[发明专利]一种利用造纸黑液制备磺化木质素的方法

说明书

本发明公开了一种利用造纸黑液制备磺化木质素的方法，包括以下步骤：S1、备料：准备造纸黑液、无水亚硫酸钠、甲醛原料，亚硫酸钠用量为2.9～3.2mmol/g木质素，甲醛用量为0.8～1.2mmol/g木质素，所述甲醛配制为甲醛溶液；S2、反应：首先将造纸黑液加入反应釜中，然后加入亚硫酸钠和甲醛溶液，搅拌加热，逐步升温，升温至158～165℃，继续搅拌反应2.5～3.5h；所述升温过程耗时为80～100min，每分钟升温1～5℃；S3、出料：反应结束后冷却、降温，当温度降至60～70℃，放料。本发明制得的磺化木质素，磺化度高、沾色性、分散性、耐热稳定性性能佳，含水分少，硫酸盐、钙、镁、铁、水不溶物以及总还原物含量低，综合品质优异，可广泛应用于各个领域。

技术领域

本发明涉及造纸黑夜技术领域，尤其涉及一种利用造纸黑液制备磺化木质素的方法。

背景技术

造纸黑液的无污染资源化利用一直是困扰造纸工业发展的难题，造纸工业废水中含有大量木质素，碱木质素是从制浆黑液中酸化提取的副产品，但是提取收率只有70％左右，而且提取过程产生恶臭的硫化氢，因此木质素的回收利用不多，绝大部分被焚烧，仅仅利用了热能。由于其自然降解的时间较长，且排放污染水体且造成资源浪费，因此，优势生物资源木质素的开发利用正引起重视。全球每年约有1.4亿吨原浆用于制浆造纸工业，同时会产生含5000万吨木质素钠的黑液，目前基本被焚烧或排放。现有造纸黑液提取的木质素质量低，难以广泛应用。

全世界大部分制浆造纸厂并不采用酸性亚硫酸盐蒸煮技术处理木材，所以木质素磺酸盐的产量较低，不能满足市场的需求；同时，硫酸盐浆厂的副产物硫酸盐木质素的应用范围较窄，市场需求量较少，而这种木质素却占全世界造纸工业生成的工业木质素的绝大部分。为了解决木质素供求关系的矛盾，我们对硫酸盐木质素进行改性制备木质素磺酸盐。所以进一步研究磺化手段进行磺化反应。反应体系中增加FeCl₂作催化剂，利于提高磺化度，但是，磺化度数值仍然偏低，不能满足我们的需要。反应体系中增加铜盐作催化剂，利于提高磺化度，磺化度数值远高于以FeCl₂催化磺化实验结果，但是铜盐可能会影响磺化产物的使用性能。故急需一种方法，不添加金属盐催化剂下制得质量较高的木质素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用造纸黑液制备磺化木质素的方法，制得产品性能优良。

本发明采用的技术手段如下：一种利用造纸黑液制备磺化木质素的方法，包括以下步骤：

S1、备料：准备造纸黑液、亚硫酸钠、甲醛原料，亚硫酸钠用量为2.9～3.2mmol/g木质素，甲醛用量为0.8～1.2mmol/g木质素，所述甲醛配制为甲醛溶液；

S2、反应：首先将造纸黑液加入反应釜中，然后加入亚硫酸钠和甲醛溶液，搅拌加热，逐步升温，升温至158～165℃，继续搅拌反应2.5～3.5h；所述升温过程耗时为80～100min，每分钟升温1～5℃；S3、出料：反应结束后冷却、降温，当温度降至60～70℃，放料。

进一步的，在步骤S1中，所述甲醛配制为质量浓度为30～40％的甲醛溶液；

进一步的，所述甲醛用量为1mmol/g木质素，所述亚硫酸钠用量为3mmol/g木质素。

进一步的，所述甲醛溶液的质量浓度为37％。

进一步的，所述搅拌速度为130～170r/min。

进一步的，所用反应釜为不锈钢高压反应釜，

进一步的，所用反应釜的搅拌器为锚式、桨式或框式搅拌器中的一种。

进一步的，所用反应釜的加热方式为导热油加热，辅助升温，加热均匀；降温时，也有协助放热的时间减短的效果。

进一步的，所述反应釜的体积为3～500L。