[发明专利]以丙烯酸废水为原料制备改性木质素磺酸盐减水剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以丙烯酸废水为原料制备改性木质素磺酸盐减水剂的方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

丙烯酸行业的快速发展促进了社会经济的发展，但同时也为生态环境带来了压力，表现为生产过程中排放的高浓度有机废水。丙烯酸废水是丙烯酸与醇酯化后的洗脱液，除了丙烯酸外，一般还有残留的催化剂和还原剂。如丙烯酸与多元醇聚合酯化后的洗脱液，除去多余的丙烯酸外，还有残留的催化剂甲基磺酸及少量的还原剂次亚磷酸；利用丙烯酸和丁醇在对甲基苯磺酸催化作用下生产丙烯酸丁酯的工艺废水，经蒸馏回收丁醇和丁酯后，其主要有机成分为丙烯酸和对甲基苯磺酸，废水COD高达60000～70000mg/L。

丙烯酸废水工业化处理主流方法是焚烧法，催化湿式氧化法以及生物法也取得了一定进展，而其他方法发展相对缓慢。焚烧法焚烧过程须加入燃料油，处理费用高达200～300元/吨，且二次污染也无法完全避免；催化湿化氧化法处理效率高，速度快，但其专一性的特点限制该技术在组分复杂的丙烯酸及酯废水处理中的推广应用；生物法能耗低，经济环保，缺点是对含毒以及过高浓度废水适应性较差，会产生硫化氢气体以及多余污泥，可能造成二次污染。

目前丙烯酸废水的治理主要靠进口技术，治理率低下，环境技术的不匹配已成为该行业的制约。伴随资源日趋紧张、环境危机日益严重趋势的发展，污水处理不再简单追求达标排放，简单的废水处理已不是最佳途径，取而代之的是循环经济理念。循环经济被认为是解决污水处理技术困境的有效手段，并在各行业受到重视。木质素磺酸盐减水剂的减水率为8～9%，属于普通型混凝土减水剂，因其减水率与萘系(15％～30％)和聚羧酸(20％～40％)比较相对较低，在配制高性能混凝土时，仍无法达到要求，故主要用于夏季混凝土施工中，作为混凝土缓凝剂；或用于大体积混凝土施工，用以降低水泥的水化热，避免混凝土开裂。鉴于此种状况，目前各国均致力于木质素磺酸盐的改性研究，使其达到高效减水剂的性能要求。现行木质素磺酸盐减水剂的化学改性方法主要有氧化法、缩合聚合法和接枝共聚法等，其中接枝共聚法(反应机理是木质素磺酸盐与烯类单体在引发剂的作用下发生接枝)适合丙烯酸及其酯类废水作为二次原料反应，在此反应基础上，可补充磺酸类小单体，整体上增加木质素磺酸盐本身-COOH和-SO3H等亲水极性基因，从而提高水泥浆体的分散性，其性价比要远远高于其他类高效减水剂。

综上所述，利用丙烯酸及酯类废水作为改性木质素磺酸盐生产的二次原料，既解决丙烯酸行业废水处理技术低下与行业快速发展及生态环境亟需改善的矛盾，又缓解能源资源的供需矛盾。

专利CN102558454A公开了利用生产丙烯醛的尾液制备聚羧酸保坍剂的方法。它是由生产丙烯醛的尾液、不饱和聚醚(大单体A)和丙烯酸衍生物(小单体B)共聚而成，涉及废物资源化、混凝土外加剂领域。该方法制备的保坍剂对水泥的分散性和坍落度保持能力均达到市场上正常产品的效果，本发明不但可以省去丙烯醛尾液焚烧处理的费用，而且降低了聚羧酸保坍剂的生产成本，对环境保护和废物资源化具有积极意义。

专利CN102229691A公开了利用生产丙烯醛的尾液制备聚羧酸减水剂的方法。将不饱和聚酶溶解在去离子水中，搅拌升温，当温度升到30～50℃时，加入双氧水，温度达到60～80℃时，滴加丙烯醒尾液与氧化剂的混合溶液，时间控制在2～4小时，同时滴加还原剂与链转移剂的混合水溶液，滴加完毕后，继续保温0.5～2小时，然后冷却到40℃以下，加入氢氧化铀水溶液进行中和，控制产品浓度为20～30%，pH=6～8，最终得到黄色透明溶液：将黄色透明溶液进行减压蒸锢，得到聚羧酸减水剂。本减水剂对水泥的分散性和坍落度保持能力均达到市场上正常产品的效果。

专利CN102504272A公开一种改性木质素磺酸盐减水剂及其制备方法。将木质素磺酸盐在氧化剂作用下氧化，然后在催化剂和引发剂作用下，与丙烯酸、马来酸酐和聚乙二醇发生接枝聚合反应，得到改性木质素磺酸盐减水剂。与现有技术相比，本发明在木质素磺酸盐分子中引入了大量的极性基因，同时，由于接枝的聚乙二醇具有支链结构，从而使木质素磺酸盐的侧链增长，形成枝状结构，增强了减水效果。实验结果表明，本发明制备的木质素磺酸盐减水剂的减水率较高，约22%～26%。另外，由于本发明采用的木质素磺酸盐和改性单体价格低廉，从而降低了制备的改性木质素磺酸盐减水剂的成本。

发明内容