[發明專利]一種利用酸沉木質素黑液中的硫酸根制備硫酸鈣晶須的方法

在審

• 申請號: 201810919661.2
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN108707967A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 楊朋朋;應漢杰;李曉潔;李明;朱志玉;李子涵;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B29/62;C30B7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 司崇靜;肖明芳

本發明公開了一種利用酸沉木質素黑液中的硫酸根制備硫酸鈣晶須的方法，包括以下步驟：(1)對木質素懸浮液進行過濾，得到木質素黑液，向所述木質素黑液中滴入硫酸，調節pH至1.0～2.5；(2)將步驟(1)得到的體系進行固液分離，取所得液體，向所述液體中加入氫氧化鈣或氧化鈣，得到沉淀液體系；(3)向所述沉淀液體系中加入有機酸，然后進行水熱處理，得到硫酸鈣晶須懸液；(4)將所述硫酸鈣晶須懸液進行固液分離、烘干、煅燒，得到硫酸鈣晶須。本發明制備得到的硫酸鈣晶須不含結晶水，具有穩定性好、長徑比大等優點。將本發明所得硫酸鈣晶須應用到PVC塑料中，發現塑料硬度等性能指標有明顯提高。

技術領域

本發明涉及一種制備硫酸鈣晶須的方法，特別涉及一種利用酸沉木質素黑液中的硫酸根制備硫酸鈣晶須的方法。

背景技術

木質素是一種天然有機高分子化合物，在自然界中的數量僅次于纖維素，其分子結構中存在醇羥基、酚羥基、羰基、羧基、甲氧基、磺酸基等官能團，可以發生氧化、磺化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚等多種化學反應，因此在膠黏劑、塑料、建筑材料、涂料、薄膜等行業均有較大用途。

當前工業中的木質素主要來源于造紙行業和秸稈玉米芯的加工處理行業。由于木質素分子結構中含有酚羥基等酸性官能集團，因此在溶液中常以離子的形式存在。且在堿性環境中，木質素以陰離子的形式存在，溶解度較大，在酸性體系下，木質素多以中性或兼性離子的形式存在，溶解度急劇下降。因此，無論在造紙行業還是秸稈玉米加工行業，其獲得木質素的方法大多為硫酸沉降法(CN200880127214.8，CN201610233203.4)，調節終點pH范圍為1.0～3.0，那么在獲得木質素的同時，不可避免的會引入產生大量硫酸根離子(廢液中含量一般大于30g/L)，為后續污水的處理帶來很大困難。另一方面，含高濃度硫酸根離子的工業廢水直接排放會給環境和人類帶來一系列的危害，導致水體產生礦化作用，是造成水體永久性硬度指標高和礦化度高的主要原因，危害生態環境。

因此，酸沉木質素黑液中硫酸根離子的處理問題顯得非常重要，如何對其進行資源化利用，不僅有利于解決環境問題，而且可以獲得一定的經濟效益。

硫酸鈣晶須又稱石膏晶須，是重要的無機鹽晶體，其按照晶體內部水分含量的多少可以分為無水、半水和二水三種，其中無水硫酸鈣晶須的強度最高。與其它的晶體相比，硫酸鈣晶須具有可耐高溫、耐酸堿、韌性好、強度高、抗化學腐蝕等優點，而且價格在無機晶須材料中較低，具有較高的性價比。石膏晶須的應用范圍非常廣泛，主要應用在造紙行業、建材工業、陶瓷工業、機械工業和輕工業中。目前，制備石膏晶須的方法有很多，不同的方法特點不同，最常見的為水熱法。傳統硫酸鈣晶須的制備方法為水熱法，工藝較為簡單。而木質素黑液中含有較多纖維素、半纖維素和無機鹽等雜質，成分較為復雜，比如存在的硅酸根離子，在硫酸鈣晶須的形成過程中，會與硫酸根產生競爭關系，抑制晶須端面的生長速率，進而抑制晶須的形成。再者，木質素黑液中所含有的親水性大分子，容易與硫酸鈣晶面產生相互作用，影響硫酸鈣二水合物向晶須的轉化過程，這為水熱法制備硫酸鈣晶須帶來了很大難度。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種利用酸沉木質素黑液中的硫酸根制備硫酸鈣晶須的方法，該方法不僅緩解了污水處理的壓力，還實現了硫酸根離子的資源化利用。

技術方案：本發明所述利用酸沉木質素黑液中的硫酸根制備硫酸鈣晶須的方法，包括以下步驟：

(1)對木質素懸浮液進行過濾，得到木質素黑液，向所述木質素黑液中滴入硫酸，調節pH至1.0～3.0，使木質素沉降；

(2)將步驟(1)得到的體系進行固液分離，取所得液體，向所述液體中加入氫氧化鈣或氧化鈣，得到沉淀液體系；

(3)向所述沉淀液體系中加入有機酸，然后進行水熱處理，水熱處理的溫度為150～170℃，水熱處理的時間為4～6h，得到硫酸鈣晶須懸液；