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麦草木质素磺酸钠的改性以及应用研究

宋军旺  
【摘要】:水煤浆是一种用来代替石油的新型燃料,它可以节约能源,并且有助于环保。水煤浆是把固态的煤配以水和添加剂加工成流体态,使它既有助于充分燃烧,又具有流体的性质。目前来说,各国所研究的用来代替石油的燃料中,水煤浆是其中比较理想的选择。要制备出性能良好的水煤浆,水煤浆添加剂技术是关键,尤其是添加剂。市场上,所售水煤浆分散剂种类有很多,其中,木质素系分散剂主要来源于造纸废液,废液中含有大量木质素磺酸盐,对其进行加工利用,不仅有利于工业发展,还有利于环保。木质素系分散剂用于水煤浆制浆,稳定性良好,但流动性差,因而,如何提高木质素系分散剂的性能,是当前水煤浆研究热点之一。 本课题针对麦草木质素磺酸钠(LS)进行接枝聚合改性处理,接枝单体选择上包括甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸(AA)。研究结果如下: (1)通过红外光谱分析可知,LS与SMAS的接枝聚合反应成功,得到产物LM,经优化后,反应条件:SMAS单体用量为22%,引发剂过硫酸钾量为3.5%,反应时间为5.5h,反应温度为80℃。通过GPC测试,发现LS反应后分子量变大。 (2)通过红外光谱分析可知,LS与DMDAAC接枝聚合成功,得到产物LD,经优化后,反应条件为:DMDAAC单体用量为50%,引发剂K2S2O8用量为3%,反应温度为75℃,反应时间为4h。通过紫外光谱可知,接枝聚合反应前后,酚羟基含量由0.8529mmol/g降到0.0487mmol/g。通过GPC测试,发现LS反应后分子量变大。。 (3)通过红外光谱分析可知,木质素磺酸钠(分子量在5000-10000)与丙烯酸接枝聚合成功,得到产物LA,经优化后的工艺条件为:反应温度为75℃,反应时间为4.5h,引发剂用量为4%,丙烯酸单体用量为6%。 以上所得三种接枝聚合产物LM、LD、LA在扫描电镜SEM下观察到改性前后外观形貌发生了很大变化,表面更加的粗糙;测试三种接枝聚合产物LM、LD、LA在水中的表面张力,结果表明,LS改性后,表面活性有了很大提高。 将改性产品LM、LD、LA用于神华煤制浆,结果如下: (1)与原木素LS相比较,改性后产品LM、LD、LA与煤表面的接触角明显变小。 (2)水煤浆成浆浓度为62%时,LS、LM、LD、LA的最佳添加量分别为0.7%、0.5%、0.5%、0.6%,最佳添加量下的表观黏度分别为:998、743、695、845mPa.s,稳定性强弱顺序为LMLALDLS。 (3)四种分散剂的饱和吸附量大小顺序为:LDLMLALS;ξ电位大小顺序为LMLALDLS。 (4)产品LM、LD、LA所制浆体,属于假塑性流体,具有较好的流变特性。


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