[发明专利]一种复合生物质基改性制备陶瓷添加剂的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种复合生物质基改性制备陶瓷添加剂的方法及其应用，采用浓缩后的垃圾渗滤液与淀粉在超声波催化混合，再通过采用碱化、磺化、季铵化反应和通过喷雾干燥制得黑色松散的粉末状陶瓷添加剂，通过对垃圾渗滤液浓缩液和淀粉混合后进行碱化和磺化反应反应，可提高有效分子结构的活性，进一步的季铵化反应能够有效的控制了产品的分子量，使制得的陶瓷添加剂在具有良好的分散性能的同时，还可以大幅度的提高陶瓷生坯强度，并且本发明制得的陶瓷添加剂具有分散、减水、助磨、黏结以及消泡等多种功能，不仅使得废弃物处理的副产物得到了资源化的有效利用，还可以缓解不可再生能源的危机，实现垃圾处理过程中的副产物的实际应用价值和社会价值。

技术领域

本发明涉及精细化工、环境友好材料领域，具体涉及一种复合生物质基改性制备陶瓷添加剂的方法及其应用。

背景技术

我国作为陶瓷生产的大国，陶瓷产量已连续几年位居世界第一，其中日用陶瓷产量占全球产量的70％左右，陈设艺术陶瓷产量占全球产量的65％，建筑陶瓷产量也占全球总产量的50％左右。但由于我国是一个能源和资源相对贫乏的国家，而陶瓷行业是一个高度依赖能源、资源的产业，每年需要消耗优质的矿物原料1亿吨以上，能源耗用折合成标准煤大概需要3000万吨以上；陶瓷行业作为一个高能耗的行业，从料浆的制备到制品的烧成，每个工序消耗的电力、燃料等能源的成本占整个陶瓷生产成本的23％～40％，因此，节能降耗将是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件，在陶瓷生产中，为满足各工艺要求常需要加入不同的添加剂，虽然用量不大，但却起着重要的作用，添加剂添加量的多少也影响到成品的外观和物理性能。

另外，随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快，我国的城市垃圾数量增长异常迅速，而在众多的城市生活垃圾处理过程中，大量的垃圾露天堆放或填埋不仅占用大量土地，而且易对土壤、地下水、大气造成极大的二次污染，成为严重的环境问题，由于垃圾在进行好氧发酵过程中会产生丰富的腐殖酸，而腐植酸是一种无定形的有机高分子化合物，将其进行改性，使其具有较大的空间网状结构，可以作为陶瓷添加剂来极大的提高陶瓷颗粒之间的结合作用，增加陶瓷强度，因此，将垃圾渗滤液进行改性后应用于陶瓷添加剂生产领域对改善我国的能源利用环境和能源循环利用具有重要意义。

然而，目前我国陶瓷添加剂的生产中还存在制备工艺复杂、反应时间长、能量耗用大、污染严重的问题，并且所生产出来的陶瓷添加剂功能较为单一，在应用过程中往往需要与其他陶瓷添加剂进行配合使用，提高了生产成本。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使陶瓷具有良好分散性、可以提高陶瓷生坯强度、生产应用可靠、条件温和、反应时间短、速率快、生产成本低的复合生物质基改性制备陶瓷添加剂的方法及其应用。

为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：一种复合生物质基改性制备陶瓷添加剂的方法，以垃圾渗滤液浓缩液为原料，加入淀粉后，依次通过碱化、磺化和季铵化反应制得陶瓷添加剂。

进一步，其具体包括以下步骤：

(1)将垃圾渗滤液浓缩液和淀粉进行超声波均相混合后，加入催化剂，并将体系温度调节至65～95℃，pH值调节至9～12，再进行持续搅拌反应2～6h；

(2)往上述反应完成后的溶液中依次加入苯甲酸、苯酚、醛类化合物、磺化剂和水，并将体系温度调节至70～100℃，反应1.5～9h；

(3)往步骤(2)反应完成后的溶液中加入pH调节剂，将溶液pH至调节至9～12，再将溶液温度调节至70～100℃后，加入季铵化试剂进行反应3～6h，反应完成后将溶液冷却，再加入到喷雾干燥设备中进行干燥喷雾，即可制得黑色松散的粉末状陶瓷添加剂。

进一步，所述各步骤的添加组分及质量分数如下：