木质素类絮凝剂的合成及应用研究_郭建欣

第卷第期年月造纸化学品刊印扮岛木质素类絮凝剂的合成及应用研究郭建欣',朱虹',齐之揩'宁夏大学化学化工学院,宁夏银川宁夏大学资产管理处,宁夏银川宁夏大学能源化工重点实验室,宁夏银川摘要木质素是植物纤维的重要组成和构成造纸黑液污染的主要成分,来源丰富,理化特性良好。将其改性后作为絮凝剂,具有充分利用资源和高效治理废水的双重意义。该文对木质素阳离子型、阴离子型及两性型絮凝剂的不同改性方法及应用效果进行了探讨,认为木质素絮凝剂的研究利用具有很好的经济效益和发展前景。关键词木质素改性水处理剂应用中图分类号文献标识码文章编号一归一一一一',扩,一岁叮以呼咭,邵,,动负几邵动,,丁理卿以,邵,,即,,,叮,即脚、月,'咨阜造纸工业排放的黑液含大量木质素,在自然条件下难降解,若不进行处理直接排放将造成严重污染。黑液资源化利用特别是制备絮凝剂的研究近年来成为热点。木质素是一类无定型、具有巨大网状空间结构的高分子,由种不同类型的苯丙烷单体通过脱氢聚合生成的无定形三维聚合物。这类苯丙烷单体为对轻基苯丙基、愈疮木基及紫丁香基单元如图,。木质素的反应活性不大,在工业上直接应用的范围很小。但因其结构中含有一定数量的芳香基、醇轻基、拨基、酚经基、甲氧基、梭基、醚键和共扼双键早。愈创木基苯丙烷单元紫丁香基苯丙烷单元对经基苯丙烷单元图木质素的种基本结构等活性基团,可发生卤化、硝化、磺化、酚化、接枝共聚收稿日期一一修回基金项目宁夏大学科学研究基金资助刀旧一第期郭建欣,等木质素类絮凝剂的合成及应用研究和氧化还原等反应,由此改善其亲水性、反应活性等匡,〕。木质素本身可以作为絮凝剂〔村〕,但平均相对分子质量低,活性吸附点少,絮凝性能差,改性可改变木质素的空间构型、增大相对分子质量及引进具有絮凝性能的官能团,以提高絮凝能力。阳离子型木质素类絮凝剂木质素接枝共聚改性木质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等种类型居多。木质素与烯类单体的游离基接枝共聚反应,研究得最多的是木质素与丙烯酞胺的反应,因为丙烯酞胺在这,些单体中活性最大,所用引发体系包括高价饰盐硝酸饰钱、硫酸钵馁、高锰酸钾、过氧化氢、光引发、电化学和辐射引发等。在碱性条件下,碱木质素的酚轻基可与环氧丙烷、环氧乙烷、卤化烷烃以及工业试剂卤化烷发生醚化,侧链轻基也发生醚化接枝反应。李爱阳等采用木质素磺酸盐与丙烯酞胺接枝共聚合成了一种木质素接枝共聚物,用这种改性木质素磺酸盐处理电镀废水,当其用量为,控制在一,絮凝时间为,在室温的条件下,可使电镀废水中的,、,·、,和,去除率分别达到、、和以上。王晓红等用多扩多作为引发剂进行接枝反应,结果发现`,。用量为一,,反应温度为℃,丙烯酞胺用量为,此条件下的改性产物可作为优良絮凝剂〔。等利用亚硫酸制浆废液中的木质素磺酸盐,采用种季馁型阳离子单体,种接枝共聚方法,得到阳离子型木质素,并将其用于纸浆污泥和污水的处理。木质素胺化改性曼尼希反应曼尼希反应是指胺类化合物伯胺、仲胺或氨和氨基酸等与醛类甲醛、乙醛和糠醛等和含有活泼氢原子的化合物进行缩合时,其苯环上酚轻基的邻位和对位以及侧链上的拨基的位上的氢原子较活泼,容易与醛和胺发生反应,从而生成木质素胺。该反应可以在水相通常为碱性水溶液、有机相如醇类、二氧六环等以及水和有机溶剂的混合体系中进行。一般在常压下反应,温度为一℃。醛类和胺类物质的投料量取决于木质素中酚轻基的含量可以采用紫外差式分析法和电导滴定法测定,一般是原料木质素量的一倍。醛类与胺类的投料比的增加会导致木质素的交联。等将木质素在高温经碱处理脱去甲基以增加酚轻基,然后经甲醛、金属盐氧化、双官能团或三官能团的烷基化剂如二卤代烷、环氧氯丙烷、端基为卤代基的聚氧乙烯和双环氧化合物交联后,与多胺、醛反应,得到木质素胺阳离子絮凝剂。实验表明,该絮凝剂具有良好的絮凝与脱色效果〔'。杨林等利用制浆造纸工业中的副产物碱木质素为原料,与甲醛和脉发生曼尼希反应,制得改性木质素除油絮凝剂。实验结果表明,处理含油废水的用量少,且其絮凝性能明显优于聚丙烯酞胺、聚合氯化铝和聚合硫酸铁等高分子絮凝剂〔”〕。焦艳华等以造纸黑液碱木质素为原料,用甲醛和短碳链脂肪多胺进行曼尼希改性反应,生成阳离子絮凝剂。结果表明在一定条件下,此絮凝剂对活性染料废水的脱色率可达,对烷基苯磺酸钠的去除率达'〕。木质素交联改性木质素的游离酚轻基与双官能团或叁官能团化合物可发生交联反应。当这种产物溶解在水介质中后,能形成一种疏松的柔软分子,从而增加木质素分子吸附和捕捉悬浮液中细小固体粒子或胶体粒子的面积,提高了絮凝效果。用碱处理木质素来增加酚基,再胺烷化增加链长,然后用双酷试剂交联,最后得到阳离子表面活性剂,用其处理染料废水获得了良好的效果〔”〕。等通过甲醛交联木质素,再与反应,得到阳离子木质素〔'。刘德