竹浆黑液改性制取水煤浆添加剂的研究.docx

竹浆黑液改性制取水煤浆添加剂的研究*
杨磊，谢燕，陈前林，敖先权，李前均
(贵州大学化学与化工学院，贵阳550025)
摘要：利用竹浆黑液（BL）直接磺化接枝丙烯酰胺（AM）制备出水煤浆添加剂（BLSA），优化了BLSA合成工艺条件；研究了BLSA对贵州无烟煤水煤浆成浆性能的影响。结果表明：原料质量配比BL：AM：Na2SO3=1:0.45:0.5，温度60 ℃、反应时间8 h时，合成得到的BLSA与原料BL相比，在磺化度、相对分子质量、水煤浆的分散降黏和稳定性能上，BLSA均有显著提高；在BLSA干物质添加的质量分数为0.8 %时，配制浓度为62 %的无烟煤水煤浆的表观黏度达到最低，为139.2 mPa.s，稳定性也达到最好。
关键词：竹浆黑液；磺化；接枝共聚；水煤浆添加剂基金项目:贵州省科技厅重大应用基础研究项目（黔科合JZ字[2014]2004）。

StudyofCWSAdditiveModifiedByBambooPulpBlackLiquor*
YANGLei，XIEYan，CHENQian-lin，AOXian-quan，LIQian-jun
(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)
Abstract:Bamboopulpblackliquor(BL)aresulfonatedandgraftcopolymerwithacrylamide(AM)preparingthecoalwaterslurryaddition(BLSA)，optimumthesynthetizetechologyreactionofBLSA，andstudiedtheeffectofBLSAontheGuiZhouanthraciteslurryproperties.Itisfoundthereactioncontidionisundera1:0.45:0.5massratioofbamboopulpblackliquid/sodiumsulfiteanhydrous/arcylamideat60 ℃for8 h，andtheBLSAarebetterthanBLindegreeofsulfonation、relativemolecularmassanddispersivity、viscosityreduction、stabilityofcoalwaterslurry.Thelowestapparentviscosityare139.2 mPa.scouldbefoundwhentheBLSAaddedwith0.8 %in62 %coalwaterslurry，andthecoalwaterslurryhaveadvantagewithwellstability.
Keywords：bamboopumpblackliquor；sulfonate；graftcopolymer；coalwaterslurryadditive

0 引言水煤浆是一种新型的洁净环保煤基流体燃料，是由一定粒度组成的煤(约60 %-70 %)、水(约30 %-40 %)和少量添加剂(约1 %)制备而成。添加剂可使得憎水的煤颗粒在水中分散，并在高的煤粉浓度时仍保持低黏度、良好的流动性和稳定性，是制备水煤浆的关键[1]。
造纸黑液是中国主要环境污染源之一，但黑液中也含有大量可回收再利用资源：黑液中大约有30 %-35 %的无机物，主要是氢氧化钠以及各种钠盐；有65 %-70 %的有机物质，主要是木质素、糖类和低分子化合物等[2]。这些物质都具有表面活性功能，因此可直接利用黑液作为水煤浆添加剂。但黑液中有机物分子结构复杂、分子量分布不均、有效官能团含量低，使得其分散能力较差，大大限制了它的应用性能。目前，国内外对黑液制取水煤浆添加剂的研究主要集中在木质素提取、磺化和改性[3]，以增强其分散性，但提取木质素后的废液仍然存在环境污染问题，无法实现废水的“零排放”；另外，为了提高、调整木质素的分子量以获得高分散性，文献中多采用甲醛缩合的方法[4-5]，而甲醛毒性较大，也有直接使用黑液进行磺化改性[5-6]，但是研究尚少。
针对上述问题，本文直接对竹浆黑液进行磺化，并与丙烯酰胺单体进行接枝共聚，制得高磺化度、较高分子量的改性竹浆黑液水煤浆添加剂BLSA，研究了添加剂的合成工艺，得到最优工艺条件；研究了改性添加剂与贵州无烟煤制成煤浆的成浆性和稳定性，探索竹浆黑液制备水煤浆添加剂的可行性，为竹浆黑液的资源化利用以及黑液水煤浆添加剂的工业应用打下基础。
1 实验部分
1.1 原料
实验所用竹浆黑液取自贵州某纸浆企业，pH=12，固形物35.2 %，成分分析如表1；煤样采