木质素磺酸盐研究及其主要应用最新进展

第9期高 分 子 通 报 99

木质素磺酸盐研究及其主要应用最新进展

向育君1,2,徐伟箭1*,夏新年,熊远钦,陈丽娟112

(1 湖南大学化学化工学院,长沙 410082;2 湖南科技大学生命科学学院,湘潭 411201)

摘要:木质素磺酸盐是造纸工业主要副产物之一,随着化石资源的日益枯竭和人们对环境保护的日益重

视,人们对木质素磺酸盐的基础研究和应用开发研究渐趋活跃。为了能把握这一研究领域的新发展、新动向,

本文综述了近几年来国内外科研工作者对木质素磺酸盐的分离与纯化、改性及其理化性质方面的研究进展,同

时也综述了木质素磺酸盐近几年来在工业上的主要应用研究进展,具体包括其应用于混凝土减水剂、石油开采

助剂、分散剂、高分子材料的改性剂等。

关键词:木质素磺酸盐;研究;应用

木质素是自然界中含量仅次于纤维素与甲壳素的天然高分子聚合物,全世界每年约可产生6 1014t,它作为填充和黏结物质,能加强植物纤维素之间的相互作用,也是人们大规模提取利用植物纤维素所必须去除的成分。因此,木质素衍生物作为造纸工业的副产物早已大量被分离产生。随着石油、煤炭等一次性资源的日益枯竭和价格上涨,木质素作为天然可再生资源,它的研究应用日益受到人们的关注。木质素磺酸盐主要来源于酸性亚硫酸盐制浆废液和中性亚硫酸盐制浆废液,是造纸工业的主要副产物之一,目前仅我国年产就已达到450万吨以上,而且随着造纸工业的发展还有进一步增长的趋势。造纸黑液中的木质素磺酸盐被回收利用的不到10%,因此,大力加强木质素磺酸盐的应用研究具有重大意义。现将近年来国内外在这方面的研究工作综述如下。[1]

1 木质素磺酸盐的分离与纯化研究

木质素磺酸盐的分离纯化方法主要有石灰沉淀法、离子交换法,反渗透法、超滤法等。最近Chakrabarty等研究了厚体液膜法从水溶液中萃取回收木质素磺酸盐,作者通过实验确定了以二氯乙烷为有机溶剂,三辛胺(TOA)为流动载体,NaOH溶液为反萃相的液膜体系分离水溶液中的木质素磺酸盐,并确定了最优工艺条件。在最优工艺操作条件下,水溶液中98%的木质素磺酸盐被萃取,其中70%的木质素磺酸盐被反萃相萃取回收。为了增大上述分离方法的处理量,更好地应用于实践,作者接着以尼龙6,6 三辛胺-二氯乙烷构成支撑液膜体系,以NaOH溶液为反萃相研究了支撑液膜法分离木质素磺酸盐,并建立了传质模型,得到了木质素磺酸盐在水相和有机相中的传质系数,在最优条件下,水溶液中90%的木质素磺酸盐被萃取,其中43%的木质素磺酸盐被反萃相萃取回收。液膜分离法操作简单,但其回收率有待提高,是一种具有发展潜力的木质素磺酸盐分离方法。市售木质素磺酸盐纯度低,杂质多,分子量从几百到数万,具有显著的多分散性,为了更好地利用木质素磺酸盐,提高其产品性能以及深入研究其化学结构,必须对其进行进一步的纯化与精制。严明芳等[4][3][2]以粗木质素磺酸钠为原料,分别采用树脂法、超滤法、长链胺法和溶剂萃取法对其进行了提纯,结果表明溶剂萃取法不能达到提纯目的,树脂法、超滤法、长链胺法可除去相对分子量小于1000的杂质,而且,提纯产品中的木质素磺酸盐含量大幅度提高,重均分子量和数均分子量均增大,分子量分布更均一。其中长链胺法除糖效果最好,提纯后糖含量下降了50%,超滤法的收率最高,可达31%,且其提纯产品的重均分子量较高,达到12000,比粗木钠基金项目:湖南省教育厅科研项目资助(08C323);

作者简介:向育君(1971 ),男,在读博士研究生,从事天然高分子应用研究;

*通讯联系人:E mail:xiangyujun11@http://www.77cn.com.cn.

提高了1倍以上。随着木质素磺酸盐的新用途的不断开发,木质素磺酸盐的精制必将受到日益重视。2 木质素磺酸盐改性研究

为了更好地应用木质素磺酸盐,人们对其进行了大量的改性研究。近年来,Alonso等以草酸为催化剂用苯酚对木质素磺酸胺进行酚化改性,并确定了最佳工艺条件。改性后的木质素磺酸胺分子中具有更多的酚羟基,同时分子量和多分散性降低从而可以更好地取代苯酚用于合成酚醛树脂。Li等[6]用对氨基苯磺酸和木质素磺酸钙合成了含氮木质素磺酸钙,并研究了它的表面活性和起泡性以及加入了它的灰浆的流动性和机械强度,结果表明和木质素磺酸钙相比,含氮木质素磺酸钙具有更高的表面张力和更低的起泡性,当用量高于0 5%时,含氮木质素磺酸钙比木质素磺酸钙具有更好的分散性。Ksenofontova等研究了二价铁和三价铁存在下水溶液中木质素磺酸钠臭氧化的动力学。Ksenofontova等[7][8][5]研究了H2O2存在下木质素磺酸钠臭氧氧化动力学,研究表明可以通过改变H2O2的浓度控制木质素磺酸钠的氧化程度。Pei等[9]将对氨基苯甲酸与木质素磺酸钙反应制备了羧基木质素磺酸钙,并研究了它的表面活性,它对水泥的吸附量以水泥颗粒的Zeta电位大小,研究表明羧基木质素磺酸钙是一种比木质素磺酸钙更好的水泥减水剂。Pang等[10]对木质素磺酸钙进行了氧化、羟甲基化、磺甲基化改性,并研究了改性对木质素磺酸钙在碱性溶液中的表面活性、发泡能力、吸附能力、分散能力、配位能力的影响。研究发现羟甲基化和磺甲基化均能提高木质素磺酸钙的表面活性、发泡能力,氧化会降低其表面活性和发泡 …… 此处隐藏：9206字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……