專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，更具體而言涉及一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿 添加劑的方法。
背景技術(shù)：
水煤漿是一種新型煤基流體燃料，簡(jiǎn)稱(chēng)CWS (Coal Water Slurry),由大約70%的 煤、30%的水和少量(約占1%)化學(xué)添加劑制備而成的固液分散體系，屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。 水煤漿作為一種新型低污染代油燃料，它使煤粉從傳統(tǒng)的固體燃料轉(zhuǎn)化為一種流體燃料， 因而水煤漿像油一樣具有可以泵送、霧化、貯存與穩(wěn)定著火燃燒的特點(diǎn)，具有燃燒效率高、 負(fù)荷易調(diào)控、節(jié)能和環(huán)境效益好等顯著優(yōu)點(diǎn)。總體來(lái)說(shuō)，將水煤漿作為可替代石油的潔凈煤 技術(shù)，對(duì)于發(fā)揮中國(guó)的煤炭資源優(yōu)勢(shì)具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍是以煤炭為主，但煤炭在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中會(huì)造成環(huán)境污染，因此， 發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)勢(shì)在必行，而水煤漿作為一種新型流體燃料，顯示出了明顯的效益。1、代油效益兩噸水煤漿可代一噸油。由于水煤漿與燃油在相同熱值下相比，其價(jià) 格僅為重油的1/2左右。2、節(jié)能效益水煤漿燃燒效率高，污染少。水煤漿可以代煤、代氣、代油在不同種類(lèi) 的爐窯里進(jìn)行燃燒，燃燒效率可達(dá)99%以上，據(jù)測(cè)算，鍋爐燒天然氣的成本約是燒油的2倍， 是燒水煤漿的3倍。3、環(huán)境效益經(jīng)環(huán)保檢測(cè)，水煤漿燃燒后的煙塵、SO2、氮氧化物的排放均符合國(guó)家 排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的環(huán)境效益。4、綜合利用效益水煤漿技術(shù)可以改善煤礦的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)外水煤漿添加劑的發(fā)展方向主要有采用較高聚合度萘磺化甲醛縮合物 與有機(jī)磷酸鹽和有機(jī)羧酸鹽復(fù)配；控制分子量，使丙烯酸和丙烯酸酯發(fā)生共聚；用馬來(lái)酸、 衣康酸等與苯乙烯進(jìn)行共聚并進(jìn)行磺化?，F(xiàn)階段，性能優(yōu)異的水煤漿添加劑大多采用石油 產(chǎn)品合成，其生產(chǎn)成本維持在較高水平。若能充分利用自然界中資源豐富的木質(zhì)素，從分子 水平研究木質(zhì)素結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并結(jié)合各種煤的不同性質(zhì)對(duì)木質(zhì)素的官能團(tuán)進(jìn)行 改性，使其有利于煤粒的分散；篩選利用其他助劑，彌補(bǔ)木質(zhì)素性能上的不足，使之出現(xiàn)協(xié) 同效應(yīng)，這將使得木質(zhì)素在制造廉價(jià)且性能優(yōu)異的水煤漿添加劑方面將大有可為，可以達(dá) 到變廢為寶的目的。具有實(shí)用價(jià)值的高質(zhì)量水煤漿要求具備高濃度、低粘度、良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。 水煤漿添加劑是水煤漿制備中不可缺少的表面活性劑，是制備水煤漿技術(shù)的關(guān)鍵。因?yàn)槊? 水界面相容性差，不加入添加劑很難制備成穩(wěn)定分散和高濃度水煤漿。水煤漿添加劑實(shí)際 上是一種界面改性劑，可以改善煤表面潤(rùn)濕性，它吸附在煤粒表面，大大改善煤/水界面性 質(zhì)，使煤粒能均勻分散于水中，很好地改善煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的水煤漿添加劑有以下幾種類(lèi)型陽(yáng)離子型表面活性劑、陰離子型表面活性 劑和非離子型表面活性劑。大多陽(yáng)離子型表面活性劑是由陰離子型表面活性劑合成而來(lái)，成本高；并且煤表面的負(fù)電性，少量陽(yáng)離子型表面活性劑不足以改善煤表面潤(rùn)濕性，故并不 常用。陰離子型的水煤漿分散劑有
①烯烴磺酸鹽系列對(duì)低灰水煤漿同時(shí)具有良好的減粘及穩(wěn)定作用，通過(guò)控制其分 子量可以同時(shí)兼顧水煤漿的流變性和穩(wěn)定性，甚至可以免去其他穩(wěn)定劑的加入，但是價(jià)格較高。②木質(zhì)素磺酸鹽系列木質(zhì)素磺酸鹽在以非石油化學(xué)品制造的表面活性劑中是 相當(dāng)重要的一類(lèi)。它最大的優(yōu)點(diǎn)是原料豐富、價(jià)格便宜，而且制漿穩(wěn)定性較好，析水量少，只 產(chǎn)生軟沉淀，缺點(diǎn)是制漿粘度較大，流型較粗糙，所以常和其他分散劑復(fù)配使用。但復(fù)配法 不能改變木質(zhì)素磺酸鹽的親水、親油基團(tuán)及其表面活性。③腐植酸鹽及磺化腐植酸鹽系列此類(lèi)分散劑的許多特點(diǎn)和木質(zhì)素相似，但其 分散性更佳，可單獨(dú)使用，其主要缺點(diǎn)是漿的穩(wěn)定性差。④各類(lèi)取代基聚萘磺酸鹽系列此類(lèi)分散劑分散性好、降粘效果好、漿流型好，但 漿穩(wěn)定性差，容易析水產(chǎn)生硬沉淀，而且價(jià)格偏高。非離子型的水煤漿分散劑多為聚合度不同的環(huán)氧乙烷聚合物。非離子型表面活性 劑的共同點(diǎn)是它們不僅可用作分散劑，同時(shí)又能兼作穩(wěn)定劑，但因其價(jià)格昂貴而尚未被廣 泛采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法。該方法 使水煤漿成為一種新型煤基潔凈燃料，具有清潔性、節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，得到了普遍的 關(guān)注和推廣應(yīng)用。但是，水煤漿的性能受多種因素的影響，其中添加劑是煤成漿的關(guān)鍵因 素，而添加劑費(fèi)用在制漿成本中僅次于煤炭費(fèi)用，對(duì)水煤漿成本有著重要影響。水煤漿生產(chǎn) 目前面臨的最大問(wèn)題是添加劑費(fèi)用太高，以及添加劑普適性較差。本課題的目的在于利用 來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉的酶解木質(zhì)素開(kāi)發(fā)一種普適性好，成本低的水煤漿分散劑，既充分利用 了可再生資源，又能降低水煤漿的成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，是利用酶解木質(zhì)素、亞硫酸 氫鈉、焦亞硫酸氫鈉、丙酮和甲醛為原料制備酶解木質(zhì)素-磺化丙酮_甲醛縮聚物(LSAF)， 將LSAF與十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉的表面活 性劑復(fù)配混合，配制得到水煤漿添加劑。酶解木質(zhì)素是采用溶劑法從含有木質(zhì)素組分的生物質(zhì)原料直接提取或從木片、竹 子、草木秸稈等生物質(zhì)原料酶解制備乙醇、功能性多糖或生物天然氣的殘?jiān)刑崛〉玫降?天然高分子材料。其具體步驟為
1)將6-8份的亞硫酸氫鈉和11-13份焦亞硫酸氫鈉和135-145份的去離子水加入裝 有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中，在40-50°C恒溫水浴加熱，攪 拌，使其溶解；
2)然后滴加25-35份丙酮；在40-55°C反應(yīng)0.5 — 1. Oh ；
3)加入5-8份的酶解木質(zhì)素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)1.0 — 1. 5h ；
4)用35-55%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH值為8.5-10. 5，滴加80-100份含量為37 %的
4甲醛，滴加過(guò)程反應(yīng)溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在85-951左右繼續(xù)反應(yīng)2.5 — 3. 5h，最終獲得固含量約為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物的深紅色溶液；
5)將0. 6% -1. 0%的酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)，與總量為0. 5-1. 2% 的十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉等表面活性劑中的 一種或多種混合、復(fù)配，制得水煤漿添加劑。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是
1.本發(fā)明采用的酶解木質(zhì)素是直接從生物質(zhì)原料用溶劑法提取或從生物煉制制備生 物天然氣、功能性多糖或生物酒精的殘?jiān)胁捎萌軇┓ǚ蛛x提取的木質(zhì)素，提取過(guò)程沒(méi)有 經(jīng)過(guò)高溫、高壓等工序，較好地保留了天然木質(zhì)素的化學(xué)活性，得到的木質(zhì)素純度高，其灰 分含量小于3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于造紙工業(yè)得到的木質(zhì)素磺酸鈣或堿木素。溶劑型木質(zhì)素的原料可 以利用農(nóng)林廢棄物或生物質(zhì)煉制產(chǎn)業(yè)的廢棄殘?jiān)?，制造成本較低，同時(shí)又能有效利用這些 廢棄物，有利于環(huán)境保護(hù)。2.以酶解木質(zhì)素為原料，合成改性酶解木質(zhì)素表面活性劑(LSAF)，制備水煤漿添 加劑。利用LSAF作水煤漿添加劑具有原料來(lái)源較廣，價(jià)廉易得，屬?gòu)U物利用，減少環(huán)境污染 等優(yōu)點(diǎn)。將LSAF作為分散劑運(yùn)用于水煤漿體系，LSAF具有性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率 高，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)木質(zhì)素磺酸鹽分散劑相比，LSAF引入了磺酸基，醛基等基團(tuán)， 降低煤粉表面張力，增加位阻效應(yīng)，克服了制漿粘度大的缺點(diǎn)。3.本發(fā)明制得的LSAF可以和其他類(lèi)型表面活性劑相容，十二烷基苯磺酸鈉(DBS) 中一S03Na是極性的親水基團(tuán)，右邊是非極性的疏水基團(tuán)，親水基團(tuán)定向排列，在煤表面吸 附了水分子，從而使得煤表面變?yōu)橛H水性，使煤粒之間相互隔離，使得水煤漿的穩(wěn)定性提 高。聚乙烯醇(PVA)添加到水煤漿中，可以改善水化膜的性能，提高煤粒與水間的黏著力。 三聚磷酸鈉是一種無(wú)機(jī)物表面活性劑，能軟化硬水，使懸浮液變成溶液，提高流動(dòng)性。羧甲 基纖維素鈉可作為穩(wěn)定劑，增稠劑。添加到水煤漿體系中，可以提高水煤漿的穩(wěn)定性。酶解 木質(zhì)素表面活性劑(LSAF)與十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、以及羥甲基纖維素鈉等 表面活性劑的復(fù)配，制備固含量將近70%的水煤漿具有高穩(wěn)定性，低粘度和改善了水煤漿 的流動(dòng)性。
具體實(shí)施例方式原料與儀器設(shè)備
酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的合成所的原料酶解木質(zhì)素(EHL)，按照程賢 甦等人的發(fā)明專(zhuān)利(酶解木質(zhì)素的分離提取方法，國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利號(hào)ZL200510099747.8)制 備；木質(zhì)素磺酸鈣廣州造紙廠提供；堿木素山東泉林紙業(yè)集團(tuán)提供；亞硫酸氫鈉，焦亞硫 酸氫鈉分析純，天津福晨化學(xué)試劑廠；丙酮，氫氧化鈉，煤粉泉州騰龍煤炭有限公司；分 析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。主要儀器及設(shè)備
攪拌器JJ_1，常州國(guó)華電器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋XMT-DA，余姚市數(shù)顯儀器 儀表有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9036A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；傅里葉 紅外光譜儀FTIR-8400S，日本島津公司；旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)DV3+，Bookfield公司。球磨機(jī) VFD-F500，杭州捷拓機(jī)電設(shè)備有限公司。
酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑制備工藝
1)將6-8份的亞硫酸氫鈉和11-13份焦亞硫酸氫鈉和135-145份的去離子水加入裝 有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中，在40-50°C恒溫水浴加熱，攪 拌，使其溶解；
2)然后滴加25-35份丙酮；在40-55°C反應(yīng)0.5 — 1. Oh ；
3)加入5-8份的酶解木質(zhì)素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)1.0 — 1. 5h ；
4)用35-55%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH值為8.5-10. 5，滴加80-100份含量為37%的 甲醛，滴加過(guò)程反應(yīng)溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在85-951左右繼續(xù)反應(yīng)2.5 — 3. 5h，最終獲得固含量約為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物的深紅色溶液；
5)將0.6% -1. 0%的酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)與總量為0. 5-1. 2% 的十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉等表面活性劑中的 一種或多種混合、復(fù)配，制得水煤漿添加劑，用于配制固含量68-70%的水煤漿。煤粉和水煤漿的制備
煤粉的制備將粉碎后的煤粉過(guò)20目篩，并于恒溫干燥箱在105°C干燥24h ；然后，將 干燥后的煤粉放入球磨機(jī)干磨一定時(shí)間后，過(guò)60目篩，獲得制備水煤漿的煤粉。水煤漿的制備稱(chēng)取一定量的水煤漿添加劑(約1%)，加入定量的水(約30%)使其 完全溶解；在攪拌的條件下，逐漸加入定量的煤粉(約70%)，用攪拌器快速攪拌20min后， 獲得水煤漿實(shí)驗(yàn)樣品。水煤漿性能分析水煤漿的粘度采用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)定，用64#轉(zhuǎn)子在lOOr/min 下測(cè)試；水煤漿的流動(dòng)性用目測(cè)流動(dòng)性來(lái)表示；水煤漿穩(wěn)定性用靜止析水法來(lái)表征；用落 棒法來(lái)觀察水煤漿的沉淀情況。
實(shí)施例1 將6. 50g亞硫酸氫鈉和11. 87g焦亞硫酸鈉及137. OOg水加入裝有電動(dòng)攪拌 器、溫度計(jì)、滴液漏斗、和回流冷凝管的四口燒瓶中，在45°C恒溫水域加熱，攪拌，使其溶解； 然后滴加29. OOg丙酮，控制溫度不超過(guò)50°C ；在45°C反應(yīng)0. 5h后，加入5. OOg酶解木質(zhì)素， 磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)Ih后，用40%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH=9. 0，滴加89. OOg(固含 量為37%)的甲醛，滴加中溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在90°C左右繼續(xù)反應(yīng)3h， 即得固含量約為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)的深紅色溶液。用本實(shí) 驗(yàn)得到的酶解木質(zhì)素_磺化丙酮_甲醛縮聚物添加0. 7%，直接配制成固含量69. 的水 煤漿，水煤漿的粘度1472 ( mPa · s)，靜置24h無(wú)沉淀；72h后析水。用本實(shí)驗(yàn)得到的酶 解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物添加0. 7%，另外與0. 05%羧甲基纖維素鈉、0. 2%十二 烷基苯磺酸鈉以及三聚磷酸鈉復(fù)配制成固含量68. 9%的水煤漿，水煤漿粘度1182 ( mPa · s)，靜置30天無(wú)析水無(wú)沉淀。
實(shí)施例2 將5. 90g亞硫酸氫鈉和13. 12g焦亞硫酸鈉及140. OOg水加入裝有電動(dòng)攪拌 器、溫度計(jì)、滴液漏斗、和回流冷凝管的四口燒瓶中，在50°C恒溫水域加熱，攪拌，使其溶解； 然后滴加30. OOg丙酮，控制溫度不超過(guò)50°C ；在45°C反應(yīng)0. 5h后，加入5. OOg酶解木質(zhì) 素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)Ih后，用40%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH=9. 8，滴加90. OOg (固含量為37%)的甲醛，滴加中溫度不超過(guò)78°C。滴加甲醛結(jié)束后，在90°C左右繼續(xù)反應(yīng)3h，即的固含量約為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)的深紅色溶液。用本 實(shí)驗(yàn)得到的酶解木質(zhì)素-磺化丙酮_甲醛縮聚物添加0. 7%，另外與0. 05%羧甲基纖維素 鈉、0. 十二烷基苯磺酸鈉以及0.. 三聚磷酸鈉復(fù)配制成固含量69. 3%的水煤漿，水 煤漿粘度1260 ( mPa · s)，靜置30天無(wú)析水無(wú)沉淀。
實(shí)施例3 將8. 50g亞硫酸氫鈉和11. 35g焦亞硫酸鈉及138. OOg水加入裝有電動(dòng)攪拌 器、溫度計(jì)、滴液漏斗、和回流冷凝管的四口燒瓶中，在45°C恒溫水域加熱，攪拌，使其溶解； 然后滴加30. OOg丙酮，控制溫度不超過(guò)50°C ；在45°C反應(yīng)0. 5h后，加入5. 50g酶解木質(zhì) 素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)Ih后，用40%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH=9. 5，滴加90. OOg (固含量為37%)的甲醛，滴加中溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在90°C左右繼續(xù)反應(yīng) 3h，即的固含量約為31%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)的深紅色溶液。用本 實(shí)驗(yàn)得到的酶解木質(zhì)素-磺化丙酮_甲醛縮聚物添加0. 7%，另外與0. 05%羧甲基纖維素 鈉、0. 2%十二烷基苯磺酸鈉以及0.. 聚乙烯醇復(fù)配制成固含量68. 9%的水煤漿，水煤 漿粘度(mPa · s)，靜置30天無(wú)析水無(wú)沉淀。
對(duì)比實(shí)施例1.將6. 50g亞硫酸氫鈉和11. 87g焦亞硫酸鈉及137. OOg水加入裝有電 動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗、和回流冷凝管的四口燒瓶中，在45°C恒溫水域加熱，攪拌，使 其溶解；然后滴加29. OOg丙酮，控制溫度不超過(guò)50°C ；在45°C反應(yīng)0. 5h后，加入5. OOg酶 解木質(zhì)素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)Ih后，用40%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH=9. 0，滴加 89. OOg (固含量為37%)的甲醛，滴加中溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在90°C左右 繼續(xù)反應(yīng)3h，即得固含量約為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)的深紅色溶 液。用本實(shí)驗(yàn)得到的木質(zhì)素磺酸鈣-磺化丙酮-甲醛縮聚物添加0.7%，直接配制成固含 量69. 1 %的水煤漿，水煤漿的粘度782 ( mPa · s)，靜置24h后析水、沉淀。，添加木質(zhì)素 磺酸鈣-磺化丙酮-甲醛縮聚物1. 0%，再與0. 05%羧甲基纖維素鈉、0. 2%十二烷基苯磺 酸鈉以及0.. 三聚磷酸鈉復(fù)配制成固含量70%的水煤漿，水煤漿粘度987 ( mPa · s)， 靜置72h析水、沉淀。
對(duì)比實(shí)施例2 將6. 50g亞硫酸氫鈉和11. 87g焦亞硫酸鈉及137. OOg水加入裝有電動(dòng) 攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗、和回流冷凝管的四口燒瓶中，在45°C恒溫水域加熱，攪拌，使其 溶解；然后滴加29. OOg丙酮，控制溫度不超過(guò)50°C ；在45°C反應(yīng)0. 5h后，加入5. OOg堿木質(zhì) 素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)Ih后，用40%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH=9-10，滴加89. OOg (固含量為37%)的甲醛，滴加中溫度不超過(guò)80°C。滴加甲醛結(jié)束后，在90°C左右繼續(xù)反 應(yīng)3h，即的固含量約為30%堿木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物的深紅色溶液。用本實(shí)驗(yàn) 得到的酶解木質(zhì)素_磺化丙酮_甲醛縮聚物添加0. 7%，另外與0. 05%羧甲基纖維素鈉、 0. 2%十二烷基苯磺酸鈉以及0. . 三聚磷酸鈉復(fù)配制成固含量70%的水煤漿，水煤漿粘 度1457 ( mPa · s)，靜置3天無(wú)析水無(wú)沉淀，靜置7天，出現(xiàn)少量軟沉淀。上述實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例結(jié)果表明，酶解木質(zhì)素和傳統(tǒng)造紙工業(yè)得到的木質(zhì)素 磺酸鈣、堿木質(zhì)素不同，可以直接合成酶解木質(zhì)素或其衍生物一磺化丙酮一甲醛縮聚產(chǎn)物 (LSAF)，LSAF的分子中既有親水性基團(tuán)一SO3Na,Ar — OH和疏水性基團(tuán)芳香烴基。LSAF的
7這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)降低煤粉表面張力，增加位阻效應(yīng)，使得煤粒懸浮在水中。其具體作用體 現(xiàn)在
1.疏水基團(tuán)與煤粉表面相結(jié)合，而親水基團(tuán)一SO3Na, Ar—OH等定向排列，把水分子吸 附在煤的表面，從而使得煤表面的親水性增強(qiáng)，使煤粒相互隔開(kāi)，減少相互間的阻力，達(dá)到 降低粘度的目的。2. LSAF中的一SO3H, —CHO基團(tuán)具有較強(qiáng)的吸電子能力，易與煤粒表面的含氮， 含氧極性官能團(tuán)等形成氫鍵，通過(guò)氫鍵使得LSAF在煤粒表面的吸附作用增強(qiáng)，提高煤粒表 面的親水性，降低水煤漿的粘度，有利于提高其穩(wěn)定性。3. LSAF的分子量較大，有較長(zhǎng)的親水鏈，可以形成較強(qiáng)的空間隔離位阻，降低粘 度，提高煤粒懸浮的穩(wěn)定性。4.酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)可以和其他類(lèi)型表面活性劑相容， 通過(guò)與十二烷基苯磺酸鈉、PVA以及羥甲基纖維素鈉等表面活性劑的復(fù)配，制備的水煤漿具 有較高穩(wěn)定性，較低粘度，改善了水煤漿的流動(dòng)性。
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權(quán)利要求
一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，其特征在于該方法利用酶解木質(zhì)素、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸氫鈉、丙酮和甲醛為原料制備酶解木質(zhì)素 磺化丙酮 甲醛縮聚物(LSAF)，將LSAF與十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉表面活性劑復(fù)配混合，配制得到水煤漿添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，其特征在于 所述的酶解木質(zhì)素是采用溶劑法從含有木質(zhì)素組分的生物質(zhì)原料直接提取或從木片、竹 子、草木秸稈生物質(zhì)原料酶解制備乙醇、功能性多糖或生物天然氣的殘?jiān)刑崛〉玫降奶?然高分子材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，其特征在于 該方法利用酶解木質(zhì)素、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸氫鈉、丙酮和甲醛為原料經(jīng)過(guò)縮合聚合反應(yīng) 制備酶解木質(zhì)素_磺化丙酮_甲醛縮聚物(LSAF)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，其特征在于 把酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)與十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚 磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉表面活性劑中的一種或多種混合、復(fù)配，制得水煤漿添加劑。 一種權(quán)利要求1、2、3所述的酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法，制備方法 的具體步驟為1)將6-8份的亞硫酸氫鈉和11-13份焦亞硫酸氫鈉和135-145份的去離子水加入裝 有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中，在40-50°C恒溫水浴加熱，攪 拌，使其溶解；2)然后滴加25-35份丙酮；在40-55°C反應(yīng)0.5 — 1. Oh ；3)加入5-8份的酶解木質(zhì)素，磺化過(guò)程有明顯的放熱；反應(yīng)1.0 — 1. 5h ；4)用35-55%的氫氧化鈉溶液調(diào)至PH值為8.5-10. 5，滴加80-100份含量為37%的甲 醛，滴加過(guò)程反應(yīng)溫度不超過(guò)80°C;滴加甲醛結(jié)束后，在85-95°C繼續(xù)反應(yīng)2. 5 一 3. 5h，最 終獲得固含量為30%酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物的深紅色溶液；5)將0.6% -1. 0%的酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)，與占水煤漿總重量 0. 5-1. 2%的十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、三聚磷酸鈉以及羥甲基纖維素鈉等表面 活性劑中的一種或多種混合、復(fù)配，制得水煤漿添加劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的方法。該方法利用酶解木質(zhì)素利用酶解木質(zhì)素?fù)碛械幕瘜W(xué)活性，直接與亞硫酸氫鈉、偏重亞硫酸氫鈉、丙酮和甲醛發(fā)生縮聚反應(yīng)，制備酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)。酶解木質(zhì)素-磺化丙酮-甲醛縮聚物(LSAF)和其他類(lèi)型表面活性劑相容，通過(guò)與十二烷基苯磺酸鈉、PVA以及羥甲基纖維素鈉等表面活性劑的復(fù)配，制備的水煤漿具有較高穩(wěn)定性，較低粘度，改善了水煤漿的流動(dòng)性。木質(zhì)素替代部分石油化工原料制備改性高分子材料，既降低高分子材料的成本，又可以節(jié)省石油化工原料的消耗，將會(huì)產(chǎn)生重大的社會(huì)效益；并且酶解木質(zhì)素為原料制備水煤漿添加劑的加工工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，效果良好。
文檔編號(hào)C10L1/12GK101921639SQ20101026495
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月28日
發(fā)明者方潤(rùn), 程賢甦 申請(qǐng)人:福州大學(xué)