[發明專利]基于生物能源副產品木質素的土體穩定性加固劑

有效

• 申請號: 201010271040.1
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN101967379A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 劉松玉;蔡國軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C09K17/32
• 分類號: C09K17/32;C09K103/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于生物能源副產品木質素(Lignin)加固土體的新型加固劑配方，屬于巖土工程地基處理領域中一種地基加固方法。

背景技術

隨著人類對環境污染和資源危機等問題的認識不斷深入，天然高分子所具有的可再生、可降解性等性質日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用，是當代經濟與社會發展的重大課題，也是對當代科學技術提出的新要求。在可持續性發展的背景下，生物燃料的生產和使用日益增加。基于植物生物能的生物燃料生產不僅產生生物燃料或乙醇，而且也隨之產生了包括木質素、改善的木質素和木質素衍生物的副產品。在自然界中，木質素的儲量僅次于纖維素，而且每年都以500億噸的速度再生。例如，制漿造紙工業每年要從植物中分離出大約1.4億噸纖維素，同時得到5000萬噸左右的木質素副產品，但迄今為止，超過95％的木質素仍以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。

木質素是由四種醇單體(對香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇)形成的一種復雜酚類聚合物。木質素是構成植物細胞壁的成分之一，具有使細胞相連的作用。木質素是一種含許多負電集團的多環高分子有機物，對土壤中的高價金屬離子有較強的親和力。化石能源的日益枯竭、木質素的豐富儲量、木質素科學的飛速發展決定木質素的經濟效益的可持續發展性。木質素成本較低，木質素及其衍生物具有多種功能性，可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助劑、瀝青乳化劑，木質素對人類可持續發展最為重大貢獻就在于提供穩定、持續的有機物質來源，其應用前景十分廣闊。

本發明通過在不同土體中添加兩種生物能源副產品，一種為A造紙廠直接排放的“黑液”，另一種為B基于玉米生產乙醇的加工廠產生的固體廢棄物。本發明公布了兩種生物燃料副產品的利用，在路面土加固中，作為一種新的應用領域。室內試驗研究表明，添加生物燃料副產品后的土體強度與未處理土的和傳統的粉煤灰處理強度具有明顯的提高。而且加固后的地基具有更好的承載性能、耐久性能、減震

性能、抗沖擊性能、防滲性能與抗腐蝕性能。除此之外，在土體中添加生物能源副產品，即可節約用于加固處理軟粘土的傳統加固劑用量，減少地基處理造價，又可以大量消耗“黑液”與固體廢棄物，減少環境污染，具有良好的經濟效益和社會效益。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種基于生物能源副產品木質素的土體穩定性加固劑，這種新型加固劑使得造紙廠排放的“黑液”與乙醇廠產生的固體廢棄物變廢為寶，解決了環境污染問題。

技術方案：本發明的基于生物能源副產品木質素的土體穩定性加固劑為2種木質素生物燃料副產品，副產品A包括7.84-8.69％的木質素和28.34-32.17％的固含物，其余為水，pH值為11.8-12.6。

副產品B呈粉末狀，包括6.35-6.75％的木質素、46.32-48.01％半纖維素、20.45-21.94％纖維素和淀粉。

所述的2種木質素生物燃料副產品為造紙廠直接排放的“黑液”或為采用玉米生產乙醇的加工廠產生的固體廢棄物。

本發明所采用的土為2種，一種為取自連云港地區的海相粘土，另一種為取自南通地區的粉土，兩種土的基本物理指標如表1所示。

表1試驗土樣的基本物理指標

本發明的基于生物能源副產品木質素的土體穩定性加固劑為木質素生物燃料副產品，該副產品包括7.84-8.69％的木質素和28.34-32.17％的固含物，其余為水，pH值為11.8-12.6。木質素生物燃料副產品為造紙廠直接排放的“黑液”。

所述的木質素生物燃料副產品呈粉末狀，包括6.35-6.75％的木質素、46.32-48.01％半纖維素、20.45-21.94％纖維素和淀粉。木質素生物燃料副產品還可為采用玉米生產乙醇的加工廠產生的固體廢棄物。

有益效果：這種經過生物燃料副產品加固后的土體強度與未處理土強度相比，強度得到明顯提高(平均提高22％)，與傳統的粉煤灰加固土體強度相比，強度比較接近。副產品A在處理含水量低的粉土更加有效，而副產品B在含水量高的海相粘土中處理效果更加明顯。生物燃料副產品處理土的無側限抗壓強度(UCS)隨著副產品含量和齡期的增加而增加，8％副產品A處理的土強度是最高的，12％副產品B處理的土強度是最高的。經過生物燃料副產品加固后的地基強度可以通過調節副產品的用量來實現，與傳統的添加劑加固土相比，該地基具有更高的耐久性能、減震性能、抗沖擊性能、防滲性能與抗腐蝕性能。除此之外，在土體中添加生物能源副產品，大量消耗造紙廠“黑液”與乙醇生產的廢棄物，解決了環境污染等問題。

具體實施方式