竹漿黑液改性制取水煤漿添加劑的研究

1、竹漿黑液改性制取水煤漿添加劑的研究楊磊，謝燕，陳前林，敖先權(quán)，李前均(貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴陽550025)摘要摘要：利用竹漿黑液（BL）直接磺化接枝丙烯酰胺（AM）制備出水煤漿添加劑（BLSA），優(yōu)化了BLSA合成工藝條件；研究了BLSA對貴州無煙煤水煤漿成漿性能的影響。結(jié)果表明：原料質(zhì)量配比BL：AM：Na2SO3=1:0.45:0.5，溫度60℃、反應(yīng)時間8h時，合成得到的BLSA與原料BL相比，在磺化度、相對分子質(zhì)量、水煤漿

2、的分散降黏和穩(wěn)定性能上，BLSA均有顯著提高；在BLSA干物質(zhì)添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時，配制濃度為62%的無煙煤水煤漿的表觀黏度達(dá)到最低，為139.2mPa.s，穩(wěn)定性也達(dá)到最好。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：竹漿黑液；磺化；接枝共聚；水煤漿添加劑1StudyofCWSAdditiveModifiedByBambooPulpBlackLiquYANGLei，XIEYan，CHENQianlin，AOXianquan，LIQianjun(Schoolo

3、fChemistryChemicalEngineeringGuizhouUniversityGuiyang550025China)Abstract:Bamboopulpblackliqu(BL)aresulfonatedgraftcopolymerwithacrylae(AM)preparingthecoalwaterslurryaddition(BLSA)，optimumthesynthetizetechologyreactionof

4、BLSA，studiedtheeffectofBLSAontheGuiZhouanthraciteslurryproperties.Itisfoundthereactioncontidionisundera1:0.45:0.5massratioofbamboopulpblackliquidsodiumsulfiteanhydrousarcylaeat60℃f8h，theBLSAarebetterthanBLindegreeofsulfo

5、nation、relativemolecularmassdispersivity、viscosityreduction、stabilityofcoalwaterslurry.Thelowestapparentviscosityare139.2mPa.scouldbefoundwhentheBLSAaddedwith0.8%in62%coalwaterslurry，thecoalwaterslurryhaveadvantagewithwe

6、llstability.Keywds：bamboopumpblackliqu；sulfonate；graftcopolymer；coalwaterslurryadditive0引言基金項目:貴州省科技廳重大應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目（黔科合JZ字[2014]2004）。水煤漿是一種新型的潔凈環(huán)保煤基流體燃料，是由一定粒度組成的煤(約60%70%)、水(約30%40%)和少量添加劑(約1%)制備而成。添加劑可使得憎水的煤顆粒在水中分散，并在高的煤粉

7、濃度時仍保持低黏度、良好的流動性和穩(wěn)定性，是制備水煤漿的關(guān)鍵[1]。造紙黑液是中國主要環(huán)境污染源之一，但黑液中也含有大量可回收再利用資源：黑液中大約有30%35%的無機(jī)物，主要是氫氧化鈉以及各種鈉鹽；有65%70%的有機(jī)物質(zhì)，主要是木質(zhì)素、糖類和低分子化合物等[2]。這些物質(zhì)都具有表面活性功能，因此可直接利用黑液作為水煤漿添加劑。但黑液中有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量分布不均、有效官能團(tuán)含量低，使得其分散能力較差，大大限制了它的應(yīng)用性能。目

8、前，國內(nèi)外對黑液制取水煤漿添加劑的研究主要集中在木質(zhì)素提取、磺化和改性[3]，以增強(qiáng)其分散性，但提取木質(zhì)素后的廢液仍然存在環(huán)境污染問題，無法實現(xiàn)廢水的“零排放”；另外，為了提高、調(diào)整木質(zhì)素的分子量以獲得高分散性，文獻(xiàn)中多采用甲醛縮合的方法[45]，而甲醛毒性較大，也有直接使用黑液進(jìn)行磺化改性[56]，但是研究尚少。1℃0.351℃0.41℃0.451℃0.51℃0.55200220240260280300320℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃

9、℃(BL:AM)℃℃℃℃(mPa.s)0.51.01.52.02.53.0℃℃℃(%)圖1共聚單體質(zhì)量比(BL:AM)對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性的影響隨著共聚單體中丙烯酰胺量的增大，共聚物BLSA的相對分子質(zhì)量在不斷增大。由圖1看出，BLSA的分子量過高或過低都不利于其分散降黏性和穩(wěn)定性的提高。在共聚單體質(zhì)量比BL:AM=1:0.45時，水煤漿的表觀黏度和析水率均達(dá)到最小。這是因為隨著分子量增大，能提高BLSA的分散降黏作用和穩(wěn)定作用，但

10、過高的分子量，會使得添加劑分子間相互交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[11]，反而不利于漿體的成漿和穩(wěn)定。2.1.2Na2SO3用量對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性影響在共聚單體BL、AM質(zhì)量比為1:0.45、溫度60℃、反應(yīng)時間8h的條件下，考察了合成BLSA時Na2SO3添加量對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性影響，結(jié)果見圖2。5101520253035200250300350400450500550℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃(g)℃℃℃℃(mPa.s)0.51.01

11、.52.02.53.0℃℃℃(%)圖2Na2SO3用量對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性的影響隨著原料Na2SO3量的增大，產(chǎn)物BLSA的磺化度在不斷增大。由圖2可知，在一定范圍內(nèi)，提升產(chǎn)物磺化度，對降低水煤漿的表觀黏度是很有效果的，但過高的磺化度也將不利于水煤漿成漿。在原料質(zhì)量配比BL：AM：Na2SO3=1:0.45:0.5時，BLSA的分散降黏性能較優(yōu)。從圖2還可知，不同磺化度的BLSA樣品配制所得水煤漿的3天析水率均未超過0.5%，也未產(chǎn)

12、生硬沉淀，漿體穩(wěn)定性良好。說明BLSA的磺化度對水煤漿穩(wěn)定性影響較小。2.1.3反應(yīng)溫度對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性影響在原料質(zhì)量配比BL：AM：Na2SO3=1:0.45:0.5、反應(yīng)時間8h的條件下，考察了合成BLSA時反應(yīng)溫度對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性影響，結(jié)果見圖4。50556065707580260280300320340360380400℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃(℃)℃℃℃℃(mPa.s)0.51.01.52.02.53.0℃℃℃(

13、%)圖3反應(yīng)溫度對水煤漿表觀黏度及穩(wěn)定性的影響由圖3可知，隨著反應(yīng)溫度的增加，水煤漿表觀黏度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。在60℃時，水煤漿表觀黏度達(dá)到最小，穩(wěn)定性也較好。這是因為自由基共聚反應(yīng)中，反應(yīng)溫度過高或過低都不利于自由基的生成，最終導(dǎo)致共聚物分子量過小或者過大，不利于BLSA分散降粘性能的提高。2.1.4反應(yīng)時間對水煤漿表觀黏度以及穩(wěn)定性影響在原料質(zhì)量配比BL：AM：Na2SO3=1:0.45:0.5、溫度60℃的條件下，考察了反應(yīng)