[发明专利]一种利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明公开了一种利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤：(1)对木质素悬浮液进行过滤，得到木质素黑液，向所述木质素黑液中滴入硫酸，调节pH至1.0～2.5；(2)将步骤(1)得到的体系进行固液分离，取所得液体，向所述液体中加入氢氧化钙或氧化钙，得到沉淀液体系；(3)向所述沉淀液体系中加入有机酸，然后进行水热处理，得到硫酸钙晶须悬液；(4)将所述硫酸钙晶须悬液进行固液分离、烘干、煅烧，得到硫酸钙晶须。本发明制备得到的硫酸钙晶须不含结晶水，具有稳定性好、长径比大等优点。将本发明所得硫酸钙晶须应用到PVC塑料中，发现塑料硬度等性能指标有明显提高。

技术领域

本发明涉及一种制备硫酸钙晶须的方法，特别涉及一种利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

木质素是一种天然有机高分子化合物，在自然界中的数量仅次于纤维素，其分子结构中存在醇羟基、酚羟基、羰基、羧基、甲氧基、磺酸基等官能团，可以发生氧化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚等多种化学反应，因此在胶黏剂、塑料、建筑材料、涂料、薄膜等行业均有较大用途。

当前工业中的木质素主要来源于造纸行业和秸秆玉米芯的加工处理行业。由于木质素分子结构中含有酚羟基等酸性官能集团，因此在溶液中常以离子的形式存在。且在碱性环境中，木质素以阴离子的形式存在，溶解度较大，在酸性体系下，木质素多以中性或兼性离子的形式存在，溶解度急剧下降。因此，无论在造纸行业还是秸秆玉米加工行业，其获得木质素的方法大多为硫酸沉降法(CN200880127214.8，CN201610233203.4)，调节终点pH范围为1.0～3.0，那么在获得木质素的同时，不可避免的会引入产生大量硫酸根离子(废液中含量一般大于30g/L)，为后续污水的处理带来很大困难。另一方面，含高浓度硫酸根离子的工业废水直接排放会给环境和人类带来一系列的危害，导致水体产生矿化作用，是造成水体永久性硬度指标高和矿化度高的主要原因，危害生态环境。

因此，酸沉木质素黑液中硫酸根离子的处理问题显得非常重要，如何对其进行资源化利用，不仅有利于解决环境问题，而且可以获得一定的经济效益。

硫酸钙晶须又称石膏晶须，是重要的无机盐晶体，其按照晶体内部水分含量的多少可以分为无水、半水和二水三种，其中无水硫酸钙晶须的强度最高。与其它的晶体相比，硫酸钙晶须具有可耐高温、耐酸碱、韧性好、强度高、抗化学腐蚀等优点，而且价格在无机晶须材料中较低，具有较高的性价比。石膏晶须的应用范围非常广泛，主要应用在造纸行业、建材工业、陶瓷工业、机械工业和轻工业中。目前，制备石膏晶须的方法有很多，不同的方法特点不同，最常见的为水热法。传统硫酸钙晶须的制备方法为水热法，工艺较为简单。而木质素黑液中含有较多纤维素、半纤维素和无机盐等杂质，成分较为复杂，比如存在的硅酸根离子，在硫酸钙晶须的形成过程中，会与硫酸根产生竞争关系，抑制晶须端面的生长速率，进而抑制晶须的形成。再者，木质素黑液中所含有的亲水性大分子，容易与硫酸钙晶面产生相互作用，影响硫酸钙二水合物向晶须的转化过程，这为水热法制备硫酸钙晶须带来了很大难度。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法，该方法不仅缓解了污水处理的压力，还实现了硫酸根离子的资源化利用。

技术方案：本发明所述利用酸沉木质素黑液中的硫酸根制备硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤：

(1)对木质素悬浮液进行过滤，得到木质素黑液，向所述木质素黑液中滴入硫酸，调节pH至1.0～3.0，使木质素沉降；

(2)将步骤(1)得到的体系进行固液分离，取所得液体，向所述液体中加入氢氧化钙或氧化钙，得到沉淀液体系；

(3)向所述沉淀液体系中加入有机酸，然后进行水热处理，水热处理的温度为150～170℃，水热处理的时间为4～6h，得到硫酸钙晶须悬液；