高效混凝土减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效混凝土减水剂及其制备方法，通过回收利用造纸废液中的木质素磺酸盐并对其进行处理，与聚羧酸减水剂复配，得到了一种具有良好减水性能的高效混凝土减水剂。本发明专利技术回收工业废水作为原料，利于环境保护，并且本发明专利技术能够延缓减水剂变质进程，提升使用寿命，改善了聚羧酸减水剂的易用性，节约了使用成本。了使用成本。

【技术实现步骤摘要】
高效混凝土减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土添加剂
，尤其涉及一种高效混凝土减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚羧酸系高性能减水剂是一种新型、绿色环保的高性能减水剂,与传统减水剂相比，其具有分散性强、减水率高、混凝土的坍落度经时损失小、分子结构可调性、环保等显著的综合技术优势。但通用型聚羧酸减水剂引气量大、水化时间长、保水性差和易用性差、成本较高。
[0003]造纸业的蓬勃发展导致了环境和全球生态系统的严重污染和破坏，造纸工业是一种对环境高污染的行业，污染全主要来自于造纸过程中通过酸碱处理植物纤维原料产生的废液。造纸红液为亚硫酸盐制浆法产生的废液，因废液呈红褐色而得名，该方法以含有过量亚硫酸的酸性亚硫酸盐为蒸煮液，在加压蒸煮器中加热处理，使植物成分中的木质素等杂质溶解而除去。由于亚硫酸盐制浆法的特性，造纸红液中含有大量的木质素磺酸盐，直接排放进江河水体会造成巨大的环境污染，木质素磺酸盐具有可回收利用价值，回收利用废水木质素磺酸盐并应用到其他领域对绿色经济具有重大意义。
[0004]专利CN201911331825.0公开了一种用木质素磺酸盐废水制脂肪族减水剂及其合成工艺，用木质素磺酸盐废水制备脂肪族减水剂，以实现木质素磺酸盐废水资源化合理利用，但是该专利技术在使用中存在所需添加量过多的问题。专利201710866089.3提供了一种阴阳离子复合型木质素磺酸盐类减水剂的制备方法，在木质素磺酸盐分子中接枝反应引入聚乙二醇长亲水链，之后与阳离子表面活性剂通过静电自组装制备阴阳离子复合型两性减水剂，但是在应用中可能会出现减水剂聚团引起的减水效率降低问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种高效混凝土减水剂。具体技术方案如下：
[0006]一种高效混凝土减水剂，其特征在于：由改性木质素磺酸盐、聚羧酸减水剂以质量比(1～4)：10混合而成。
[0007]在造纸过程中会产生大量废液。亚硫酸盐纸浆废水又称造纸红液，是造纸工业使用酸法制浆时产生的废液。由于酸法制浆使用硫酸盐及亚硫酸盐混合药液生产纸浆，因此造纸红液含有大量的木质素磺酸盐，有机物含量很高，造纸红液呈酸性，pH为1～4，直接排入自然水域后会沉积于河床湖底，危害水生生物并污染水体。
[0008]专利技术人发现，造纸红液存在大量可以回收利用的木质素磺酸盐，通过向经过简单处理的造纸红液中添加氢氧化钠和硫酸钙，利用钙离子使废液中螯合基团的螯合量达到饱和，从而沉淀并分离得到木质素磺酸盐。通过此方法从造纸红液中提取出来的木质素磺酸盐粉末也存在一定缺陷，由于木质素磺酸盐因溶解度下降析出得到沉淀，造纸红液中各部
分物质的浓度也并非理想情况下的均一稳定，导致木质素磺酸盐在沉淀过程中聚团程度不同。由于聚团程度不同，得到的沉淀物需干燥后进行物理粉碎制成粉末，但是物理粉碎操作无法对木质素磺酸盐表面进行一些改进，只能物理上缩小其粒径，得到的木质素磺酸盐作为减水剂使用时，和混凝土中其他成分的结合依赖于物理粉碎的精细程度，减水率只有8～10％。专利技术人发现，在木质素磺酸盐混合中加入纳米四氧化三铁颗粒作为模板剂，和木质素磺酸盐结合，然后用硫酸处理进行蚀刻去除四氧化三铁，可以在木质素磺酸盐表面形成细小多孔的结构，从分子层面增加木质素磺酸盐的表面积，从而提升和混凝土其他成分及水分子的结合能力。
[0009]优选的，所述改性木质素磺酸盐为多孔木质素磺酸盐、分散型木质素磺酸盐、亲水型木质素磺酸盐中至少一种。进一步优选的，所述改性木质素磺酸盐为分散型木质素磺酸盐和亲水型木质素磺酸盐的按质量比为(1.25～2)：1的混合。
[0010]优选的，所述多孔木质素磺酸盐的制备方法如下：
[0011]X1造纸红液经过滤去除固体不溶物后加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至12～13，随后加入硫酸钙，造纸红液中硫酸钙的浓度为30～45g/L，升温至35～40℃，以180～240rpm的搅拌速率反应，反应1.5～3h，过滤、干燥、粉碎过80～200目筛，得到废水木质素磺酸盐，备用；
[0012]X2以重量份计，将10份步骤X1得到的废水木质素磺酸盐加入400～500份水，以240～360rpm的搅拌速率混合2～4h，再加入0.25～0.75份纳米四氧化三铁颗粒，以480～600rpm的搅拌速率混合4～6h，过滤，将过滤产物与20～30wt％的稀硫酸以1：(27.5～35)的质量比混合，升温至80～95℃，在90～120rpm的搅拌速率下混合6～8h，冷却至常温过滤，水洗3～5次，将产物置于干燥装置并在80～100℃干燥4～6h，粉碎过80～200目筛得到多孔木质素磺酸盐。
[0013]多孔木质素磺酸盐虽然产生的更好的结合效果，但是木质素磺酸盐的表面基团成分并没有发生改变，而且在实际应用中，木质素磺酸盐存在一定程度的聚团现象，降低了使用效率。经过大量的生产实践及改进，专利技术人发现，多孔木质素磺酸盐在硫酸蚀刻时会带入磺基，磺基可以作为一种离去基团在多孔木质素磺酸盐表面提供反应位点，另一方面，通过α
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甲基肉桂酸和甲醛将苯环结构引入多孔木质素磺酸盐，能够提升多孔木质素磺酸盐分子的空间位阻，在避免其团聚的同时也可以增加被包裹的混凝土的分散性。
[0014]优选的，所述分散型木质素磺酸盐的制备方法如下：
[0015]Y1造纸红液经过滤去除固体不溶物后加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至12～13，随后加入硫酸钙，造纸红液中硫酸钙的浓度为30～45g/L，升温至35～40℃，以180～240rpm的搅拌速率反应，反应1.5～3h，过滤、干燥、粉碎过80～200目筛，得到废水木质素磺酸盐，备用；
[0016]Y2以重量份计，将10份步骤Y1得到的废水木质素磺酸盐加入400～500份水，以240～360rpm的搅拌速率混合2～4h，再加入0.25～0.75份纳米四氧化三铁颗粒，以480～600rpm的搅拌速率混合4～6h，过滤，将过滤产物与20～30wt％的稀硫酸以1：(27.5～35)的质量比混合，升温至80～95℃，在90～120rpm的搅拌速率下混合6～8h，冷却至常温过滤，水洗3～5次，将产物置于干燥装置并在80～100℃干燥4～6h，粉碎过80～200目筛，得到多孔木质素磺酸盐，备用；
[0017]Y3以重量份计，取α
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甲基肉桂酸10～15份和12.5～25份1
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羟基苯并三唑溶于25～37.5份二甲基亚砜中，氮气保护下以120～180rpm的搅拌速率混合45～60min，得到均匀的混合物A，备用；
[0018]Y4以重量份计，步骤Y3得到的混合物A中加入0.5～1.25份甲醛和10～15份步骤Y2得到的多孔木质素磺酸盐，升温至75～85℃，在氮气保护下以120～180rpm的搅拌速率反应3～4h，冷却至常温后得到反应混合物Ⅰ，将反应混合物Ⅰ加入到325～400份异丙醇，静置12～18h后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效混凝土减水剂，其特征在于：由改性木质素磺酸盐、聚羧酸减水剂以质量比(1～4)：10混合而成。2.根据权利要求1所述的高效混凝土减水剂，其特征在于：所述改性木质素磺酸盐为多孔木质素磺酸盐、分散型木质素磺酸盐、亲水型木质素磺酸盐中至少一种。3.根据权利要求2所述的高效混凝土减水剂，其特征在于，所述多孔木质素磺酸盐的制备方法如下：X1造纸红液经过滤去除固体不溶物后加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至12～13，随后加入硫酸钙，造纸红液中硫酸钙的浓度为30～45g/L，升温至35～40℃，以180～240rpm的搅拌速率反应，反应1.5～3h，过滤、干燥、粉碎过80～200目筛，得到废水木质素磺酸盐，备用；X2以重量份计，将10份步骤X1得到的废水木质素磺酸盐加入400～500份水，以240～360rpm的搅拌速率混合2～4h，再加入0.25～0.75份纳米四氧化三铁颗粒，以480～600rpm的搅拌速率混合4～6h，过滤，将过滤产物与20～30wt％的稀硫酸以1：(27.5～35)的质量比混合，升温至80～95℃，在90～120rpm的搅拌速率下混合6～8h，冷却至常温过滤，水洗3～5次，将产物置于干燥装置并在80～100℃干燥4～6h，粉碎过80～200目筛得到多孔木质素磺酸盐。4.根据权利要求2所述的高效混凝土减水剂，其特征在于，所述分散型木质素磺酸盐的制备方法如下：Y1造纸红液经过滤去除固体不溶物后加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至12～13，随后加入硫酸钙，使造纸红液中硫酸钙的浓度为30～45g/L，升温至35～40℃，以180～240rpm的搅拌速率反应，反应1.5～3h，过滤、干燥、粉碎过80～200目筛，得到废水木质素磺酸盐，备用；Y2以重量份计，将10份步骤Y1得到的废水木质素磺酸盐加入400～500份水，以240～360rpm的搅拌速率混合2～4h，再加入0.25～0.75份纳米四氧化三铁颗粒，以480～600rpm的搅拌速率混合4～6h，过滤，将过滤产物与20～30wt％的稀硫酸以1：(27.5～35)的质量比混合，升温至80～95℃，在90～120rpm的搅拌速率下混合6～8h，冷却至常温过滤，水洗3～5次，将产物置于干燥装置并在80～100℃干燥4～6h，粉碎过80～200目筛，得到多孔木质素磺酸盐，备用；Y3以重量份计，取α
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甲基肉桂酸10～15份和12.5～25份1
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羟基苯并三唑溶于25～37.5份二甲基亚砜中，氮气保护下以120～180rpm的搅拌速率混合45～60min，得到均匀的混合物A，备用；Y4以重量份计，步骤Y3得到的混合物A中加入0.5～1.25份甲醛和10～15份步骤Y2得到的多孔木质素磺酸盐，升温至75～85℃，在氮气保护下以120～180rpm的搅拌速率反应3～4h，冷却至常温后得到反应混合物Ⅰ，将反应混合物Ⅰ加入到325～400份异丙醇，静置12～18h后以8000～12000rpm的速率离心10～15min、过滤分离沉淀物，分离后的沉淀物经醇洗3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，孙红宾，张恒春，
申请(专利权)人：砼牛上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：