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造纸污泥表面改性
中国造纸行业2017-9-19 7:08:38 造纸术中国纸业网造纸污泥处理
  摘要:采用硬脂酸钠(NaSt)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、硅烷偶联剂KH550、KH560、复配改性剂NaSt- KH550对造纸污泥(PMS)进行表面改性,造纸污泥的吸油值和悬浮液粘度比未改性分别降低34.3%和63.9%,提高了造纸污泥的疏水性和亲油性。

 

     将造纸污泥作为聚合物基复合材料的填充剂使用,是造纸污泥资源化利用的新趋势,具有生产成本低、生产周期短、污泥处理量大、无二次污染、资源利用率高等优点。但造纸污泥亲水疏油的表面特性,使其与聚合物相容性差,因此在加工中易造成在高聚物内部分散不均匀,从而产生界面缺陷,导致制品的性能降低。为了改善造纸污泥与聚合物之间的相容性,达到造纸污泥作为填充剂使用的资源化应用,必须对其进行表面改性。


1 主要原料

造纸污泥:取自国内某造纸厂利用废纸抄造新闻纸的一级废水处理污泥,PH值7.42,固含量58.7%。造纸污泥干燥后,有机质含量27.4%,灰分54.3%。

改性剂:硬脂酸钠(NaSt);十二烷基苯磺酸钠(SDBS);硅烷偶联剂KH550、KH560;邻苯二甲酸二辛酯(DOP);液体石蜡。


2 造纸污泥改性工艺

将一定量的造纸污泥(固含量58.7%)加入500mL三口烧瓶中,配制成固含量10.0%的污泥悬浮液,放置于水浴锅中加热,搅拌,待反应器温度达到改性温度并恒定后,加入表面改性剂,反应一段时间,趁热抽滤,用去离子水反复清洗,烘干,研磨,筛分(80目),获得改性造纸污泥装入自封袋中备用。


3 不同的改性条件对造纸污泥吸油值和悬浮液粘度的影响

3.1 改性温度的影响

采用不同的表面改性剂,改性时间为30min,改性温度分别为20℃、35℃、50℃、65℃、80℃,对造纸污泥进行表面改性,结果如图1所示。

           

由图1可知,本实验设定的范围内,随着改性温度的升高,不同改性剂改性造纸污泥的吸油值和悬浮液粘度均呈降低趋势。提高改性温度,将会提高改性成本,因此在本实验设计中,最高改性温度为80℃。

3.2 改性时间的影响

采用不同的表面改性剂,改性温度为50℃,改性时间分别为5min,  15min、30min、60min、90min,对造纸污泥进行表面改性,结果如图2所示。

           

由图2可知,在本实验条件范围内,随着改性时间的增加,硅烷偶联剂KH550、KH560改性造纸污泥的吸油值和悬浮液粘度均呈降低趋势。

当采用KH550在改性时间为90min时,其改性效果最好,与未改性污泥相比,造纸污泥的吸油值降低了30.4%,粘度降低了53.3%。


4 复配改性剂配比与总用量对造纸污泥吸油值和悬浮液粘度的影响

通过前期单一改性剂在不同改性条件下对造纸污泥的改性效果评价,筛选出改性效果较好的两种改性剂NaSt与KH550进行复配。复配改性实验,选定改性温度为80℃,改性时间为60min,考察复配改性剂总用量以及NaSt与KH550复配质量比m(NaSt):m(KH550)为1:3、2:1、3:1、5:1,对改性造纸污泥的影响,结果如图3所示。

         

      当用量为2%、m(NaSt):m(KH550)为2:1时,改性效果最好,造纸污泥的吸油值54.97g/100 g,与未改性污泥相比,降低了34.3% ;粘度115.8mPa·s,与未改性污泥相比,降低了63.9%。

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