盐和碱本素两人类,目前,主要用作混凝土减水剂、分散剂、泥浆处理剂、土质稳定剂、表面活性剂[1]、水处理剂、粘合剂等方面[2~3]。
同时,木质素本身具有甲氧基、酚羟基、羰基和羧甲基等多种官能团和多种化学键,有很强的反应活性,在一定条件下能与多种基因发生置换、取代、交联和接枝反应,为其进行化学改性、实现综合利用提供了可能性。
1 木素接枝改性研究概况[4]木素接枝共聚反应的研究已经历了三、四十年的时间,早期人们在研究纤维素同甲基丙烯酸甲酯、丙烯脂的接枝反应中发现了木素的接枝反应活性[5],随后M eister等人[6]实现了将丙烯酰胺等烯类单体接枝于木素的设想。
木素接枝共聚物合成多为自由基聚合,以引发剂引发聚合、辐射聚合及酶催化聚合3种类型居多。
人们从多个角度研究了木素接校共聚反应的影响因素,包括本素的树种来源,木素的制备方法,所用溶剂、引发剂种类和用量,单体种类和用量等,这些工作是木素进一步合理和高附加值利用的基础[7]。
木素与烯类单体的游离基接枝共聚反应,研究得最多的是木素与丙烯酰胺的反应[8,9],因为丙烯酰胺在这些单体中活性最大,所用的引发剂有铈盐、H2O2/Fe( )、高锰酸钾、过硫酸盐以及 射线等。
如Chen等人[10]研究了木素磺酸盐与丙烯酰胺或丙烯酸的接枝共聚,详细考察两种接枝反应的条件。
M oze等人[11]也研究了木素与丙烯酰胺、丙烯酸的接枝共聚,选用了C a C l2/H2O2为引发体系,并考察了反应温度、单体用量和木素与单体的比例。
叶酸
34 金婵, 等 . 以 Ce 4+ 为引发剂接枝 共聚物羧基淀 粉的制备及其 去 除重金属离子效果的研究 J . 环境化学 , 1985, 4( 1) : 25~ 29 35 CN 1064081A 36 全易, 等 . 环境工程 , 1989, 7( 4) : 1~ 4 37 全易, 等 . 环境工程 , 1991, 9( 4) : 57~ 59 38 赵彦生 , 等 . 淀粉 丙烯酰胺接枝共聚物的合 成及其性 能 J . 水 处理技术 , 1994, 20( 6) : 370~ 373 39 吴冰艳 , 余刚 . 新型脱 色絮凝剂 木素季胺 盐的研制 及其絮凝 性 能与机理的研究 J . 化工环保 , 1997( 17) . 40 U S3979286 41 M organ D R, et al. Enviroment al Progress, 1983, 2( 4) : 269~ 272 42 王爱民 . 工业水处理 , 1993, 13( 1) : 32
除引发上述一些疾病之外, 还会引起癌前病 变, 如叶酸维持中基化作用的减低是人胃癌发生 的机制之一 , 并认为叶酸水平的降低与一系列癌 症如宫颈癌、 结肠癌、 肺癌、 食管癌、 脑癌、 胰腺癌 和乳腺癌有关系, 其中与结肠癌、 直肠癌的关系最 密切。叶酸的重要价值在于能防制病毒如人乳头 癌病毒( H aman p ap illoma v iras 简称 H PV) 的侵 害。叶酸与维生素 B12 联合治疗艾滋病 ( AIDS) 患 者也有显著效果。老年人补充叶酸和维生素 B12 有助于提高记忆力和改善精神状况。 叶酸易溶于乙酸、 酚、 氢氧化物 ( 碱) ; 微溶于 甲醇、 乙醇或丁醇 ; 不溶于醚、 丙酮、 氯仿和苯 ; 极 微溶于水 ; 在紫外线照射下可失去活力 ; 酸碱溶液 加热即可遭破坏。因此, 在单独使用叶酸时 , 往往 效果不理 想, 如叶酸用于恶性贫 血症时, 效果不 佳, 需要与维生素 B12 或肝制剂合用, 则可达到较 为理想的治疗效果。 某些天然生物体也含有叶酸, 如豆类、 深色绿 叶蔬菜、 麦芽及水果中的柑桔、 柠檬、 坚果, 动物的 肝、 肾、 蛋黄等。最值得注意的是 , 源于某些微生 物的叶酸含量较为丰富, 如面包酵母每 100g 含叶 酸 4090 g, 用于酿造啤酒脱苦的酵母每 100g 含 叶酸 3909 g; 串菌属酵母为 3000 g/ 100g; 经发酵 的大豆含 叶酸 126 g/ 100g 。还有某 些肠道细菌 具有合成叶精 ( folacin) 即叶酸的能力 , 可以通过 微生物发酵途径实行规模生产, 从含叶酸的菌体 生物量提取叶酸, 研制成 叶酸制品及保健产品。 不过叶酸的微生物生产及其产量的提高及机体对 叶酸吸收量仍需要做进一步探究。 ∀ ( 罗明典)
改性木质素助凝剂的制备与应用
剂 , 拌 均匀 , 拌 一 定时 间后 , 置 、 其 上清 液 , 搅 搅 静 取 用分 光光度 计 测 定 其 吸 光 度 , 算 其 沉 降速 度 、 测 浊
度 、 O 并做对 比实验. C D,
2 2 改性 木质 素的合成 及最佳 条件 .
3 混 凝 实 验
选 用 目前 技术 较成熟 、 最稳 定 、 常用 的聚合 氯 最 化 铁作 为主混 凝剂 .
8% , 5 分析 纯 ) 环 氧 氯 丙 烷 ( 津 市 科 密 欧 化 学 试 ; 天 剂开 发 中心 , 析 纯 ) 木质 素 磺 酸钠 ( 国派 尼 化 分 ; 中 学试 剂厂 , 定 级 ) 氢 氧 化钠 ( 津 市 德 恩 化 学 试 特 ; 天 剂 有 限 公 司 , 析 纯 ) 戊 二 醛 中 国派 尼 化 学 试 剂 分 ; 厂 , 量分数 为 5 % , 质 0 分析 纯 ) 三 乙胺 ( ; 天津 市福 晨 化学 试剂 厂 , 量分数 为 9 % , 质 9 分析 纯 ) 甲醛 ( ; 开封
文 章 编 号 :0 2— 6 4 2 1 ) 6— 1 1 0 10 5 3 ( 0 1 0 0 4 — 4
改 性木 质 素 助 凝 剂 的 制备 与应 用
邵 坚 ,李 玉
( 北水利水 电学院, 南 郑州 401 ) 华 河 5 0 1
摘
要 : 质 素 先 经 过 戊 二 醛 改 性 , 行 羟 醛缩 合 反 应 , 与 自制 季 铵 盐 单 体 进 行 接 枝 反 应 , 到 改 性 木 质 素 木 进 再 得
利 用木 质素 处理 废水 , 降低 了木 质素 的污 染 , 既 又 处理 了废 水 . 改性 的木 质 素 提 高 了 木 质 素 的分 子
木质素季铵化改性制备方法
木质素季铵化改性制备方法改性木质素类絮凝剂分子上的酚羟基及其a碳原子具有较强的反应活性。
木质素与脂肪胺及其衍生物能发生Mannich反应,这为木质素的改性开辟了新领域。
通过化学改性,把仲胺、叔胺基团接枝到木质素的大分子上,随着大分子中氨基量的增多,改性木质素絮凝剂表现出阳离子特性。
改性木质素阳离子絮凝剂的制备办法有季铵化改性、木质素的Mannich反应、接枝共聚、接枝共聚改性以及缩聚反应等。
木质素分子通过阳离子化制备出阳离子型高分子絮凝剂,同时克服了单纯的木素作为絮凝剂用法时存在的平均分子质量偏低以及活性吸附点少等问题,进而提高改性木质素絮凝沉降性能。
季铵化改性 [制备办法]木质素的季铵化改性普通以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMAC)为季铵化试剂,在碱催化下,通过醚化反应制备出木质素季铵盐。
(1)实例1 利使用制浆得来的木质素、和等为原料合成了木质素阳离子絮凝剂。
其详细步骤如下。
①木质素提取先用体积配比为1:2的1,2-二氯乙烷和的混合溶剂溶解木质素,过滤得到上清液;再将上清液缓慢加入乙醚溶剂,得到絮状物,离心分别絮状物;然后将离心后的固体真空干燥,得到干燥的纯木质素。
②季铵盐单体的合成季铵盐单体用33%的三甲胺溶液和环氧氯丙烷在低温下合成,办法如下:将低温恒温回流器预置温度-5℃,安装三口烧瓶反应装置;达到-5℃后,按摩尔比1:0.7称取一定量的三甲胺溶液和环氧氯丙烷于三口烧瓶中开头搅拌;反应1h后,取少量溶液滴加硝酸银试剂检验,假如有白色沉淀,解释有单体合成,若还有棕色浑浊,解释还有较多的三甲胺存在,可继续反应一段时光。
③木质素接枝季铵盐单体把称好的木质素(木质素与单体的质量比为1:2.5,木素与水的质量为1:1)放入三口烧瓶中,置于70℃恒温水浴中,装好回流冷凝管,加入0.3%~0.9%催化剂过硫酸铵使木质素分子活化(活化时光普通为3min),短时光搅拌后加入单体,继续搅拌反应3~4h,即制成木素季铵盐絮凝剂。
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关键词 阳离子型絮凝剂 木质素 染料废水
絮凝法是处理染料废水的重要方法。目前 絮 凝剂 在 我国 的 生 产与 使 用 已形 成 一定 规 模[ 1] , 但是与发达国家相比, 其品种较少, 特别 是天然及人工合成的有机高分子絮凝剂基本上 局限于阴离子及非离子型[ 2, 3] , 价格昂贵, 难以 推广使用。因此, 开发高效价廉的新型高分子絮 凝剂具有十分重要的意义。
由此可见, 在絮凝剂加入 J 酸染料废水后, 絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团发生 了化学反应, 生成了不溶于水的物质, 由于水中 磺酸基团的减少, 致使色度去除。
3 结论
( 1) 合成木素季胺盐高分子絮凝剂的较佳 工艺条件为: 反应物质量比( 木质素 单体) 为1 2. 5; 催 化 剂 为 4mol/ L 的 NaOH, 投 加 量 为 10m L ; 活 化 时 间 为 1min; 恒 温 水 浴 温 度 为
1996-07-19收到初稿, 1996-09-23收到修改稿。
第5期 化 工 环 保
·26 9·
的单体密度约为1. 1g / L 。 1. 4. 2 接枝聚合反应
把 称好的 木 质素 放入 三口 烧瓶 中, 置于 70℃恒温水浴中, 装好回流冷凝管, 加入一定量 催化剂使木质素分子活化, 短时间搅拌后加入 单体, 继续搅拌反应3~4h, 即制成木素季胺盐 絮凝剂, 此产物为棕黑色粘稠液体, pH 为10~ 11, 固体含量约为50% , 密度约为1. 2kg / L 。 1. 5 絮凝脱色实验方法
催化剂 脱色率/ %
表1 催化剂种类对絮凝剂脱色 性能的影响
H2O 2+ Fe2+
Ce( NO 3) 3
N aO H( 10mol/ L )
82. 8
80. 6
54. 3
N aO H( 4mol/ L ) 87. 1
从表1可看出, 用4m ol/ L 的 NaOH 为催化 剂合成的絮凝剂对 J 酸染料废水的脱色性能最 好。 2. 1. 2 活化时间的影响
·270·
化 工 环 保 1997年第17卷
水平
1 2 3
表4 正交试验因素水平表 因素
木质素 单体( 质量比)
1 1. 5 12 1 2. 5
反 应时间/ h
3 4 5
催化剂浓度/ m ol L - 1
4 5 6
图1 各次正交试验合成的絮凝剂脱色效果
经试验得知, 木质素 单体( 质量比) 为1 2. 5, 催化剂为4mo l/ L 的 N aOH, 反应时间为4h 时, 合成的絮凝剂对 J 酸染料废水的脱色性能 最好( 即图1中正交实验7) 。 2. 2 木素季胺盐絮凝剂对 J 酸染料废水的絮 凝性能研究 2. 2. 1 絮凝剂的最佳投加量
Study on the Synthesis of a Quaternary Ammonium Salt of Lignin——a New Decolorizing Flocculant and its Flocculation
Performance and Mechanism
W u Bingy an and Y u Gang ( Ts inghu a U niversit y, Beijin g 100084)
从图5可以 看出, 在1174cm- 1 处有 一中强 吸收峰, 这是磺酸基团的特征吸收峰。这与 J 酸 分子上带有磺酸基团相吻合。
从图6可以看到, 絮凝剂与 J 酸作用后, 氨 基特征吸收峰减弱, 推测氨基参与了絮凝作用。 另外, 沉泥中出现了更显著的磺酸特征峰, 这表 明 J 酸已被桥连到絮凝剂上。
70℃; 反应 时间为4h。合成的絮凝剂为棕 黑色 粘稠液体, 密度约为1. 2kg / L , pH 为10~11, 固 体含量约为50% 。
( 2) 用合成的絮凝剂处理高浓度、高色度的 J 酸染料废水有良好的脱色效果, 最佳投加量 为20m g/ L , 最佳 pH 为1~1. 5。
( 3) 根据红外光谱分析, 推测通过木素季胺 盐的絮凝作用, 使废水中带磺酸基团的分子减 少, 从而达到色度的去除。
酸染 料废 水及 沉泥的 红外 光谱 图分 别如 图4 、图 5、图6所示。
图4 絮凝剂红外光谱 图
图5 J 酸染料废水红外光谱图 图6 沉泥红外光谱图
·272·
化 工 环 保 1997年第17卷
从图4可以看出, 在波数3383cm - 1 处有一 很强的宽峰, 这是由季胺离子的伸展振动引起 的, 在1485cm- 1 处有 一中强的吸收峰, 这是由 季胺离子的弯曲振动产生的。这都说明絮凝剂 中存在着季胺离子。
表3 单体投料方式对絮凝剂脱色性能的影响
投料方式
一次性投料
滴加( 25min)
脱色率 / %
77. 8
78. 2
从表3可看出, 用两种单体投料方式合成的 絮凝剂对 J 酸染料废水的脱色性能相近。 2. 1. 4 反应物质量比、催化剂浓度和反应时间 的影响
在影响絮凝剂合成的各种因素中, 应重点 考虑反应物质量比、催化剂浓度和反应时间, 各 因素均取3个水平( 见表4) , 在催化剂投加量为 10mL 、恒温水浴温度为70℃条件下, 按正交试 验方案共进行9次试验, 各次试验合成的絮凝剂 对 J 酸染料废水的脱色效果如图1所示。
木质素是天然的芳香族化合物, 是造纸制 浆所用植物原料的主要成分之一, 造纸黑液中 大约有50% 的木质素, 所以木质素的开发利用, 不仅会使黑液得到治理, 而且还会带来可观的 经济效益[ 4] 。本研究利用从造纸黑液中提取出 来的木质素作原料, 研制一种改性的有机高分 子絮凝剂—— 木素季胺盐絮凝剂, 并用于高浓 度高色度染料中间体废水的处理。
77. 8
73. 0
70. 8
从表2可看出, 活化时间为1min 时, 合成的 絮凝剂对 J 酸染料废水的脱色性能最好。 2. 1. 3 单体投料方式的影响
本实验对一次性加入单体和滴加单体( 投 料时间为25min) 两种投料方式下 合成的絮凝 剂对 J 酸染料废水脱色效果进行比较, 结果如 表3所示。
絮凝剂投加量是决定絮凝效果的重要因素 之一, 木素季胺盐絮凝剂投加量对絮凝脱色效 果的影响如图2所示。
由图2看出, J 酸染料废水色度去除率随着 絮凝剂投加量增加而升高, 但当絮凝剂用量超 过20mg / L 时, 废水色度去除率下降, 这是由于 过量的絮凝剂有时会使形成的絮凝体重新变成 稳定的胶体。由实验得出, 木素季胺盐絮凝剂的 最佳投加量为20mg / L , 此时废水色度去除率为 85% 。 2. 2. 2 木素季胺盐絮凝剂处理 J 酸染料废水 最佳 pH
4 T ho ng Chai. M echa misms of Dy e Wa st ewater Colour Remo val by M CHB. Wat . Sci & T ec. , 1986, 18( 3) : 139.
5 夏晓 明. 天然高 分子 改性 阳离子 絮凝 剂 SF C 的制 备及其絮凝性能研究. 环境化学, 1990, 9( 5) : 14.
由图3看出, 木素季胺盐絮凝处理 J 酸染料 废水 的最 佳 pH 为 1. 0~ 1. 5, 色 度去 除率 达 90% , 2. 3 木素季胺盐絮凝机理探讨 把絮凝剂、J 酸染料废水以及絮凝剂加入 J
第5期 化 工 环 保
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酸废水 后的沉泥在105~110℃下干燥 制成粉 末, 用溴化钾压片后, 利用 M icr olab 600型双光 束色散型红外分光光度计进行分析。絮凝剂、J
活化时间对接枝率有直接的影响。活化时 间短, 天然高分子活化不充分, 自由基少, 接枝 效率差; 活化时间过长, 活化了的分子又会失去 活性, 以致产物的粘度下降。不同活化时间合成 的絮凝剂对 J 酸染料废水的脱色效果如表2所 示。
表2 活化时间 对絮凝剂脱色性能的影响
活化时间/ min
1
5
10
脱色率/ %
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化 工 环 保 1997年第17卷
新型脱色絮凝剂木素季胺盐 的研制及其絮凝性能与机理的研究
吴冰艳 余 刚