專利名稱：一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方法
一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方
法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及混凝土用減水劑的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方法。
背景技術(shù)：
隨著人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求量急劇增加。與傳統(tǒng)的石化燃料相比，生物質(zhì)能因其可再生，低污染和能源利用的二氧化碳零排放等良好的環(huán)境效應(yīng)日益受到重視。我國每年生物質(zhì)資源量接近8. 78億噸，農(nóng)林廢棄物中僅作物秸稈有7. 05億噸，且隨著農(nóng)村居民生活水平的提高，生物質(zhì)資源有逐年增加的趨勢。將生物質(zhì)資源酸性水解再通過化學(xué)或生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成燃料酒精、糠醛、乙酰丙酸、木糖醇和木糖等液體燃料和化學(xué)品，為人類提供永續(xù)綠色的能源和化工產(chǎn)品。但對生物質(zhì)進(jìn)行酸水解生產(chǎn)燃料和化學(xué)品后的固體廢棄物用于制備混凝土減水劑的研究還尚未見報(bào)道，對該固體廢棄物的處理主要運(yùn)到發(fā)電廠做發(fā)電燃料燒掉，附加值低，造成資源的浪費(fèi)。減水劑是目前使用最為廣泛的一種水泥添加劑，由于減水劑具有使水泥表面活化的作用，因此可減少水泥拌和時(shí)的用水量，降低水灰比，改善混凝土的和易性，提高混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性，具有早強(qiáng)效應(yīng)。使用減水劑的混凝土，可適應(yīng)大模板施工、滑升模板施工和泵送混凝土的工藝技術(shù)要求，所以目前在建筑施工中，減水劑已作為水泥組成材料的第五種成分，產(chǎn)生了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，成為近三十年來國內(nèi)外建筑業(yè)中倍受關(guān)注的材料。 我國混凝土減水劑使用量大，且每年呈快速增長趨勢，開發(fā)出低成本的混凝土減水劑具有重要意義。目前國內(nèi)外已利用生物質(zhì)資源如落葉松栲膠樹皮廢渣、玉米稈、麥草、稻草等原料開發(fā)出了混凝土減水劑。如專利號為200510019604. 1的中國發(fā)明專利，公開了一種用甘蔗渣制備復(fù)合型高效減水劑的方法，先在40-60°C下用硫酸處理甘蔗渣制得水解液，然后在水解液中加入氨基磺酸系_芳香族氨基磺酸聚合物，得到減水劑溶液，硫酸水解使甘蔗渣的半纖維素以低聚糖的形式溶解出來，然后與氨基磺酸系-芳香族氨基磺酸聚合物反應(yīng)為具有高分散性的減水劑溶液。申請?zhí)枮?2104159. 8的中國發(fā)明專利申請，公開了一種利用造紙制漿反應(yīng)制備混凝土減水劑的方法，將纖維原料、反應(yīng)液、氫氧化鈉、亞硫酸鈉、甲醛、蒽醌、硫化鈉蒸煮，液體經(jīng)濃縮、改性或干燥得到減水劑，加入的成分復(fù)雜，所得到的減水劑性能只是符合普通減水劑的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到高效減水劑的指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上對生物質(zhì)酸水解后固體廢棄物的處理附加值低、現(xiàn)有的利用制漿纖維制得的減水劑性能不好的問題，本發(fā)明提供了一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備高效減水劑的方法。本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的
一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方法，在生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯(lián)劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時(shí)間，即得減水劑。優(yōu)選所述的生 物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物為玉米芯酸水解制木糖醇后的固體廢棄物、棉籽殼制糠醛后的固體廢棄物或玉米芯水解制取燃料乙醇后的水解殘?jiān)?。?yōu)選所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉，與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 05 0. 20 :1ο優(yōu)選所述的磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鹽、亞硫酸、硫化鈉或氨基磺酸，與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 03、. 18 :1。優(yōu)選所述的交聯(lián)劑為三聚氰胺、甲醛、乙二醛或戊二醛，與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 02 0. 06 :1。優(yōu)選所述的溶劑為水，固液比為1:3 7。優(yōu)選所述的一定溫度是11(T170°C，磺化反應(yīng)時(shí)間為2飛小時(shí)。優(yōu)選磺化后的液體濃縮至30_50wt%得到液體減水劑。優(yōu)選液體減水劑干燥得到粉末狀減水劑。雖然現(xiàn)有技術(shù)中使用紙漿制備混凝土減水劑主要也是利用其中的木質(zhì)素，生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物中也含有大量木質(zhì)素，用其制備混凝土減水劑，是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)及結(jié)果出來之前，是絕對想不到使用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備的混凝土減水劑能夠達(dá)到高效減水劑的要求，所以本發(fā)明的利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備高效減水劑的方法產(chǎn)生了意料不到的技術(shù)效果?？赡苁且?yàn)樯镔|(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物經(jīng)過酸解，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化造成的。與專利號為200510019604. 1的中國發(fā)明專利公開內(nèi)容不同的是所用的原料不同， 本發(fā)明專利利用的原料是生物質(zhì)進(jìn)行酸水解生產(chǎn)燃料和化學(xué)品后的固體廢棄物，生物質(zhì)在水解過程中半纖維素已經(jīng)溶解在水解液中被水解行業(yè)所利用，而剩余的固體廢棄物中的主要成分為水解木質(zhì)素，本發(fā)明是對生物質(zhì)水解后殘?jiān)囊环N綜合利用方式。本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明為生物質(zhì)資源水解行業(yè)的固體廢棄物的資源化利用提供了工藝，解決了水解企業(yè)的固體廢棄物的大量堆放占用場地和環(huán)境污染問題，同時(shí)能夠變廢為寶為生物質(zhì)資源水解行業(yè)的固體廢棄物的高值化利用提供了新途徑；
(2)本發(fā)明方法制得的減水性能達(dá)到GB8076- 1997《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)中高效減水劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有緩凝的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。除另有指明，實(shí)施例中的所有份數(shù)均以重量計(jì)。實(shí)施例1
在減水劑摻量為0. 35% (相對于水泥)時(shí)，高效減水劑萘磺酸鈉對水泥的凈漿流動(dòng)度為 205mmo稱取玉米芯稀酸水解制木糖醇后的固體廢棄物1000份裝入反應(yīng)器，氫氧化鈉用量200份，亞硫酸鈉30份，三聚氰胺20份，溶劑為水，固液比1 :7，反應(yīng)溫度170°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，磺化改性后的液體部分蒸發(fā)濃縮至30-50%濃度，即為液體減水劑產(chǎn)品，或再經(jīng)真空干燥或噴霧干燥得到粉末狀減水劑產(chǎn)品。所得減水劑產(chǎn)品的得率為58.6%。在減水劑摻量為0. 35% (相對于水泥)時(shí)，測定的本發(fā)明減少劑對水泥的凈漿流動(dòng)度為185mm，達(dá)到了高效減水劑的水平。本實(shí)施例制得的減水劑的其他性能指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。
表1本發(fā)明產(chǎn)品減水劑的主要性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征是在生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯(lián)劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時(shí)間，即得減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉， 與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 05、. 20 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鹽、亞硫酸、硫化鈉或氨基磺酸，與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 03、. 18 Io
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為三聚氰胺、甲醛、乙二醛或戊二醛，與生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物的質(zhì)量比為0. 02、. 06 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的溶劑為水，固液比為1:3 7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的一定溫度是11(T170°C，磺化反應(yīng)時(shí)間為2 5小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物為以闊葉木、針葉木或秸稈為原料進(jìn)行酸水解提取燃料或化學(xué)品后所剩余的固體廢棄物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的生物質(zhì)酸性水解固體廢棄物為玉米芯酸水解制木糖醇后的固體廢棄物、棉籽殼制糠醛后的固體廢棄物或玉米芯水解制取燃料乙醇后的水解殘?jiān)?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于磺化后的液體濃縮至30-50wt%得到液體減水劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于液體減水劑干燥得到粉末狀減水劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及混凝土用減水劑的制備技術(shù)領(lǐng)域一種利用生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物制備減水劑的方法。在生物質(zhì)酸性水解產(chǎn)業(yè)固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯(lián)劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時(shí)間，即得。本發(fā)明為生物質(zhì)資源水解行業(yè)的固體廢棄物的資源化利用提供了工藝，解決了水解企業(yè)的固體廢棄物的大量堆放占用場地和環(huán)境污染問題，同時(shí)能夠變廢為寶為生物質(zhì)資源水解行業(yè)的固體廢棄物的高值化利用提供了新途徑；本發(fā)明方法制得的減水性能達(dá)到GB8076-1997《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)中高效減水劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有緩凝的特點(diǎn)。
文檔編號C04B103/30GK102442795SQ201110315390
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者劉溫霞, 王哲, 王慧麗, 薛菁雯, 馬景云 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院