木质素絮凝剂的制备及性能研究最新进展
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《水处理絮凝剂研究与应用进展》篇一一、引言随着人类社会不断发展,水资源的污染问题逐渐加剧,因此,水处理成为了环保领域中的关键课题。
其中,水处理絮凝剂是水处理过程中不可或缺的重要物质。
本文旨在探讨水处理絮凝剂的研究与应用进展,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、水处理絮凝剂概述水处理絮凝剂是一种用于加速水中悬浮颗粒的聚集和沉降的化学物质。
通过使用絮凝剂,能够有效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌等污染物,从而改善水质。
常见的絮凝剂包括无机盐类、有机高分子等。
三、水处理絮凝剂的研究进展(一)新型无机絮凝剂近年来,研究人员在无机絮凝剂方面取得了显著进展。
如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等新型无机高分子絮凝剂具有更好的凝聚性能和较低的污染性,能够更好地满足水处理的需求。
(二)有机高分子絮凝剂相较于无机絮凝剂,有机高分子絮凝剂具有更好的亲和性和适应性。
目前,研究热点包括天然高分子改性絮凝剂和合成高分子絮凝剂。
这些新型絮凝剂在提高水质的同时,降低了对环境的二次污染。
(三)复合型絮凝剂针对单一絮凝剂的局限性,研究人员开始尝试将多种絮凝剂进行复合,以获得更好的凝聚效果。
如将无机和有机高分子进行复合,既能发挥各自的优点,又能弥补彼此的不足。
四、水处理絮凝剂的应用进展(一)饮用水处理在饮用水处理中,絮凝剂被广泛应用于去除水中的悬浮物、胶体、细菌等污染物。
新型的絮凝剂在保证水质的同时,降低了对环境的二次污染,使得饮用水更加安全、健康。
(二)工业废水处理在工业废水处理中,絮凝剂被用于去除废水中的重金属、油污等有害物质。
针对不同行业的废水特点,研究人员开发了各种针对性的絮凝剂,有效提高了工业废水的处理效果。
(三)污水处理厂在污水处理厂中,絮凝剂被广泛应用于污泥的脱水、减量化和资源化利用等方面。
通过使用新型的絮凝剂,可以有效提高污泥的脱水效果,降低污泥的含水率,为后续的污泥处置和资源化利用提供了便利。
五、结论与展望水处理絮凝剂作为水处理过程中的关键物质,其研究和应用对于改善水质、保护环境具有重要意义。
工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展一、木质素资源概述木质素,作为一种普遍存在于植物细胞壁中的天然有机高分子化合物,不仅是植物生长发育不可或缺的组成部分,也是地球上除纤维素之外最为丰富的可再生有机资源之一。
每年全球生物质资源的生产和加工过程中会产生大量的木质素副产品,尤其是在造纸、木材提炼生物燃料乙醇以及林产化工等行业。
据统计,大约占植物干重15至30的木质素,在传统的纸浆与造纸工业中,主要是通过硫酸盐法制浆过程得以分离提取。
木质素的基本结构单元包括愈创木基、紫丁香基和对羟苯基丙烷等酚类化合物,这些单元通过复杂的交联网络结构相互连接,赋予了木质素独特的化学稳定性和难降解性。
正是这种高度稳定的特性使得木质素在未经改性之前难以直接应用于多个领域,尤其是精细化工业生产中。
木质素的有效利用长期以来一直是生物质资源循环利用的重要课题。
随着科技进步和环保意识的提升,研究人员不断探索木质素的高效改性方法,旨在将其转化为有价值的精细化工产品。
通过物理、化学或生物技术手段,如氧化、还原、酯化、磺化、裂解、热解和生物降解等途径,可以改变木质素的原始性质,使其适用于诸如粘合剂、功能填料、碳材料、吸附剂、树脂合成原料、以及高性能复合材料等多种用途。
这样不仅能够减少对化石资源的依赖,还能够实现木质素这一宝贵资源的绿色可持续利用,极大地推动了生物质循环经济的发展。
二、木质素改性技术在这一部分,通常会简要介绍木质素的基本概念、来源以及在工业上的应用前景。
木质素作为一种可再生的天然高分子聚合物,广泛存在于植物细胞壁中,是木质纤维素的主要组成部分之一。
随着生物质资源的可持续利用和环境保护的需求,木质素的高值化利用受到了越来越多的关注。
在这一部分,可以介绍一些传统的木质素改性技术,如物理法、化学法和生物法等。
每种方法都有其特点和适用范围,例如物理法通常包括机械研磨、超声波处理等,可以改变木质素的形态和粒径化学法则通过化学反应引入新的官能团,改善木质素的溶解性或反应活性生物法则利用微生物或酶的作用,实现木质素的选择性改性。
木素基絮凝脱色剂的制备与应用文章在制备木素基絮凝脱色剂时,原料采用了木质素磺酸钙,经过接枝胺甲基化完成制备。
并且在最后对脱色剂的脱色效果进行验证,将木素基絮凝脱色剂与硫酸铝复配,并且对两种染料进行脱色。
通过实践得出:在条件适宜时,木素基絮凝脱色剂的脱色效果良好。
标签:木质素磺酸钙;絮凝剂;活性染料;脱色木质素是自然存在的芳香族化合物,在制浆造纸时,使用到了这种原料。
造纸红液固含物当中,将近一半为木质素,因此,开发并且利用木质素,能够有效防治红液污染,并且将其转化为经济收益。
将木素当作絮凝剂来使用时,会产生吸附点少、分子量较低的问题,所以在制备时通常采取缩合反应、交联反应等多种手段来增加木素分子量、改变原有空间结构等,最终使木素的絮凝性能得到改善。
1 木素基絮凝脱色剂的制备过程1.1 实验使用的原材料以及试剂在实验中,主要使用到了广州某造纸公司生产的木质素磺酸钙。
在总质量中,纯木质素磺酸钙在产品中的质量分数为70%,而还原物的质量在总质量中占到了将近10%左右,其余成分包括了糖磺酸、无机盐、有机物、糖酸等。
在实验中还需要用到活性黄X-R以及活性橙K-G,二者为工业品。
在实验中还使用到了甲醛、过硫酸钾、丙烯酰胺以及二甲胺等试剂,纯度级别为分析纯。
1.2 木素基絮凝脱色剂的制备过程准备一个三口瓶,在瓶中加入一定量的蒸馏水以及木质素磺酸钙,使二者加入量符合一定的比例,然后使用搅拌器搅拌大约10分钟。
等到木质素活化之后,倒入一定配比量的丙烯酰胺单体以及硫酸钾单体,将反应温度控制在50℃,连续搅拌2.5个小时。
其中硫酸钾的浓度为0.5×10-2mol/L,丙烯酰胺以及木质素磺酸钙之间的配比为1:2。
在此之后,需要进行接枝共聚物的胺甲基化反应,在上述溶液中加入浓度为10%的氢氧化钠溶液,对接枝共聚物的PH值进行调节,直到PH为10左右,然后加入二甲胺和甲醛,二者的比例为3:2。
反应经过2小时后,最终制备出木素基脱色絮凝剂,用LSDC表示。
《水处理絮凝剂研究与应用进展》篇一一、引言随着工业的快速发展和城市化进程的加速,水资源的污染问题日益严重,如何高效、安全地处理废水成为了环保领域亟待解决的难题。
在各种水处理方法中,絮凝剂作为实现水质改善的重要手段,得到了广泛的关注和研究。
本文旨在阐述水处理絮凝剂的研究进展和应用情况,探讨其在环保领域的潜在应用价值。
二、水处理絮凝剂概述水处理絮凝剂是一种通过吸附、电性中和等作用,使水中的悬浮物、胶体等颗粒物凝聚成大颗粒,从而方便从水中去除的化学物质。
根据其化学成分,水处理絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。
三、无机絮凝剂研究与应用进展无机絮凝剂主要包括铁盐、铝盐等,具有价格低廉、制备简单等优点。
近年来,研究者们对无机絮凝剂进行了诸多改进和优化。
1. 新型无机复合絮凝剂:针对单一无机絮凝剂的局限性,研究者们开发了多种新型无机复合絮凝剂,如聚合氯化铝铁(PAFC)、复合铁盐等。
这些新型絮凝剂具有更好的絮凝效果和更低的毒性。
2. 纳米无机絮凝剂:纳米技术为无机絮凝剂的开发提供了新的方向。
纳米无机絮凝剂具有更大的比表面积和更强的吸附能力,能有效提高絮凝效果。
四、有机絮凝剂研究与应用进展有机絮凝剂主要包括天然有机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂两大类。
1. 天然有机高分子絮凝剂:如淀粉、壳聚糖等,具有生物相容性好、易降解等优点。
研究者们通过改性等方法,提高了其絮凝效果和稳定性。
2. 合成有机高分子絮凝剂:如聚丙烯酰胺(PAM)等,具有优异的水溶性和分子链柔韧性。
针对其安全性问题,研究者们正在开发新型的、低毒性的合成有机高分子絮凝剂。
五、新型水处理技术中的絮凝剂应用随着水处理技术的发展,一些新型技术如膜分离技术、生物处理技术等也开始应用絮凝剂。
这些技术结合了絮凝剂的优点,进一步提高了水处理的效率和质量。
六、水处理絮凝剂的未来发展趋势未来,水处理絮凝剂将朝着高效、安全、环保的方向发展。
一方面,研究者们将继续开发新型的、低毒性的絮凝剂;另一方面,将更加注重对现有絮凝剂的优化和改进,提高其性能和降低成本。
木质素基吸附剂制备及应用研究进展木质素基吸附剂制备及应用研究进展摘要:随着环境污染问题的加剧,吸附技术在废水处理中得到了广泛应用。
木质素基吸附剂作为一种新型的环境友好材料,以其优异的吸附性能备受研究者的关注。
本文从木质素基吸附剂的制备方法及其在废水处理、气体吸附以及重金属去除等领域的应用进行了综述。
1. 引言随着工业化进程的加快,环境问题日益突出,废水中的有机污染物、重金属离子和废气中的有害气体对环境和人类健康造成威胁。
传统的废水处理方法往往存在效率低、设备大、耗能高等问题。
因此,研究新型吸附材料用于废水处理成为一种重要的研究方向。
2. 木质素基吸附剂的制备方法木质素基吸附剂由天然的木质素材料经过一系列化学改性或物理处理制备而成。
常用的制备方法包括酸处理、碱处理、接枝改性和混杂改性等。
这些方法可以改变木质素结构和表面性质,提高其吸附性能。
3. 木质素基吸附剂在废水处理中的应用木质素基吸附剂在废水处理中具有很高的吸附能力和选择性,可以有效去除废水中的有机物和重金属离子。
研究发现,木质素基吸附剂可以通过吸附、离子交换和膜分离等机制实现对污染物的去除。
此外,木质素基吸附剂具有较好的再生性能,可以重复使用。
4. 木质素基吸附剂在气体吸附中的应用木质素基吸附剂不仅可用于废水处理,还可以应用于气体吸附领域。
木质素基吸附剂对有害气体如二氧化硫、甲醛和苯等具有很高的吸附能力。
此外,木质素基吸附剂还可以用于室内空气净化,能够有效去除可挥发性有机化合物和异味物质。
5. 木质素基吸附剂在重金属去除中的应用重金属污染是当前环境问题的重点之一。
木质素基吸附剂由于其特殊的结构和吸附性能,可以有效地去除废水中的重金属离子。
研究表明,木质素基吸附剂的吸附性能受到pH值、温度、离子强度等因素的影响。
通过调节反应条件可以优化吸附效果。
6. 结论木质素基吸附剂以其优异的吸附性能在废水处理、气体吸附和重金属去除等领域得到了广泛应用。
然而,目前的研究还面临着制备方法简化、吸附效果提高以及再生利用等问题。
创木基结构及对羟基本结构,其结构式如图1所示。
这三种结构1 引言木质素(lignin)是一种结构极为复杂的高分子聚合物,其单元的生物形成过程基本一致,都是先由葡萄糖进行芳环化反是构成陆生植物的主要组成部分,大约占陆生植物的生物量总应得到草莽酸,再由草莽酸经反应制备而来。
木质素类聚合物值的30%。
木质素大部分均存在于陆生植物的木质部中,其在自的分子结构非常复杂,因为其不仅是多芳环缩合物,而且是自[1]然界中天然存在的高分子。
因此,尽管对木质素分子结构的研然界中的储量非常大,仅低于纤维素,并且以500亿吨/年的速[2]究非常早也非常多,但是到目前为止木质素的具体分子结构仍度增加。
作为一种天然高分子化合物,木质素是一类非常有价然没有得到确证。
近年来,得益于化学分析技术的快速发展,值的可再生资源,尽管其储量非常的丰富,然而利用率却很科研工作者已提出了关于木质素结构的数十种模型,其中通过低。
绝大部分的木质素经浓缩后燃烧,作为低值燃料进行应[3]计算机分子模拟得出的结构模型更为合理,也和真实结构更为用,或者直接便以“黑液”的形式排放到江河湖泊中,这样的接近。
话既是对有用资源的浪费,又会对地表及地下水源造成严重的[4-6]污染。
木质素最初的使用形式是木质素盐,其是作为阴离子表面活性剂进行使用的,其分子结构中既有疏水基团又有亲水基团。
然而由于受到自身结构特征的限制,其表面活性并不是很图1 木质素分子结构的三种基本单元高,因其也限制了木质素的应用。
为了提高木质素聚合物的表3 木质素表面活性剂的应用3.1 在混凝土中的应用面活性,进而拓展其应用范围,科研工作者开始研究如何对木目前国内外均广泛采用木质素磺酸盐作为混凝土减水剂,质素的化学结构进行改性。
目前主要的改性措施是通过磺甲基其具有强度高、缓凝、坍落度损失低等优势,其综合性能已能化、氧化、羟甲基化、胺化等化学反应在木质素的分子结构中引入其他的亲油或亲水基团,将其制备为铵盐、钾盐、钠盐、够和工业上所广泛应用的萘系减水剂相媲美,这实现了木质素铬盐及非离子表面活性剂化合物。
木质素的结构及其化学改性进展木质素是一种天然高分子化合物,在植物细胞壁和木材中扮演着重要的角色。
近年来,随着对木质素研究的深入,其化学改性方法及其应用前景受到了广泛。
本文将介绍木质素的基本结构、化学改性方法及其应用前景。
引出段:木质素是一种复杂的天然高分子化合物,在植物界中广泛存在。
近年来,研究者们致力于探索木质素的化学改性方法,以拓展其在工业、医药和材料等领域的应用。
那么,木质素的结构和化学改性进展究竟如何呢?木质素结构介绍:木质素是由苯丙素氧化聚合而成的天然高分子化合物,主要包括愈创木酚、紫丁香酚和儿茶酚等结构单元。
这些单元通过碳碳键和氧键连接在一起,形成具有复杂三维结构的高分子聚合物。
木质素的结构特征使其具有优异的物理性能和化学稳定性。
木质素化学改性进展:随着科技的不断发展,越来越多的化学改性方法被应用到木质素上,旨在提高其功能性和应用范围。
常见的木质素化学改性方法包括氧化、还原、磺化、甲基化、乙酰化和接枝共聚等。
这些方法均可改善木质素的溶解性、反应活性、耐候性和机械性能。
然而,每种化学改性方法都有其优缺点。
例如,氧化改性可以提高木质素的反应活性,但可能会导致其降解。
甲基化和乙酰化改性则能够改善木质素的溶解性和稳定性,但会降低其反应活性。
因此,针对不同的应用领域,需要选择合适的化学改性方法和改性程度。
应用前景:经过化学改性后的木质素在工业、医药和材料等领域具有广泛的应用前景。
在工业领域,改性木质素可以用于制造胶水、涂料和塑料等产品,替代传统的化石燃料原料。
在医药领域,木质素可以用于药物载体和生物材料的制备。
在材料领域,木质素可以用于生产可降解塑料、生物复合材料和功能材料等。
由于木质素具有出色的生物相容性和生物活性,其还可应用于生物医学领域,如药物递送、组织工程和生物传感器等。
通过化学改性,可以进一步改善木质素的生物相容性和生物活性,为其在生物医学领域的应用提供更多可能性。
木质素作为一种重要的天然高分子化合物,其结构和化学改性进展受到了广泛。
⽊质素的研究进展Botanical Research 植物学研究, 2016, 5(1), 17-25Published Online January 2016 in Hans. /doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /journal/br/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /10.12677/br.2016.51004Progress in Research on LigninYongbin Meng1*, Lei Xu1, Zidong Zhang1, Ying Liu2, Ying Zhang2, Qinghuan Meng2,Siming Nie2, Qi Lu1,21National Engineering Laboratory for Ecological Use of Biological Resources, Harbin Heilongjiang2Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang Email:347576614@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html , luqi42700473@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.htmlReceived: Dec. 10th, 2015; accepted: Dec. 24th, 2015; published: Dec. 30th, 2015Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /licenses/by/4.0/AbstractLignin is a renewable aromatic polymer in nature, and it can be used in the process of high added value. In addition, the oil and natural gas are facing the serious situation of increasingly exhausted.Lignin as a part of alternative fossil raw materials shows a good application prospect. In order to realize the use of lignin, firstly, we must understand the composition and structure of lignin. Stat-ing from the chemical composition of lignin, this paper analyzed and compared some methods and techniques for separation as well as extraction, and application of lignin extraction, focused on the latest progress in the structure of lignin, and forecasted the development direction of lignin ap-plication.KeywordsLignin, Structure, Separation, Application⽊质素的研究进展孟永斌1*,徐蕾1,张⼦东1,刘英2,张莹2,孟庆焕2,聂思铭2,路祺1,21⽣物资源⽣态利⽤国家地⽅联合⼯程实验室,⿊龙江哈尔滨2东北林业⼤学森林植物⽣态学教育部重点实验室,⿊龙江哈尔滨Email: 347576614@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html , luqi42700473@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html收稿⽇期:2015年12⽉10⽇;录⽤⽇期:2015年12⽉24⽇;发布⽇期:2015年12⽉30⽇*第⼀作者。
木质素絮凝剂的制备及性能研究最新进展李明飞北京林业大学材料科学与技术学院E-mail:lmfeifei@摘要:本文概述了木质素的改性机理研究现状,并着重介绍了阴离子型、阳离子型和两性木质素絮凝剂的最新研究成果。
关键词:木质素,改性,絮凝剂全世界陆生植物每年可产生500亿吨木质素,其中制浆造纸工业的蒸煮废液中产生的工业木质素就有3000万吨。
造纸工业木质素主要分为磺酸盐木质素和碱木质素两大类,由于尚未合理利用而造成了严重的环境污染。
如何有效的利用好木质素资源,提高其附加值,并解决环境污染问题已成为备受研究者关注的一个重要方向。
絮凝法是处理废水的重要方法。
目前絮凝剂在我国的生产与使用已形成一定规模,但与发达国家相比,品种较少,特别是天然及人工合成的有机高分子絮凝剂基本上局限于阴离子及非离子型,且价格昂贵,难以推广使用。
因此,开发高效价廉的新型高分子絮凝剂具有十分重要的意义。
木质素作为天然高分子絮凝剂的一种,由于它具有高效无毒的独特性能,已成为絮凝剂开发的热点。
用作絮凝剂的木质素可分为普通型和改性型。
普通型木质素作为絮凝剂使用时存在平均分子量偏低,活性吸附点少等问题,可通过交联、缩合等改变其空间构型、增大分子量、引进具有絮凝性能的官能团等方式改善其絮凝性能。
1. 木质素结构与化学反应性能木质素在针叶木中的含量一般为25%~35%,阔叶木中18%~22%,禾本科植物中16%~25%。
木质素的来源不同,其组成与结构也不相同。
由于木质素在分离和提纯的过程中结构易于发生变化,因此准确测定其结构十分困难。
研究表明,木质素主要为三种基本单元羟基肉桂醇、松柏醇和芥子醇的醚键以及C-C联结结构,是一种各向异性的无定形态天然高分子聚合物。
由于木质素中含有大量的活性基团,具有较强的化学反应活性。
木质素的改性反应可分为芳香核选择性反应和侧链反应两大类。
木质素所含官能团主要为芳香核、酚基和羰基、醇羟基、乙烯基等和苯甲醇、烷基醚键、芳基醚键等。
芳香核上较易发生的是卤化和硝化反应,也能发生羟甲基化、酚化等;侧链官能团的反应主要是烷基化、酰基化、异氰化、酯化和酚化等。
化学制浆过程中,木质素发生了碱性降解或磺化反应,废液中木质素结构发生了较大的变化。
与天然木质素相比,废液中木质素许多官能基团同样具有较强的反应活性,因此木质素进行化学改性后可开发出新型的木质素化合物。
木质素改性后可得到具有絮凝性能的化合物,而对其反应的机理研究进行深入研究进行得还比较少。
通过接枝反应可以连接上特定的官能团,从而增加木质素分子的活性吸附点,提高其絮凝性能。
J .B. Dought [1]用三乙胺,环氧氯丙烷与木质素生成季铵型木质素胺,其反应为: (C 2H 5)N + CH 2OCH 2CH 2Cl (C 2H 5)3N Cl CH 2+OHCH 3OLignin NaOH O CH 3O Lignin CH 2CH OH CH 2N (C 2H 5)3Cl CH3CH O 方桂珍等[2]在阳离子絮凝剂木质素季胺盐的合成研究中发现;木质素活化后(表示为R —O ·自由基)使环氧三元环断裂,生成木质素季胺盐,其中酸性催化剂活化木质素后的主要反应式如下:R O CH 2C O +R O CH 2C O碱性催化剂活化木质素后的反应可表示为:R OH CH 2CH O +R O CH 2CH OH2. 木质素絮凝剂的研究现状2.1 阴离子型木质素絮凝剂木质素磺酸盐是一种烷基苯磺酸盐,其形式为R ·Ar ·SO 3M (R 为烷基,Ar 为苯基,M 为金属离子,烷基苯为非极性部分),因其中的磺酸基、羟基等活性基团可以“捕集”废水中的一些阳离子基团和重金属离子而具有絮凝作用。
喻真英等[3]以芦苇制浆黑液原料,加入Na 2SO 3、H 2SO 4 (10%和98%)、NaOH (10%)、 KOH 、H 2SO 4 (0.05 mol/L 和3 mol/L)、HCHO(36%~38%)、对甲苯磺酸(99%)进行反应,制备出木质素磺酸盐,其最佳工艺条件: Na 2SO 3与木质素质量比为3∶4,反应时间4h ,工作压力0.6MPa 。
证明了从碱法造纸黑液提取木质素,再利用木质素制备木质素磺酸盐是可行的,并且具有工艺流程简单,生产成本低的优点,特别适合于各中小型企业,也可适用于大型造纸企业和化工行业等。
所得磺酸钙型木质素絮凝剂可很有效地提高造纸污水处理能力和处理深度,从而能够大大减少废水对环境的污染。
刘千钧等[4]以木质素磺酸钙为原料,经接枝、胺甲基化制备木质素基絮凝脱色剂,并将其与硫酸铝复配,考察了对两种活性染料的脱色处理效果。
研究指出:(1)木质素絮凝剂单独使用时效果欠佳,但与硫酸铝复配后也可达到较好的效果。
(2)木质素脱色絮凝剂LSDC与硫酸铝协同脱色时,在 LSDC 投加量为200mg/L、硫酸铝投加量为400 mg/L 时,对活性艳橙K-G和活性黄X-R两种染料脱色率均可达到98%以上。
(3)LSDC与硫酸铝复配后的复合型絮凝剂 FLSD,脱色性能明显增强,用量可大大减少。
说明将木质素改性后的脱色絮凝剂与铝盐复配也是提高其絮凝脱色性能的有效方式。
随着对木质素絮凝剂脱色剂的研究,其反应逐渐得到初步研究。
喻真英等[3]对碱木质素做了如下讨论:(1)碱法制浆过程中,木质素大分子水性基团发生降解并溶解于蒸煮溶液中,其主要是由酚、醚断裂产生大量酚羟基,还有较多的醇羟基和羧基,在碱性溶液中,以钠盐形成溶液,黑液酸化后,铵离子取代碱木质素酚羟基和羧基上的钠离子使黄色碱木质素呈疏水状态析出。
黑液酸化后,碱木质素的不同成分依pH值而分级沉淀,甲氧基含量随pH值下降而减少,酚羟基和羧基随pH值下降而增多,在 pH 值达到3时,木质素充分析出。
室温下酸化黑液析出的木质素凝聚性差,分离非常困难,升高温度,颗粒逐渐增大并产生沉淀,可采用离心分离和过滤分离,因此酸化后并升温处理成为工业化提取木质素的一个重要方式。
(2)木质素较易与亚硫酸、亚硫酸盐等磺化剂起反应,生成木质素磺酸盐,其反应机理是亚硫酸与木质素分子的烯醇基加成引入磺酸基,引入磺酸基的试剂用 Na2SO3 ,主要影响因子有 Na2SO3 与木质素之比、温度、压力、pH值等。
2.2 阳离子型木质素絮凝剂阳离子型絮凝剂的水溶液带正电荷,它可与水中带负电荷微粒起中和及吸附架桥作用,使体系中的微粒脱稳,絮凝,从而有利于沉降和过滤脱水,并且具有一定的脱色功能。
代军[5]等以精制木质素、三甲胺、环氧氯丙烷、氢氧化钠为材料,制备中间单体,并接枝聚合制备絮凝剂,利用制备的木质素季胺盐絮凝剂处理的生活污水,通过絮凝沉降速度和对污水的除浊效果来确定合成该絮凝剂的较佳工艺条件: 当木质素与单体之比为1∶2 5(m/m),催化活化时间 1 min,催化剂4 mol/L NaOH 溶液用量为10 mL时,合成的木质素季胺盐絮凝剂处理污水沉降速度快,除浊效果最好。
认为较易絮凝是由于其分子中含有羟基、羰基等反应活性基团及季胺阳离子,增强了吸附性能。
吴冰艳,余刚[6]以木质素、黄褐色的粉末状物质季胺盐单体、自制的一种带季胺盐的低分子有机化合物,其分子式为〔(CH3)3(CH2)2CHON+Cl- 〕、三甲胺、环氧氯丙烷及氢氧化钠为材料合成木质素季胺盐高分子絮凝剂,得出:(1)较佳工艺条件为反应物质量比(木质素:单体) 1:2.5; 催化剂NaOH用量4mol/L,投加量10mL,活化时间1min,恒温水浴温度70℃,反应时间4h。
合成的絮凝剂为棕黑色粘稠液体,密度约为 1.2 kg/L,pH为10~11,固体含量约为50%。
(2)用合成的絮凝剂处理高浓度、高色度的J酸染料废水,当投加量为20mg/L, pH为1~1.5时有较好的脱色效果。
(3)红外光谱分析发现废水中带磺酸基团的分子减少,证明了木质素季胺盐的絮凝脱色作用。
方桂珍等[7]以硫酸盐法制浆黑液中的木质素为原料,合成了木质素季胺盐。
研究结果表明,季胺盐单体的合成的适宜条件为:温度-3℃至-6℃,三甲胺和环氧氯丙烷的摩尔比1∶0.7;过硫酸铵催化剂加入量0.5%。
生成木质素季胺盐为深褐色粘稠液体,pH值约为11~12.5,固含量约为47%~50%,密度约为1.19~1.25 g/cm3。
木质素季胺盐对酸性染料废水的絮凝脱色性能:适合在弱酸性条件下使用(pH值为2~3),投加量 2~3 g/L,所得的改性木质素季胺盐是一种性能良好的染料废水的絮凝剂。
刘德启[8]在碱性条件下利用尿、醛对木质素进行共混改性研究得出:(1)当尿醛的摩尔比为1∶1时,所合成的尿醛木质素絮凝剂为阳离子型。
(2)改性后的絮凝剂比原木质素的絮凝效果大为改善,絮凝剂的使用酸碱度范围向碱性方向拓宽了2个单位,并且絮凝体的颗粒较大,沉降性能也明显变优。
(3)在对重革鞣制与漂洗废水直接处理的实验中发现,当絮凝剂用量为700mg/L 时,色度去除率达到90%、COD去除率可达到85%,完全可以替代价格昂贵的有机复合脱色剂。
2.3 两性木质素絮凝剂两性絮凝剂兼有阴、阳离子性基团的优点,对废水处理处理的适应性好,在污泥脱水中能发生电性中和,吸附桥联作用,同时又有分子间的"缠绕"包裹作用,处理后污泥颗粒粗大,较易脱水,从而能发挥较好的脱水助滤作用。
刘千钧等[9]用木质素磺酸钙为基材通过接枝、胺甲基化制备两性絮凝剂(LSDC)。
木质素磺酸钙丙烯酰胺共聚物与甲醛、二甲胺的胺甲基化反应较佳条件为: 醛胺比1∶1,反应温度50℃,反应时间3h,pH=10,用优化条件制备的两性木质素絮凝剂LSDC其阳离子度为0.6675; LSDC 对多种染料均有较好的脱色效果,脱色率均可达80%以上。
刘千钧等[10]以木质素磺酸钙为原料,通过接枝共聚和曼尼希反应合成了两性木质素絮凝剂(LSDC)。
对生物活性污泥的絮凝脱水性能的研究结果表明,LSDC在提高沉降速度、降低污泥含永率和污泥过滤比阻方面有明显效果,优于对比样CPAM。
将木质素絮凝剂LSDC应用于生物活性污泥的脱水处理研究发现:LSDC可使污泥的平均沉降速度由原始污泥的 1.86 mL/min 提高至2.33 mL/min,为原始污泥沉降速度的1.25倍。
过滤比阻则降低至原始污泥的40%左右。
无论在提高污泥沉降速度方面,还是在降低污泥含水率和污泥比阻方面其性能均优于对比样CPAM。
詹怀宇等在随后的研究[11]中,进行LSDC的裂解气相色谱----质谱分析研究,证明了仲胺,叔胺,季铵阳离子基团的存在,为解释絮凝作用提供了证据。
3. 结语随着人们环保意识和利用可再生资源意识的增强,木质素絮凝剂的已成为研究的热点。
木质素是天然高分子混合物,成分复杂、组成不稳定、性能波动大,可通过化学改性,改变官能团的含量、引人新的官能团、改变大分子的空间构型等从而得到高效、稳定的木质素絮凝剂。