利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂

利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂

代　军,侯曼玲,马莉莉

(中南大学化学化工学院,湖南长沙,410083)

Ξ

摘　要:利用木质素合成了木素季胺盐絮凝剂,并应用于生活污水处理,进行条件实验,得

出了合成该絮凝剂的较佳工艺条件,初步探讨了该絮凝剂的絮凝机理。

关键词:木质素;絮凝剂中图分类号:TQ91411　文献标识码:A　文章编号:1009-9212(2002)06-0038-02　　木质素是一种量大又可再生的有机资源。其结构复杂,是一种具有芳香族特征、结构单元为苯丙烷型的三维高分子网状化合物,分子中含有羟基、羧基、羰基等官能团[1]。其结构表明它可以发生烷基化、酯化、酰化等反应[2],因而可以合成许多有用的产品,用作水泥减水剂、橡胶补强剂、表面活性剂、混凝剂等[3]。陈俊平[4]等利用木质素进行接枝改性,合成了阴离子型高分子絮凝剂。本实验利用从造纸黑液中提取的木质素制备阳离子型木素季胺盐絮凝剂,并用于生活污染处理,获得了不错的效果。1　实验部分111　实验材料

浓度(mol/l)

148

胺盐絮凝剂。2　结果与讨论利用制备的木素季胺盐絮凝剂处理生活污水

(浊度为50󰂼),通过絮凝沉降速度和对污水的除浊效果来确定合成该絮凝剂的较佳工艺条件。211　催化剂浓度和用量的影响

在接枝聚合反应中需使用催化剂激活木质素分子上的羟基,本实验用NaOH溶液作催化剂,其浓度和用量的影响见表1和表2。

表1　催化剂浓度对絮凝效果的影响

速度

较快快较慢)剩余浊度(󰂼

1025

除浊率(%)

809690

精制木质素、三甲胺、环氧氯丙烷、氢氧化钠均为化学纯、生活污水。112　主要仪器

电磁搅拌器、恒温水浴锅、GDS23C散射光浊度仪、傅立叶变换红外光谱仪等。113　实验方法11311　中间单体的制备

用量(mol/l)

51015

表2　催化剂用量对絮凝效果的影响

速度

较快快慢

)剩余浊度(󰂼

428

除浊率(%)

929680

取一定量的三甲胺溶液置于三口烧瓶中,装上电磁搅拌器和回流冷凝管,烧瓶置于冰盐浴中,按三

甲胺:环氧氯丙烷为1∶017(m/m)加入环氧氯丙烷,搅拌反应1h,静置,取几滴上清液用Ag+检验,得到白色沉淀即表明已生成的所需单体。11312　接枝聚合制备絮凝剂

由表1和表2可见,当用4mol/LNaOH溶液

作催化剂,用量为10ml时合成的絮凝剂效果最好。212　催化活化时间的影响活化时间对接枝率有直接影响,时间太短,活化不充分;时间过长,已活化的分子又会失去活性,活化时间的影响结果见表3。

由表3可见,当活化时间为1min时,合成的絮凝剂效果最好。

将精制木质素放入三口烧瓶中,置于70℃恒温水浴锅中,装好回流冷凝管,加入氢氧化钠溶液作催化剂使木质素分子活化,短时间搅拌后加入单体,继续搅拌反应几小时,得棕黑色粘稠液体,即为木素季

Ξ作者简介:代　军(1972-),男,湖南永兴县人,硕士研究生,主要从事分析化学和环保方面的研究。

收稿日期:2002-08-18

第6期　　　　　　　　　　　　代　军,等:利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂　　　　　　　　　　　　　　39

表3　活化时间对絮凝效果的影响

时间/min

1510

速度

快较快慢剩余浊度/󰂼

258

除浊率/%

969084

的电荷密度,使其电中和作用增强,促进了它的吸附架桥功能,从而使其具有较好的絮凝作用。3　结论

1)通过上述比较实验可以看出,当反应物物质

213　反应物投料比的影响

反应物物质的量之比是一个重要的影响因素,

直接决定产物的合成程度,其影响见表4。

表4　投料比(木素∶单体)对絮凝效果的影响

投料比(m/m)1∶1151∶21∶215

速度

较慢较快快

剩余浊度/󰂼

652

除浊率/%

889096

的量之比(木素∶单体)为1∶215(m/m),催化活化时间1min,催化剂为4mol/lNaOH溶液且用量为10ml时,合成的木素季胺盐絮凝剂处理污水沉降速度快,除浊效果最好,此条件即为合成该絮凝剂的较佳工艺条件。

2)该絮凝剂的絮凝机理是由于其分子中含有羟基、羰基等反应活性基团及季胺阳离子,增强了吸附性能,从而起到絮凝作用。参考文献:

[1]　高洁,鲍禾,李中正.木素的化学[J].北京:轻工业出版社,

1988.53.

[2]　FeldmanD,LacasseM,BenaczukLM.Ligninpolymersystems

andsomeprogressinpolymerscience[J].Prog.pdym.sci,1986(12):271～299.

[3]　谭东.木质素的提取及应用[J].广西化工,1994,(4):6～14.[4]　陈俊平.碳木素阴离子型高分子型絮凝剂的研制[J].湖北工学

从表4可以看出,当木素与单体物质的量之比为1∶215(m/m)时,合成的絮凝剂效果最好。214　絮凝机理探讨

用红外光谱仪对木素季胺盐絮凝剂进行分析,从光谱图上可以看出其分子中含有大量羟基、羰基等反应活性基团,从而使其在絮凝过程中,易形成化学键,这在促进溶解状有机物吸附和胶体及悬浮物的网捕方面起重要作用。另外还发现,由于在聚合过程中接枝了季胺阳离子,因而增加了絮凝剂分子

院学报,1994(2):90～93.

(上接35页)

成本高、毒性大。笔者改用乙醇为溶剂,不仅有效地降低了生产成本,而且使生产过程更加安全。

传统工艺中对羟基苯乙酮与溶剂的比值为1∶15(m/m),改为乙醇作溶剂,其固液比可降低至1∶10(m/m),减少了溶剂的用量。213　反应温度随着反应温度的升高,反应体系的颜色加深,表明发生副反应的趋势增大。试验表明当反应体系温度高于90℃时,将得不到ω2溴2对羟基苯乙酮白色晶体,最终得到的只是黑色的膏状聚合物。但反应温度也不能太低,因为该反应必须在一定温度下才能引发,低于30℃反应很难发生,并且温度太低反应速度慢,不利于反应的进行。控制溴化反应温度在35～45℃较适合。214　反应时间

控制好溴化反应时间(即液态溴滴加速度)非常重要,反应时间长,其产率、纯度都较高,但生产周期

长,不利于工业化生产。反应时间短,则使得反应非常剧烈,反应体系温度快速升高,增加了控制温度的

难度,容易引起副反应,从而降低产品纯度和产率。试验表明,控制加溴时间为1h左右,整个反应以加溴完毕后再反应015h为宜。3　结论

综上所述,采用氢溴酸为催化剂,乙醇为溶剂使对羟基乙酮的甲基溴化生成ω2溴2对羟基苯乙酮的方法,具有工艺简单、操作方便、生产周期短、生产成本低、减少了环境污染等优点,值得推广应用。参考文献:

[1]　陈代谟,宓爱巧,蒋耀忠,等.一种β2拟肾上腺素兴奋剂饲料添

加剂的合成方法[P].中国发明专利94111947.1994-10-31.

2002Vol.32No.6

FINECHEMICALINTERMEDIATES

(SeriesNo.141)

59

etal.(DepartmentofChemistryandBiology,HunanLoudinormalCollege,HunanLoudi,417000,China)J,finechem.

StudyonthePreservationofLitchi.YAORong-gui,etal.(CollegeofChemistryandMolecularscience,Wuhan,430072,China)J,finechem.intermediates,2002,32(6):34

intermediates,2002,32(6).25～26

Thecatalyticsynthesisofisoamylcinnamatebytheesterifi-cationreactionofcinnamateacidandisoamylolinthepresenceofdifferentacidcatalystswasinvestigatedinthispaper.Itwasfoundthatp-toluenesulfonic(PTS)acidwastheefficientcata2lyst,andalsotheoptimumconditionshavebeenestablishedfromtheratioofreactantsandtheamountofcatalystusedinthereac2tion.Theyieldofisoamylcinnamateis81%whentheratioofcinnamateacidandisoamylolwas1:1.3,over3%PTScata2lyst.ThesyntheticisoamylcinnamatewasidentifiedbyIRspec2trumanditsphysico-chemicalconstant,whichwasinagree2mentwiththeauthenticsample.

Keywords:3-phenyl-propenoate;isoamylol;isoamyl3-phenyl-propenoate;p-toluenesulfonic;catalyticsynthesisSynthesisof2-Amino-5-(N,N-diisopropyl)amino-l,3,4-thiadi-azole.YEYu-yuan,etal.(DepartmentofChemistry,TaizhouCollege,TaizhouZhejiang,317000,China)J,finechem.intermediates,2002,32(6):27～28

2-mino-5-(N,N-diisopropyl)amino-1,3,4-thiadiazolewassynthesizedusingaminothioureaandformicacidasrawmaterialsthroughcyclocondensation,bromationandami2nation.Thefactorsinfluencingthereactionswereinvestigated.Theoverallyieldwas60%,thepurityoftheproductwasover99%.Theoptimumconditionofsynthesiswasestablished.

Keywords:2-Amino-5-(N,N-diisopropyl)amino-1,3,4-thiadiazole;2-Amino-l,3,4-thiadiazole;cyclo2condensation;bromation;amination

-SynthesisofDioctylMeleatebySolidSuperAcidSO24/TiO2/

Thecontentoflitchi’sglucoseandacidwasdeterminedafter

beingkeptunderlowtemperature.Thedifferentchangeunderdifferentconservationconditionwerecompared.

Keywords:litchi;glucose;acidResearchonthePreparationTechnologyofω-Bromide-p-hy-droxyacetophenone.LIUCan-ming.(CollegeofScience,HunanAgriculturalUnivresity,Changsha,410128,China).J,finechem.intermediates,2002,32(6):35

Anewapproachtopreparingω-bromide-p-hydroxyace-tophenonewasintroducedthroughthereactionofp-hydroxy2ace-tophenoneandliquidbromineusinghydrobromicacidascat2alystandalcoholassolvent.Inaddition,Thetechnologicalcondi2tionsasreactiontemperature,reactiontime,etcwereexplored,thusthecostofproductonwasbroughtdownandtechnologicaloperationwassimplified.

Keywordsω:-Bromide-p-hydroxyacetophenone;prepa2ration;catalyst

StudyonthePropertiesandSurfaceModificationofHydropho2biaZeolumMolecularSieve.HUANGYan.(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,YueyangNormalUni2versity,Yueyang,414000,China)J.finechem.intermediates,2002,32():36

Thehydrophobicmechanism,sorptioncharactersandsur2facemodificationtechnologyofhydrophobiczeolitemolecularsievewerepresented.ThedevelopingprospectsofthistechnologyappliedonCO2controlwasdiscussed.

Keywords:zeolite;hydrophobic;surfacemodificationStudyonMakingLignin-quaternaryAmicSaltFlocculantfromLignin.DAIJun,etal.(TheChemistrydepartmentofCSUChangsha,410083,China)J.finechem.intermediates,2002,32(6):38～39

Thelignin-quaternaryamicsaltflocculantwasmadefromligninandappliedforlivingwastewatertreatment.Theoptimumtechnicalconditionofsynthesis.Theflocculalionmechanismwasalsodiscussed.

Keywords:lignin;flocculant;watertreatmentTheSynthesisofMolybdenumDibutyldithiocarbamateasLubri2catingOilAdditive.LIXin-liang,etal.(CollegeofChem2istryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,HunanChangsha,410083China)J.finechem.intermediates,

La3+Catalyst.HUAPing,etat.(DepartementofChemicalEngineering,NantongInstituteofTechnology,Nantong,226007,China).J.finechem.intermediates,2002,32(6):29

-3+

SolidsuperacidcatalystSO2waspreparedand4/TiO2/La

usedinsynthesizingdioctylmaleate,incomparisonwithsulfuracidandp-toluenesulfonicacid.Theeffectsofpreparedcondi2tionssuchasthesulfuracidconcentration,thetemperatureandtimeofbakringoncatalyticactivityandreactiontimeonesterifi-calion.Theresultsshewthatthecatalysthadsplendidcatalyt2icactivityforthesynthesisofdioctylmaleale,immersing10hoursin1.8mol/L.sulfuracidsolution,baking3hoursat550℃,theyieldofdioctylmeleatewasover96.9%.

Keywords:solidsuperacid;dioclylmelate;esteratification

StudyonLilyDebittering.RENFeng-lian.etal.(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,CentralsouthUniver2sity.Changsha.410083,China)J.finechem.intermedi2ates,2002,32(6):32～33

Themethodsoflilydebitteringwerestudiedandthedebit2teringtechnologicalconditionswereoptimizedbyvertical2method.Aproperprocesscombineddebitteringwithcolourpro2tectionwasdeveloped.Themethodiseconomical,practicableandtheexperimentresultissatisfying.

Keywords:lily;debittering;optimized;colourprotection

2002,32(6):40～41

Sodiummolybdate,di-n-butylamine;andcarbondisul2fideasstarlmaterials,Molybdenumdibutyldithiocarbamate(MoDTC)hadbeensynthesized.Thereactionconditionssuchasthemolarrationofmaterialsandreactionlimeandtemperaturehadbeenoptimized.Somephysicalandchemicalcharacterssuchasinfraredspectra,meltingpointandmolybdenumcontentoftheproductwerereported.

Keywords:lubricatingoil;additive;molybdenumdibutyldithiocarbamate;synthesis