一種利用工業(yè)纖維廢渣制備木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于生物煉制與生物質(zhì)綜合利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用工業(yè)纖維廢渣制備木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]木質(zhì)素是唯一能從可再生天然資源中取得的芳香族化合物，它作為造紙產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，無毒價廉，是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)用原料的豐富資源。我國木質(zhì)素產(chǎn)品年產(chǎn)量約15萬t，主要為堿法制漿的堿木素和亞硫酸鹽制漿的木質(zhì)素磺酸鹽。由于生產(chǎn)技術(shù)水平低下，絕大部分為粗產(chǎn)品，品種少，性能差，經(jīng)濟價值不高。工業(yè)木素中存在的細(xì)小纖維素等雜質(zhì)會影響木質(zhì)素的應(yīng)用范圍。同時，工業(yè)木素由于分離時發(fā)生了縮合或降解，含量低，組分復(fù)雜，分子量低，分子量分布過寬，物化性能不均一，沒有固定的熔點和穩(wěn)定的玻璃化轉(zhuǎn)變，造成工業(yè)木素幾乎沒有熱塑性，熱塑改性、熔融共混、共聚加工困難，致使木素基產(chǎn)品的研宄和開發(fā)嚴(yán)重受限。在石化資源枯竭、環(huán)境污染加劇的背景下，如何提高木質(zhì)素的附加值并對其有效利用已經(jīng)成為國內(nèi)外的研宄焦點。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種利用工業(yè)纖維廢渣制備木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的工藝。本發(fā)明中由于原料中的半纖維素已經(jīng)被利用，工業(yè)廢渣中的各組分結(jié)構(gòu)的結(jié)合相對松散，在較為溫和的條件下及可得到木質(zhì)素提取液，此提取液具有含糖量低、木質(zhì)素純度高、酚羥基含量高等優(yōu)點，可制備高端木質(zhì)素衍生產(chǎn)品。本發(fā)明采用精密濾袋除雜的方式將木質(zhì)素提取液中的細(xì)小纖維等雜質(zhì)去除，并將不同分子量的木質(zhì)素分級分離，同時根據(jù)不同分子量木質(zhì)素的不同特點制備各型衍生產(chǎn)品，充分挖掘其最大價值:低分子量的木質(zhì)素由于酚羥基含量高，反應(yīng)活性大可替代苯酚制備酚醛樹脂。染料分散劑對耐熱穩(wěn)定性有一定的要求，而分子量較大的木質(zhì)素具有較好的耐熱穩(wěn)定性，可制備高性能染料分散劑。木質(zhì)素減水劑中小分量的木質(zhì)素可以起到引起作用，大分子量的木質(zhì)素具有較強的分散和空間位阻作用；同時炭黑粘結(jié)劑也需要不同分子量的木質(zhì)素。本發(fā)明不僅適用于工業(yè)纖維廢渣中木質(zhì)素的高值化利用，還可為制漿廢液中木質(zhì)素的利用提供思路。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種利用工業(yè)纖維廢渣制備木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的方法，包括如下步驟:
[0006](一 )木質(zhì)素的提取:從工業(yè)纖維木素廢渣中提取木質(zhì)素，得木質(zhì)素提取液；
[0007]( 二)過濾除雜:對木質(zhì)素提取液進行過濾，得木質(zhì)素濾液；
[0008](三)木質(zhì)素的分級分離
[0009](I)將木質(zhì)素濾液濃縮成固含量為20?45%的木質(zhì)素濃縮液，
[0010](2)將部分木質(zhì)素濃縮液進行分子量的分級處理，其中沉淀物為木質(zhì)素I，離心液為木質(zhì)素II ;
[0011](四)木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的制備工藝
[0012](I)將木質(zhì)素1、甲醛、亞硫酸鈉以及環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷的反應(yīng)混合物，于一定溫度下反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素磺酸鹽分散劑；
[0013](2)木質(zhì)素基酚醛樹脂的制備
[0014]將木質(zhì)素I1、苯酚、甲醛和尿素的反應(yīng)混合物，于一定溫度下反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素基酚醛樹脂；
[0015](3)混凝土減水劑和炭黑粘結(jié)劑的制備
[0016]將濃縮液、亞硫酸鈉的反應(yīng)混合物，于一定溫度下反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素減水劑。
[0017]其具體步驟如下:
[0018](一)木質(zhì)素的提取
[0019](I)汽爆預(yù)處理:對工業(yè)纖維木素廢渣進行汽爆處理，汽爆機爆腔5000ml，爆破條件1.5?4Mpa ;爆破時間30?180s ；
[0020](2)調(diào)漿:測定上述工業(yè)纖維木素廢渣經(jīng)汽爆預(yù)處理后所得到的混合物中的水分的含量，并加水調(diào)節(jié)其干基與水比例為1: 5?15 ;
[0021](3)提取:上述調(diào)漿后，加入堿，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中的堿濃度為10?300g/L，將反應(yīng)體系在40?90°C下，攪拌提取0.3?5h ;
[0022](4)渣液分離:提取后進行渣液分離，得木質(zhì)素提取液和濾渣；
[0023]( 二)精密濾袋除雜
[0024]利用孔徑為3?50微米的精密濾袋過濾器去除木質(zhì)素提取液中細(xì)小纖維雜質(zhì)，得木質(zhì)素濾液；
[0025](三)木質(zhì)素的分級分離
[0026](I)將木質(zhì)素濾液濃縮成固含量為20?45%的木質(zhì)素濃縮液，
[0027](2)將木質(zhì)素濃縮液進行分子量的分級處理。
[0028]將部分木質(zhì)素濃縮液打入到帶有攪拌的反應(yīng)釜中，升溫至60?85°C，控制攪拌速度在40rpm以上，調(diào)節(jié)木質(zhì)素濃縮液的pH值為5_9，并通入壓縮空氣，使酸與溶液中的木質(zhì)素混合均勻，加酸結(jié)束后，利用沉降式離心機在600?5000rpm的轉(zhuǎn)速下進行分離，分別收集離心液和沉淀物待用，其中沉淀物為木質(zhì)素I，離心液為木質(zhì)素II ;
[0029](四)木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的制備工藝
[0030](I)染料分散劑的制備
[0031]將木質(zhì)素I與甲醛在75_90°C下反應(yīng)0.5h?3.0h，得羥甲基化木質(zhì)素，然后，再加入的亞硫酸鈉，繼續(xù)反應(yīng)2h?5h，最后，加入環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷將多余酚羥基封閉，經(jīng)噴霧干燥，即得木質(zhì)素磺酸鹽分散劑；木質(zhì)素1、甲醛、亞硫酸鈉的質(zhì)量比為5?30:100:10-30 ;所述環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷的加入量為木質(zhì)素I質(zhì)量的10?30% ;
[0032](2)木質(zhì)素基酚醛樹脂的制備
[0033]將木質(zhì)素I1、苯酚、甲醛和尿素按照質(zhì)量比為1:(1?2):(2?5): (0.1?0.5)的比例加入到帶有攪拌的反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH，并緩慢升溫至60?75°C，反應(yīng)3?5小時，即得木質(zhì)素基酚醛樹脂；
[0034](3)混凝土減水劑的制備
[0035]取濃縮液與亞硫酸鈉在70?80°C、pH為10?14的條件下反應(yīng)2?5h，噴霧干燥，即得木質(zhì)素減水劑，所述濃縮液與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為10%?30%的。
[0036]進一步地，步驟(二)中，所述的精密濾袋的材料為聚丙烯、聚酯或聚四氟乙烯。
[0037]優(yōu)選的是，步驟(二 )中，所述的精密濾袋過濾器的濾壓力為0.1?0.6MPa。
[0038]優(yōu)選的是，步驟(三)中，所述酸溶液為鹽酸、硫酸、磷酸或醋酸中的至少一種。
[0039]本發(fā)明還提供了一種利用工業(yè)纖維廢渣制備木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的方法，包括如下步驟:
[0040](一 )木質(zhì)素的提取:從工業(yè)纖維木素廢渣中提取木質(zhì)素，得木質(zhì)素提取液；
[0041 ] (二)過濾除雜:對木質(zhì)素提取液進行過濾，得木質(zhì)素濾液；
[0042](三)木質(zhì)素的分級分離
[0043](I)將木質(zhì)素濾液濃縮成固含量為20?45%的木質(zhì)素濃縮液，
[0044](2)將部分木質(zhì)素濃縮液進行分子量的分級處理
[0045]在溫度25?35°C、超濾壓力差0.25?0.5MPa的條件下，進行超濾分離操作，并分別收集透過液和留存液待用；
[0046](四)木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的制備工藝
[0047](I)染料分散劑的制備
[0048]將留存液、甲醛、亞硫酸鈉以及環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷的反應(yīng)混合物，于一定溫度下，反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素磺酸鹽分散劑；
[0049](2)木質(zhì)素基酚醛樹脂的制備
[0050]將透過液、苯酚、甲醛和尿素的反應(yīng)混合物，于一定溫度下，反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素基酚醛樹脂；
[0051](3)混凝土減水劑和炭黑粘結(jié)劑的制備
[0052]將濃縮液、亞硫酸鈉的反應(yīng)混合物，于一定溫度下，反應(yīng)一定時間，制得木質(zhì)素減水劑。
[0053]其具體步驟如下:
[0054](一)木質(zhì)素的提取
[0055](I)汽爆預(yù)處理:對工業(yè)纖維木素廢渣進行汽爆處理，汽爆機爆腔5000ml，爆破條件1.5?4Mpa ;爆破時間30?180s ；
[0056](2)調(diào)漿:測定上述工業(yè)纖維木素廢渣經(jīng)汽爆預(yù)處理后所得到的混合物中的水分的含量，并加水調(diào)節(jié)其干基與水比例為1: 5?15 ;
[0057](3)提取:上述調(diào)漿后，加入堿，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中的堿濃度為10?300g/L，將反應(yīng)體系在40?90°C下，攪拌提取0.3?5h ;
[0058](4)渣液分離:提取后進行渣液分離，得木質(zhì)素提取液和濾渣；
[0059]( 二)過濾除雜
[0060]利用孔徑為3?50微米的精密濾袋過濾器去除木質(zhì)素提取液中細(xì)小纖維雜質(zhì)，得木質(zhì)素濾液；
[0061](三)木質(zhì)素的分級分離
[0062](I)將木質(zhì)素濾液濃縮成固含量為20?45%的木質(zhì)素濃縮液，
[0063](2)將木質(zhì)素濃縮液進行分子量的分級處理。
[0064]在濃縮液溫度25?35°C、超濾壓力差0.25?0.5MPa的條件下，利用板框式、管式或中空纖維式超濾器對濃縮液進行超濾分離操作，并分別收集透過液和留存液待用；
[0065](四)木質(zhì)素衍生產(chǎn)品的制備工藝
[0066](I)染料分散劑的制備
[0067]將留存液與其質(zhì)量比為5%?30%的甲醛在75-90°C下反應(yīng)0.5h?3.0h，得羥甲基化木質(zhì)素，然后，再加入與留存液質(zhì)量比為10%?30%的亞硫酸鈉繼續(xù)反應(yīng)2h?5h，最后，加入環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷將多余酚羥基封閉，經(jīng)噴霧干燥，即得木質(zhì)素磺酸鹽分散劑，所述留存液、甲醛、亞硫酸鈉的質(zhì)量比為100:5-30:10-30，所述環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷的加入量為留存液質(zhì)量的1