改性木质素磺酸盐的研究进展

前言
我国造纸工业发达， 而造纸废水的黑液是环境 主要的污染源，约占整个造纸工业污染的 90%[1]。 加 强对造纸废液中的某些物质综合利用， 不仅可以缓 解资源危机的压力，还可避免其对环境的污染，尤其 是制浆造纸的黑液的处理及综合利用备受关注。 造 纸黑液中大量的木质素若加以综合利用， 既充分利 用了废弃资源， 又减少了对环境的污染。 如木质素 磺酸盐具有减水作用、絮凝、降黏等特点，在工业上 具有广泛的用途。 但是其本身也存在一些问题，如 引气过大，相对分子量小等，使得效果并不明显。 因 此， 需对木质素磺酸盐进行改性， 弥补其自身的不 足，赋予一些新的性能，可进一步扩大其应用领域。 本文综述了改性木质素磺酸盐的研究进展， 以期为 木质素的开发利用提供参考。
天津造纸 2011 年第 2 期
改性木质素磺酸盐的研究进展
翁彩珠 巨 敏 刘军海 （陕 西 理 工 学 院 化 学 与 环 境 科 学 学 院 ，陕 西 汉 中 ，712003）
摘要
综述了改性木质素磺酸盐的性质及其在工业应用方面的研究进展，重点分析了各自优缺点，探讨 了其今后的发展方向，并展望了其今后的发展前景。 关键词：改性 木质素磺酸盐 综述
技与技术,2005,3:5-6. [9]杨东杰,杜艳刚,付尽国等.蔗渣木质素磺酸镁的结
构特征及表面物化性能 [J]. 化工学报,2010,61(7): 1859-1865. [10] 贾 陆 军 , 王 海 滨 , 霍 冀 川 等 . 接 枝 改 性 木 质 素 磺 酸 钙 的 制 备 及 应 用 [J]. 中 国 造 纸 学 报 .2009,24(3): 112-115. [11] 雷 永 林 , 贾 陆 军 , 霍 冀 川 等 . 新 型 改 性 木 质 素 磺 酸 钙高效减水剂的制备及构效 关 系 研 究[J].中 国 造 纸学报,2010,25(1):27-31.
随着研究工作的深入， 其他一些木质素磺酸盐 的应用不断被开发出来。 如将木质素磺酸盐与丙烯 酰胺接枝共聚得到的改性木质素磺酸盐， 可用于工 业废水中镉、镍、铜等的絮凝处理，具有较好的絮凝
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效果，是一种高分子絮凝剂，达到了“以废治废”的经 济 效 果 [13-15]。
此外，木质素磺酸盐还可以作为缓蚀剂，抑制金 属腐蚀；作为活性剂，降低油-水界面张力；作为固 沙剂，达到防沙治沙的目的。
目前，改性木质素磺酸镁原料多采用钛白粉，价 格较高，所以改性成本高，造成这方面的应用受到一 定程度限制，相关研究也不是很多。但是，其高效性、 节水性等优异性能应引起我们的重视， 加大对木质 素磺酸镁的研究，以降低其生产成本，将是今后的发 展方向之一。 1.3 木质素磺酸钙
木质素磺酸钙（木钙）是一种多组分高分子聚合 物阴离子表面活性剂，具有很强的分散性、黏结性、 螯合性，广泛用作水泥减水剂、农药悬浮剂、水煤浆 分散剂等。
众所周知， 纸张是社会中不可缺少的物品 （商 品），它对于文化、工作、生活等方面有很大的影响。 我们既要继承古代先人的智慧， 又要充分发挥当代 人的能动作用，开动脑筋，不囿于旧格式，而构思新 思路，设计新产品，以最大 王 宏 伟 . 改 性 木 质 素 磺 酸 镁 的 应 用 试 验 [J]. 建 筑 科
减 水 性 能 及 其 结 构 特 性 [J]. 中 华 纸 业 .2007,28(11): 63-65. [5]徐春利,郭红霞,谭惠芬等.木质素磺酸钠改性丙烯 酸酯乳液的制备及其性能研 究[J].新 型 建 筑 材 料 2010,(2):82-85 [6]胡文莉,王玥,邱学青等.改性木质素磺酸钠对水煤 浆成浆性能的影响[J].煤炭科技技术.2009,37(12) : 107-112. [7]付尽国,杨东杰,张智等.不同相对分子质量的蔗渣 木质素磺酸镁对水泥砂浆性 能 的 影 响[J].新 型 建 筑材料,2008,11:1-4
黑液研究[J].水处理技术 2010,36(12):77-79,97 [2]李荣杰,薛培俭,邓远德等.木质素磺酸钠减水剂的
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雷 永 林 等 [11]合 成 了 新 型 改 性 木 质 素 磺 酸 钙 高 效 减水剂。 结果表明， 新型改性木质素磺酸钙解决了 本身的引气过大、缓凝的缺点，且对水泥分散能力和 减水效果也增强了。
此外， 木质素磺酸钙还可以与其他物质反应而 获得更多广泛的应用， 如制备低毒低游离醛和低成 本的环保型木质素磺酸钙基 PF 胶[12]。 1.4 其它木质素磺酸盐
1 改性木质素在工业中的应用
1.1 木质素磺酸钠 木质素磺酸钠是木浆与二氯化硫水溶液和亚硫
酸盐反应产物，具有 C3-C6 的疏水骨架、磺酸和其 它亲水性基团结构， 因而属阴离子表面活性剂。 木 质素磺酸钠有很强的分散性， 能吸附在各种固体质 点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组 织结构上存在各种活性基， 因而能产生缩合作用或 与其他化合物发生氢键作用。 但是木质素磺酸钠的
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书馆内，供学者们阅读和研究，作为埃及的古文化保 留下去。
5 几点初步联想
我们从一个古老的用品，从生到亡，由失而 生， 这种轮回循环的现象可以得到一些什么启 示呢？
第一，莎草纸是纸还不是纸，不必纠缠于谁对或 谁错， 历史上的是非标准与时代背景密不可分的。 没有必要永远争论下去，这一页历史早已翻过去了。 我们讨论的目的是搞清楚它的来龙去脉， 搞清楚它 对人类历史文化发展的作用， 搞清楚它之所以由生 而亡的影响因素，等等。
此 外 ，木 质 素 磺 酸 钠 改 性 还 可 使 [5]水 煤 浆 的 分 散降黏能力显著提高，优于常用的萘系分散剂等。 1.2 木质素磺酸镁
木质素磺酸镁（木镁）属阴离子表面活性物质， 具有引气减水作用、良好的水溶性、强的黏结力等性
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能。 木质素磺酸镁可复合改性， 进一步深加工成不 同用途的产品。 木质素磺酸镁的起泡性能和减水分 散性能较低，但随着相对分子质量的增大，其减水分 散性能增强，对其进行改性可以增强其减水分散性， 但是水泥净浆凝结时间却延长了， 砂浆抗压强度也 降低了[7]。 王宏伟[8]研究发现，改性木质素磺酸镁的 用水量降低了、 凝结时间比原先的缩短且抗压强度 明显增强。 杨东杰等[9]采用超滤法将木质素磺酸镁 分离成不同分子量的级份， 研究其结构特性和表面 物化性能，为其应用和改性提供了基础数据。
2 展望
改性木质素磺酸盐性能优异，应用潜力巨大，吸 引着越来越多的研究者介入此方面的工作。 面对当 今严峻的资源短缺， 木质素磺酸盐改性的研究对我 国低碳经济和绿色化可持续发展具有重大意义。
木质素磺酸盐在用作减水剂这方面目前研究最 多的，科研人员的深入研究的同时，需注重对产品的 开发推广工作， 以实现规模化的工业生产。 实验研 究方面，还要加大改性工艺的优化研究，以降低改性 成本， 同时加大应用性研究， 以拓展其更广泛的应 用。 造纸黑液中不仅有木质素磺酸盐， 还有羟基低 分子量有机酸、树脂酸等有用成份，所以在研究改性 木质素磺酸盐的过程中， 要注意对造纸黑液的综合 开发， 最大程度的减少其对环境的污染。 相信随着 研究工作的不断开展， 有关木质素磺酸盐的研究必 将取得更多可喜的成果。 参考文献 [1]谭万春,李芬,王云波等.超临界水氧化法处理造纸
[14]李 爱 阳 , 李 大 森 , 蔡 玲 等 . 丙 烯 酰 胺 改 性 木 质 素 磺 酸 盐 处 理 含 铜 废 水 的 研 究 [J]. 黄 金,2008,29(8): 51-54.
[15]李 爱 阳 , 李 大 森 , 李 安 伍 . 改 性 木 质 素 磺 酸 盐 处 理.31.
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·收 稿 日 期 ：2011－3－28
作用不明显，对木质素磺酸钠进行适当的改性，可有 效改善其应用性能。
木质素磺酸钠是一种常见的减水剂， 通过对其 进行化学改性，可以提高减水率，同时改善木质素磺 酸钠在混凝土应用过程中强度偏低的缺点。 李荣杰 等 [2]以 玉 米 芯 、 玉 米 芯 酸 解 渣 、 甘 蔗 渣 或 玉 米 秸 秆 经 过碱煮产生的黑液为原料， 经过粗过滤、 超滤膜浓 缩、磺化和喷雾干燥，制备出低含水量的木质素磺酸 钠减水剂。 李高宁等[3]用 H2O2 和 HCHO 对木质素进 行氧化、 磺化改性。 产品各项主要指标达到了普通 减水剂的国家标准。 且其工艺简单、操作方便、易于 控制、在常压下就能完成。 王哲等[4]研究不同的氧化 条件对木质素磺酸钠影响， 结果表明在酸性和较高 的过氧化氢的条件下， 可使改性木质素磺酸钠的减 水效果明显提高。
第二，从莎草纸的衰落与复兴，使我们思考到任 何物质都有顺其自然而发展的规律， 这是不以人的 意志为转移的。 而在当今，全球面临着各种危机（金 融、地震、海啸、战争、核泄漏等）的情况下，在目前和 今后人们所必须要做的工作是什么？ 如何渡过 “苦
海”，才能达到幸福的彼岸。 第三，要学习历史、学习文化，扩大知识面，提升
[12] 方 红 霞 , 吴 强 林 , 张 雷 . 液 化 木 质 素 磺 酸 钙 基 环 保 酚醛胶黏剂的合成[J].林产化学与工业,2009,29(4): 92-95.
[13] 李 爱 阳 , 彭 晖 冰 , 唐 有 根 . 改 性 木 质 素 磺 酸 盐 絮 凝 处理含镍废水的研究 [J] 环境科 与 技 术.2008,31 (11):106-108.
想象力。 善于从一个民族的历史中，发现闪光点。 从 而制造商机，发展经济。 我国有 56 个民族，百花争 艳， 有多少可以开发的机会和闪光点呢？ 拉吉布的 长处就是通过欣赏中国文化而联想到了埃及的莎草 纸，我们呢？
第四，莫以第一论英雄。 首创当然伟大、光荣， 继承未必渺小、耻辱。 “十个指头有长短”，哪能个个 伟大？ 做事要有平常心， 说不定就能 “化腐朽为神 奇”。 拉吉布继承民族遗产、 仿制莎草纸的事迹，真 值得我们细细的品味！