木质素磺酸钠制备方法及应用范围的可行性研究

第一节  木质素磺酸钠的简介

木质素磺酸的钠盐即为木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，阴离子型表面活性剂。具有很强的分散能力，适于将固体分散在水介质中。由于分子量和官能团的不同而具有不同程度的分散性，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组织结构上存在各种活性基，因而能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用。在工业上，木质素磺酸钠广泛地用作分散剂和润湿剂。印染工业中使用的分散剂-NNO 即是以木质素磺酸钠为主要原料复配的。（可行性研究）

第二节 木质素磺酸钠的制备方法

一般有两种：

1）将木质素磺酸钙经过离子交换；

2）在制浆的过程中，用碳酸钠或是氢氧化钠，取代氧化钙或是氢氧化钙。这种方法比较少见，因为碳酸钠或是氢氧化钠的价格通常高于氧化钙或是氢氧化钙。

用造纸厂的纸浆废液为原料，一般有三种制备方法。

1.亚硫酸氢钙制浆法的纸浆废液中所含有的亚硫酸盐或硫酸氢盐直接与木质素分子中的羟基结合生成木质素磺酸盐。往废液中加入10%的石灰乳，在（95±2）℃下加热30 min。将钙化液静置沉降，沉淀物滤出，水洗后加硫酸。过滤，除去硫酸钙。然后往滤液中加入Na2CO3，使木质素磺酸钙转成磺酸钠。反应温度以90 ℃为宜，反应2 h后，静置，过滤除去硫酸钙等杂质。滤液浓缩，冷却结晶得产品。

2.以碱液制浆所得造纸废液为原料。首先往废液中加入浓硫酸50%左右，搅拌4～6 h。然后用石灰乳，经沉降，过滤，打浆，酸溶，加碳酸钠转化，浓缩，干燥得产品

3.用草类制浆法所得废液为原料。方法同2。

第三节 木质素磺酸钠的作用机理

减水剂多数为表面活性剂。因此，木质素磺酸钠的作用机理就是表面活性作用。表面活性剂加入水溶液中后，能降低水的表面张力(水—气相)和界面张力(水—固相)。表面活性剂分子具一般有亲水和憎水两个基团。憎水基团是各种烷基或烷芳基；亲水基团一般是能离解出离子的盐类。根据亲水基团所离解出离子的不同，表面活性剂可分为：阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂;两性表面活性剂;非离子表面活性剂。

混凝土中加入减水剂木质素磺酸钠后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒的表面，亲水基团指向水溶液，组成了单分子或多分子的吸附膜，使水泥颗粒因表面相同电荷相互排斥而被分散，从颗粒间释放出多余的水分，以达到减水的目的。与此同时，由于降低了水的表面张力以及水泥颗粒间的界面张力，在保持同样流动度的情况下，相应减少用水量，从而也起到减水的作用。减水剂可大幅度地降低混凝土的水化，降低孔隙率，增加混凝土密实性，从而大大提高混凝土的强度和抗渗性。

木质素磺酸盐是分子量为1000～30000的天然高分子化合物。它由生产纸浆的下脚料经发酵提取酒精以后，再用碱中和而成，主要有木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等，其中应用最广的木质素磺酸钙就是用亚硫酸纸浆废液制成的。这种减水剂原料来源丰富，制造工艺简单，价格低廉，在国内应用较普遍，约占减水剂总产量的80%。但其效果不太好，有引气、缓凝作用，属于普通减水剂，与早强剂复合使用效果较好。

第四节 木质素磺酸钠的应用范围

木质素磺酸钠(木钠)是竹子制浆过程提取物,经过浓缩改性反应并喷雾干燥而成。产品为浅黄色(棕色)自由流动性粉末,易溶于水,化学性质稳定,长期密封储存不分解。木质素系列产品是一种表面活性剂，可以通过改性、加工、复配等方法生产多个产品，主要用于树脂、橡胶、染料、农药、陶瓷、水泥、沥青、饲料、水处理、水煤浆、混凝土、耐火材料、油田钻井、复合肥料、冶炼、铸造、粘合剂。通过实验证明，木质素磺酸盐防止沙土化土壤十分有效，还可以做沙漠固定沙剂。主要性能有：

1、混凝土减水剂：系粉状低引气性缓凝减水剂，属于阴离子表面活性物质，对水泥有吸附及分散作用，能改善混凝土各种物理性能。减少用水13%以上，改善砼的和易性，并能大幅度降低水泥水化初期水化热，可复配成早强剂、缓凝剂、防冻剂、泵送剂等，与萘系高效减水剂复配后制成的液体外加剂基本没有沉淀产生。

2、水煤浆添加剂：在制备水煤浆过程中加入本产品，能提高高磨机产量、维持制浆系统状况正常、降低制浆电耗，使水煤浆提高浓度，在气化过程中，氧耗、煤耗下降，冷煤气效率提高，并能使水煤浆降低粘度且达到一定的稳定性和流动性。

3、耐火材料及陶瓷坯体增强剂：在大规格墙地砖及耐火砖制造过程中，可以使坯体原料微粒牢固粘结起来，可使干坯强度提高20%—60%以上。

4、染料工业和农药加工的填充剂和分散剂：在用作还原染料及分散染料的分散剂和填充剂时，可使染料色力增高，着色更均匀，缩短染料研磨的时间；在农药加工中可作为填充剂、分散剂和悬浮剂，大大提高可湿性粉剂的悬浮率和润湿性能。

5、作为粉状和颗粒状物料的粘结剂：用于铁矿粉、铅锌矿粉、粉煤、焦碳粉的压球；铸铁、铸钢砂型的压制；泥砖墙地砖等挤压成型；矿料的成球方面可获得强度高、稳定性好、润滑模具等良好效果。

6、在钻井中用作稀释分散剂、降粘剂；改进原油输送中的流动性，降低能耗。在石油产品中，作为洁净剂、分散剂、高碱性添加剂、防锈剂、抗静电剂、乳化降粘剂、消蜡防蜡剂等。

 

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