專利名稱：一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方法
一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方
法技術領域
本發明涉及混凝土用減水劑的制備技術領域，特別涉及一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方法。
背景技術：
隨著人類社會經濟的發展，對能源的需求量急劇增加。與傳統的石化燃料相比，生物質能因其可再生，低污染和能源利用的二氧化碳零排放等良好的環境效應日益受到重視。我國每年生物質資源量接近8. 78億噸，農林廢棄物中僅作物秸稈有7. 05億噸，且隨著農村居民生活水平的提高，生物質資源有逐年增加的趨勢。將生物質資源酸性水解再通過化學或生化反應轉化成燃料酒精、糠醛、乙酰丙酸、木糖醇和木糖等液體燃料和化學品，為人類提供永續綠色的能源和化工產品。但對生物質進行酸水解生產燃料和化學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道，對該固體廢棄物的處理主要運到發電廠做發電燃料燒掉，附加值低，造成資源的浪費。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，提高混凝土的強度和密實性，具有早強效應。使用減水劑的混凝土，可適應大模板施工、滑升模板施工和泵送混凝土的工藝技術要求，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，產生了顯著的技術經濟效果，成為近三十年來國內外建筑業中倍受關注的材料。 我國混凝土減水劑使用量大，且每年呈快速增長趨勢，開發出低成本的混凝土減水劑具有重要意義。目前國內外已利用生物質資源如落葉松栲膠樹皮廢渣、玉米稈、麥草、稻草等原料開發出了混凝土減水劑。如專利號為200510019604. 1的中國發明專利，公開了一種用甘蔗渣制備復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為具有高分散性的減水劑溶液。申請號為02104159. 8的中國發明專利申請，公開了一種利用造紙制漿反應制備混凝土減水劑的方法，將纖維原料、反應液、氫氧化鈉、亞硫酸鈉、甲醛、蒽醌、硫化鈉蒸煮，液體經濃縮、改性或干燥得到減水劑，加入的成分復雜，所得到的減水劑性能只是符合普通減水劑的標準，達不到高效減水劑的指標。

發明內容
為了解決以上對生物質酸水解后固體廢棄物的處理附加值低、現有的利用制漿纖維制得的減水劑性能不好的問題，本發明提供了一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備高效減水劑的方法。本發明是通過以下措施實現的
一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方法，在生物質酸性水解產業固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時間，即得減水劑。優選所述的生 物質酸性水解產業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渣。優選所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉，與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 05 0. 20 :1ο優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，與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 03、. 18 :1。優選所述的交聯劑為三聚氰胺、甲醛、乙二醛或戊二醛，與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 02 0. 06 :1。優選所述的溶劑為水，固液比為1:3 7。優選所述的一定溫度是11(T170°C，磺化反應時間為2飛小時。優選磺化后的液體濃縮至30_50wt%得到液體減水劑。優選液體減水劑干燥得到粉末狀減水劑。雖然現有技術中使用紙漿制備混凝土減水劑主要也是利用其中的木質素，生物質酸性水解產業固體廢棄物中也含有大量木質素，用其制備混凝土減水劑，是本領域技術人員可以想到的，本領域普通技術人員在進行具體實驗及結果出來之前，是絕對想不到使用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備的混凝土減水劑能夠達到高效減水劑的要求，所以本發明的利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備高效減水劑的方法產生了意料不到的技術效果。可能是因為生物質酸性水解產業固體廢棄物經過酸解，木質素結構發生某些變化造成的。與專利號為200510019604. 1的中國發明專利公開內容不同的是所用的原料不同， 本發明專利利用的原料是生物質進行酸水解生產燃料和化學品后的固體廢棄物，生物質在水解過程中半纖維素已經溶解在水解液中被水解行業所利用，而剩余的固體廢棄物中的主要成分為水解木質素，本發明是對生物質水解后殘渣的一種綜合利用方式。本發明的有益效果
(1)本發明為生物質資源水解行業的固體廢棄物的資源化利用提供了工藝，解決了水解企業的固體廢棄物的大量堆放占用場地和環境污染問題，同時能夠變廢為寶為生物質資源水解行業的固體廢棄物的高值化利用提供了新途徑；
(2)本發明方法制得的減水性能達到GB8076- 1997《混凝土外加劑》標準中高效減水劑的質量標準，并具有緩凝的特點。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，并不構成對本發明的任何限制。除另有指明，實施例中的所有份數均以重量計。實施例1
在減水劑摻量為0. 35% (相對于水泥)時，高效減水劑萘磺酸鈉對水泥的凈漿流動度為 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，反應溫度170°C，保溫時間為2小時，磺化改性后的液體部分蒸發濃縮至30-50%濃度，即為液體減水劑產品，或再經真空干燥或噴霧干燥得到粉末狀減水劑產品。所得減水劑產品的得率為58.6%。在減水劑摻量為0. 35% (相對于水泥)時，測定的本發明減少劑對水泥的凈漿流動度為185mm，達到了高效減水劑的水平。本實施例制得的減水劑的其他性能指標檢測結果見表1。
表1本發明產品減水劑的主要性能測試結果
權利要求
1.一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征是在生物質酸性水解產業固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時間，即得減水劑。
2.根據權利要求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， 與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 05、. 20 :1。
3.根據權利要求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，與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 03、. 18 Io
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的交聯劑為三聚氰胺、甲醛、乙二醛或戊二醛，與生物質酸性水解固體廢棄物的質量比為0. 02、. 06 :1。
5.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的一定溫度是11(T170°C，磺化反應時間為2 5小時。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的生物質酸性水解固體廢棄物為以闊葉木、針葉木或秸稈為原料進行酸水解提取燃料或化學品后所剩余的固體廢棄物。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述的生物質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渣。
9.根據權利要求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.根據權利要求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
本發明涉及混凝土用減水劑的制備技術領域一種利用生物質酸性水解產業固體廢棄物制備減水劑的方法。在生物質酸性水解產業固體廢棄物中加入堿、磺化劑、交聯劑和溶劑，在一定溫度下磺化處理一定時間，即得。本發明為生物質資源水解行業的固體廢棄物的資源化利用提供了工藝，解決了水解企業的固體廢棄物的大量堆放占用場地和環境污染問題，同時能夠變廢為寶為生物質資源水解行業的固體廢棄物的高值化利用提供了新途徑；本發明方法制得的減水性能達到GB8076-1997《混凝土外加劑》標準中高效減水劑的質量標準，并具有緩凝的特點。
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 優先權日2011年10月18日
發明者劉溫霞, 王哲, 王慧麗, 薛菁雯, 馬景云 申請人:山東輕工業學院