作者簡(jiǎn)介:碩士,工程師;主要從事煙草薄片制造工藝研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)。
摘要:本研究采用正丁醇和乙醇2種有機(jī)溶劑對(duì)玉米芯堿木質(zhì)素進(jìn)行分級(jí),得到反應(yīng)活性高、反應(yīng)可及性好的木質(zhì)素組分(F1和F2),以[2-(甲基丙烯酰氧基)3-乙基]三甲基氯化銨(METAC)為接枝單體、偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑,通過(guò)自由基聚合制備木質(zhì)素絮凝劑(FX-LBF),探究不同制備條件(METAC用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間)及外部環(huán)境(FX-LBF添加量、懸浮液濃度、pH值和共存離子)對(duì)FX-LBF絮凝效果的影響。結(jié)果表明,在METAC : FX 質(zhì)量比 : = 6 : 1 、反應(yīng)溫度 5 0 ~ 、反應(yīng)時(shí)間3\~4h下制備的 FX -LBF絮凝效果最好,其中采用乙醇分級(jí)木質(zhì)素制備的F2-LBF對(duì)煙草薄片模擬白水(高嶺土懸浮液)的去除率為 9 8 . 9 % ,對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水中懸浮物的去除率達(dá)98. 0 % 。同時(shí),通過(guò)調(diào)整外部環(huán)境因素發(fā)現(xiàn),煙草薄片模擬白水最優(yōu)去除率仍能在88. 0 % 以上,表明分級(jí)木質(zhì)素制備的FX-LBF具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。
關(guān)鍵詞:木質(zhì)素;有機(jī)溶劑分級(jí);絮凝劑;模擬白水中圖分類號(hào):TS79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI: 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.04.005
PreparationofGradedLigninFlocculantand Its EffectsontheTreatment of Simulated WhiteWaterfromReconstituted TobaccoSheets
HUNianwu WEI Shuoguo
WANG Liang1 ZHENG Kai1,2.3 WANG Yixin1.2.3 SHU Hao1,2.3 LIU Ben1,2.3 WAN Chao1,2.3 WANG Lei4*
(1.ChinaTobaccoHubeidustrilCod.,WuhanHubeiProvinceO;2.HubeiXineReconsitutedTbaccoDeelotC, Ld.,Wuhan,HubeiProvince,43Oo6;3.AppledTecnologyResearchofReconstitutedTobacoHubeiProvinceKeyLab,Wuhan, HubeiProvince,43O;4.HubeiProvincialKeyLbofGreeMaterialsfrLightIndustry,HubeiUniversityofTechnology,Wuha, Hubei Province,)
( E-mail:wanglei@hbut.edu.cn)
Abstract:Thispaperemployedtwoorganicsolvents(n-butanolandethanol)tofractionateconcobalkalinelignin,ieldingligncomp nents(1,F(xiàn)2)actedeacidellesiliacUt(alyl) moniumchlorde(METAC)asthe grafting monomerandazobisisobutyonitrle(AB)asteitiator,igninflocuant(FX-BF)wassynthesizedthroughfreeradicalpolymerizatio.Tispaperexploedtheefectsofvariouspreparationconditions(METACdosagecationtem perature,andrecationtime)andextealenviromentalfctors(FX-LFdosage,suspesionconcentration,pHvalue,andcoeistigs) on the flocculation efficacy of F X -LBF.The results showed that F X -LBF prepared with METAC ∴ FX mass ratio of 6 : 1 ,reaction temperature of 50\~60 ,andreactiontimeof3\~4hexhibitedtheoptimalflocculationperformance.Notably,theremovalrateofF2-LBFprepared with ethanol graded lignin on simulated white water of reconstituted tobacco sheets (Kaolin suspension)was 98. 9 % ,and the removal rate of suspended matter in concentrated white water of reconstituted tobacco sheets production line was 98. 0 % . Furthermore,by modulating external environmentalariabls,itasobsedtattialmalateforcostiutedtobcostssimulateditewatermadboe
88. 0 % ,indicating that F X -LBFprepared from graded lignin possessed robust environmental adaptability.
Keywords: lignin; oragnic solvent fractionation;flocculant; simulatedwhitewater
造紙法煙草薄片生產(chǎn)工藝流程包括萃取與濃縮、制漿處理、抄造成形及涂布干燥等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在抄造階段,通過(guò)成形網(wǎng)排出的水及細(xì)微固體顆粒被稱為濃白水。濃白水中主要包括微細(xì)纖維、碳酸鈣填料、助留助濾劑等多種成分。造紙白水的排放量較大,若不加以處理直接排放,不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而且也會(huì)對(duì)資源形成浪費(fèi)2]。
我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)林廢棄物種類多且產(chǎn)量大,如秸稈、煙桿等。這些廢棄生物質(zhì)資源大多堆積在田地里或用于燃燒產(chǎn)熱,只有極少部分應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),這造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。農(nóng)林廢棄生物質(zhì)中含有豐富的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素,可以將其進(jìn)行組分分離從而實(shí)現(xiàn)資源化利用。如從農(nóng)林廢棄生物質(zhì)中提取的纖維素和半纖維素可用于水凝膠的制備[45],提取的木質(zhì)素可用于絮凝劑、活性炭等的制備。木質(zhì)素絮凝劑因其電荷中和作用、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),通常被用于廢水處理,常見(jiàn)的工業(yè)廢水如造紙廢水、煙草薄片廢水和染料廢水中含有大量懸浮物顆粒(如煙末纖維、填料和有機(jī)染料等)8。陳騰飛等以預(yù)水解木質(zhì)素為原料,通過(guò)自由基聚合反應(yīng),利用半干法合成了陽(yáng)離子型木質(zhì)素接枝聚合物,對(duì)造紙廢水濁度去除率達(dá) 9 3 . 3 % ;顧玲等制備了一種木質(zhì)素基兩性絮凝劑,對(duì)各種模擬染料廢水的脫色率均在 8 2 % 以上。然而,由于植物種類、生物合成和提取過(guò)程的差異,導(dǎo)致木質(zhì)素具有嚴(yán)重異質(zhì)性、不均一性、反應(yīng)性差、溶解性差等缺陷,使得木質(zhì)素基產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量不可控[2-3]。工業(yè)木質(zhì)素分級(jí)是解決以上問(wèn)題的有效途徑之一,分級(jí)方法包括酸沉淀分級(jí)、膜分級(jí)、有機(jī)溶劑分級(jí)、離子液體分級(jí)等,其中,有機(jī)溶劑分級(jí)法更符合綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的理念,是更具潛力的分級(jí)方法。
本研究以堿木質(zhì)素為原料,利用木質(zhì)素在不同有機(jī)溶劑中的溶解度不同,對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行順序分級(jí),得到溶解性好、反應(yīng)活性高的木質(zhì)素組分,并以[2-甲基丙烯酰氧基)3-乙基]三甲基氯化銨(METAC)為接枝單體、乙醇為溶劑,在共聚體系中制備木質(zhì)素絮凝劑,將其用于處理高嶺土懸浮液模擬的煙草薄片白水和造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水,旨在為木質(zhì)素高值化利用和煙草薄片白水處理提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。
1實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
1. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
玉米芯堿木質(zhì)素(原木質(zhì)素),由山東龍力生物
科技股份有限公司提供;造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水(質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0 . 3 % ),由提供。
1. 1. 2 實(shí)驗(yàn)試劑
正丁醇、乙醇、甲醇、1,4-二氧六環(huán)、[2-甲基丙烯酰氧基)3-乙基]三甲基氯化銨(METAC)、偶氮二異丁腈(AIBN)、高嶺土、氫氧化鈉、鹽酸均購(gòu)自中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。氣代二甲基亞砜(DMSO- )
,體積分?jǐn)?shù) 0 . 0 3 % )、氘代氯仿1
)(D,體積分?jǐn)?shù) 9 9 . 8 % )、磷化試劑均購(gòu)自上海麥克林生化科技股份有限公司。
1. 2 實(shí)驗(yàn)方法
1. 2. 1 木質(zhì)素分級(jí)
采用正丁醇和乙醇對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行分級(jí)[18。稱取8 0 g 原木質(zhì)素并溶于 5 0 0 m L 正丁醇,放入搖床中以1 0 0 r / m i n 搖晃 3 h ,確保正丁醇充分溶解原木質(zhì)素中的可溶性組分。通過(guò)抽濾使其固液分離,收集濾液后進(jìn)行減壓旋蒸,干燥后得到可溶于正丁醇的木質(zhì)素組分,記為F1。將得到的殘?jiān)瓷鲜霾襟E用乙醇進(jìn)行分餾,得到的木質(zhì)素餾分記為F2。
1. 2. 2 木質(zhì)素絮凝劑的制備
分別稱取 分級(jí)木質(zhì)素(F1、F2)溶于 6 0 m L 乙醇中,加入一定量的METAC和AIBN,連續(xù)充氮?dú)猓?2 0 0 m L/ m i n ) 2 5 m i n 。在氮?dú)夥諊?,按照?條件進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后,將經(jīng)旋蒸得到的混合物在丙酮溶液中沉淀,過(guò)濾得到木質(zhì)素-METAC,最后,冷凍干燥后得到木質(zhì)素絮凝劑( FX -LBF, FX 表示分級(jí)木質(zhì)素)。同時(shí),在
、
、4h和
的條件下,按上述相同的步驟合成不含木質(zhì)素的均聚物(PMETAC)[19],作為對(duì)照組。
1. 2.3 絮凝實(shí)驗(yàn)
采用高嶺土懸浮液模擬煙草薄片白水,將 高嶺土懸浮液倒入燒杯中,加入一定量的 FX . LBF,以 2 0 0 r / m i n 快速攪拌 5 m i n ,然后以 5 0 r / m i n 攪拌 2 0 m i n ,最后靜置
。絮凝完成后取上清液,利用紫外分光光度計(jì)(UV-2550,日本島津)測(cè)試
處的吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濁度,并計(jì)算高嶺土去除率,計(jì)算方法見(jiàn)式(1)。
高嶺土去除率
式中, 表示絮凝前高嶺土懸浮液的濁度,NTU;
表示絮凝后高嶺土懸浮液濁度,NTU。
造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水的絮凝實(shí)驗(yàn)也按照該方法進(jìn)行。
1.3性能表征與檢測(cè)
1.3.1 分子質(zhì)量檢測(cè)
使用高效液相色譜(HPLC-20A7,日本島津)測(cè)定木質(zhì)素樣品的質(zhì)均分子質(zhì)量( ?M w? )和數(shù)均分子質(zhì)量( M n) ,并計(jì)算多分散系數(shù)(PDI, 。具體實(shí)驗(yàn)條件如下:色譜柱:StyrageHR4EDMF( 7 . 8 m m× 3 0 0 m m. );保護(hù)柱:StyrageDMF( 4 . 6 m m×3 0 0 m m ;流動(dòng)相:DMF
;流速: 1 m L/ m i n ;柱溫:
;進(jìn)樣量: 2 0 μ L ;檢測(cè)器:示差折光檢測(cè)器(RID-lOA);標(biāo)品:EasiVialPolystyrenePS-M( 4 m L ) 。
1.3.2 (204號(hào) -NMR測(cè)試
將無(wú)水吡啶與氘代氯仿按照 1 . 6 : 1 (體積比)混合均勻得到A液,乙酰丙酮鉻以 5 m g / m L 的質(zhì)量濃度溶于A液得到弛豫試劑,環(huán)己醇以 1 0 . 8 5 m g / m L 的質(zhì)量濃度溶于A液得到內(nèi)標(biāo)液。準(zhǔn)確稱取 1 5 m g 待測(cè)木質(zhì)素樣品,依次加入 5 0 0 μ L A液、 1 0 0 μ L 弛豫試劑和 1 0 0 μ L 內(nèi)標(biāo)液,待木質(zhì)素樣品完全溶解后加入磷化試劑,將溶液移至核磁管,采用超導(dǎo)核磁共振儀(AVANCE-II40O,德國(guó)Bruker公司)進(jìn)行磷譜( -NMR)測(cè)定。
1.3.3 FT-IR測(cè)試
將待測(cè)樣品與KBr按照質(zhì)量比 1 : 1 0 0 混合研磨并壓制成KBr薄片,置于傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,NICOLET670O,美國(guó)賽默飛)中進(jìn)行掃描,掃描波數(shù) ,掃描次數(shù)64次。
1.3.4Zeta電位
稱取 的待測(cè)木質(zhì)素樣品于 1 0 m L 離心管中,利用 0 . 1 m o l / L 鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)
值,配制不同
值的懸浮液。在
條件下采用Zeta電位測(cè)定儀(ZetasizerNanoZS90,英國(guó)馬爾文)進(jìn)行木質(zhì)素Zeta電位測(cè)試。
2 結(jié)果與討論
2.1分級(jí)木質(zhì)素的理化特性分析
木質(zhì)素的分級(jí)結(jié)果如表2所示。由表2可知,原木質(zhì)素的PDI為3.15,表明其相對(duì)分子質(zhì)量分布寬度較大,難以高值化利用2]。因此,選擇有機(jī)溶劑對(duì)原木質(zhì)素進(jìn)行分級(jí)以降低其多分散性,F(xiàn)1和F2的PDI明顯降低,降幅超過(guò) 5 0 % ,分別為1.46和1.43,遠(yuǎn)低于低共熔溶劑(DES)木質(zhì)素(2.03)、離子液體木質(zhì)素 (2.01)和酶解/弱酸木質(zhì)素 (EMAL)(2.41)[2,表明有機(jī)溶劑分級(jí)木質(zhì)素的相對(duì)分子質(zhì)量分布更加均勻。同時(shí),隨著分級(jí)的進(jìn)行,木質(zhì)素組分質(zhì)均分子質(zhì)量和得率遞增,F(xiàn)1、F2質(zhì)均分子質(zhì)量分別為1141、 ,得率分別為 1 5 . 0 % 和3 4 . 9 % ,表明原木質(zhì)素在乙醇中具有更高的溶解度。除此之外,采用
-NMR量化3種木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中活性官能團(tuán)(酚羥基和羧基)含量,結(jié)果表明,木質(zhì)素中酚羥基和羧基含量隨其分子質(zhì)量的增加而降低,可能是由于醚鍵(
-0-4等)斷裂產(chǎn)生了更多的酚羥基,而羧基含量增加表明發(fā)生了氧化反應(yīng)[22]
2.2木質(zhì)素基絮凝劑性能及其絮凝效果分析
2.2.1 制備條件對(duì) FX -LBF絮凝效果影響
為探究不同制備條件及 FX . -LBF添加量對(duì)絮凝效果的影響,本研究采用單因素實(shí)驗(yàn),分別改變F1或F2與METAC質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度(表1)和FX -LBF添加量,測(cè)定 FX -LBF對(duì)高嶺土懸浮液(懸浮液濃度 1 0 0 m g / L 、pH值5.7、無(wú)外加離子)的去除率,結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,在不同制備條件下,高嶺土去除率均隨著 FX -LBF添加量的增加,呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),當(dāng)添加量為 時(shí),F(xiàn)X-LBF對(duì)高嶺土去除率基本達(dá)最大值( gt; 9 0 % ),這是由于 FX -LBF具有較高的Zeta電位(圖3),在添加量較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生膠體“再穩(wěn)”現(xiàn)象,與張?zhí)盏?3的研究結(jié)果一致。
FX -LBF制備條件對(duì)絮凝效果的影響基于最佳添加量( )分析。
METAC : F X 質(zhì)量比對(duì) FX -LBF絮凝效果的影響,當(dāng)METAC 時(shí), FX -LBF對(duì)高嶺土去除率最高,F(xiàn)1-LBF和F2-LBF對(duì)高嶺土的去除率分別為8 7 . 3 % 和 9 8 . 9 % ,進(jìn)一步增加METAC用量,高嶺土去除率略降低,這是因?yàn)?FX 上接枝位點(diǎn)有限,過(guò)多的METAC會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)加劇,進(jìn)而降低吸附效果,與王曉東等[24的研究結(jié)果一致。由圖1(b)和圖1(e)可知,F(xiàn)X -LBF的最佳反應(yīng)溫度為
,當(dāng)溫度升至
時(shí),F(xiàn)1-LBF高嶺土去除率由 9 1 . 6 % 降至 7 5 . 7 % ,F(xiàn)2-LBF高嶺土去除率由 9 8 . 9 % 降至 9 4 . 3 % ,這可能是因?yàn)闇囟冗^(guò)高引發(fā)鏈轉(zhuǎn)移等不利因素導(dǎo)致的。除此之外,隨著反應(yīng)時(shí)間從 2 h 升至
,F(xiàn)1-LBF高嶺土去除率由 4 9 . 2 % 升高到 8 6 . 1 % ,F(xiàn)2-LBF高嶺土去除率由8 2 . 5 % 升高至 9 8 . 9 % ,高嶺土去除率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而提高,且增長(zhǎng)速度逐漸趨于平緩(圖1(c)和圖1(f))。
綜上所述, FX -LBF的最佳制備條件為:METAC:FX=6 : 1 、反應(yīng)溫度 、反應(yīng)時(shí)間 3~4 h ,在該條件下制備的F1-LBF的高嶺土去除率最高達(dá) 9 1 . 6 % ,F(xiàn)2-LBF的高嶺土去除率最高達(dá) 9 8 . 9 % ,F(xiàn)2-LBF的絮凝效果要優(yōu)于F1-LBF;且當(dāng)F1-LBF的添加量 gt; 1 . 5 m g / L 時(shí),高嶺土去除率陡降,而F2-LBF的高嶺土去除率在添加量 gt;2 . 0 m g / L 后緩慢下降,這是因?yàn)镕1的相對(duì)分子質(zhì)量較小,制備的F1-LBF相對(duì)分子質(zhì)量小且分子鏈較短(表2),當(dāng)添加量 gt;1 . 5 m g / L 時(shí),其自身產(chǎn)生絮聚且捕捉到的高凝土懸浮顆粒容易脫離[25]。后續(xù)表征及實(shí)驗(yàn)將基于最佳處理?xiàng)l件下制備的FX -LBF進(jìn)行。
2.2.2 (20 FX -LBF的FT-IR分析
圖2為原木質(zhì)素、PMETAC及FX-LBF的FT-IR譜圖。由圖2可知,原木質(zhì)素、F1和F2在1265、1120和 處均出現(xiàn)吸收峰,分別代表木質(zhì)素愈創(chuàng)木基單元(G)、紫丁香基單元(S)C—H面內(nèi)振動(dòng)和對(duì)羥苯基單元(H)的吸收峰2,F(xiàn)1和F2在1265和
處振動(dòng)峰的強(qiáng)度減弱,表明原木質(zhì)素為典型的GSH-木質(zhì)素,且經(jīng)過(guò)工業(yè)提取和分級(jí)處理,結(jié)構(gòu)單元會(huì)有部分被破壞,但木質(zhì)素的基本骨架沒(méi)有被破壞。此外,
處吸收峰對(duì)應(yīng)羥基振動(dòng),包含醇羥基與酚羥基振動(dòng)的相應(yīng)信號(hào),
處吸收峰為一
和一
基團(tuán)中的C一H振動(dòng),這在木質(zhì)素樣品中都是相似的。
與F1和F2相比,F(xiàn)1-LBF和F2-LBF在 處 c=0 伸縮振動(dòng)顯著增強(qiáng),這是由于METAC結(jié)構(gòu)中c=0 的引人,且2種絮凝劑均在1481和
處出現(xiàn)新的吸收峰,分別為與一
(
)相鄰的一
的彎曲振動(dòng)和一
(
)3的伸縮振動(dòng)[27-28],這些峰的歸屬與PMETAC的FT-IR譜圖相一致。此外,與PMETAC相比,F(xiàn)1-LBF和F2-LBF在
處均有對(duì)羥苯基單元(H)的吸收峰,表明2種絮凝劑的FT-IR譜圖均存在木質(zhì)素和METAC的吸收峰,證明METAC成功接枝在木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中。
2.2.3 FX -LBF的Zeta電位分析
圖3為F1、F2、F1-LBF、F2-LBF和PMETAC在不同pH值環(huán)境下的Zeta電位。由圖3可知,隨著pH值由3升至11,F(xiàn)1和F2的 Z e t a 電位變化幅度較大( + 2 0 ~ ),F(xiàn)1-LBF的Zeta電位從
降至 + 3 0 m V F2-LBF的Zeta電位較穩(wěn)定( + 4 0 ~+ 5 0 m V )。這表明在Δ p H 值3\~11范圍內(nèi),制備的 FX . -LBF較穩(wěn)定(一般認(rèn)為Zeta電位的絕對(duì)值 gt; 3 0 為穩(wěn)定[2),這是由于METAC中的季銨鹽基團(tuán)經(jīng)共聚后被接枝到木質(zhì)素上引起的。
METAC通過(guò)自身共聚形成的不含木質(zhì)素聚合物PMETAC在不同 值環(huán)境下也有較高的Zeta電位值,但與其相比,2種 FX -LBF均具有更高的Zeta電位絕對(duì)值。結(jié)果表明, FX -LBF適合處理高負(fù)電荷、寬pH值范圍的廢水,且L2-LBF在pH值3\~11的環(huán)境下更穩(wěn)定。
2.2.4外部環(huán)境條件對(duì)FX-LBF絮凝效果的影響
外部環(huán)境條件對(duì)F1-LBF和F2-LBF絮凝效果的影響。由圖4(a)和圖4(e)可知,隨著 FX -LBF添加量的增加,高嶺土去除率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),高嶺土懸浮液(懸浮液濃度""、"
"值為5.7、無(wú)外加離子)的Zeta電位持續(xù)增加,這是由于FX-LBF帶正電荷導(dǎo)致的(圖3)。當(dāng) FX -LBF添加量達(dá)1 . 5~2 . 0 m g / L 時(shí),F(xiàn)1-LBF和F2-LBF對(duì)高嶺土去除率均達(dá)到最大值,分別為 9 1 . 6 % 和 9 8 . 9 % ,進(jìn)一步增加添加量,高嶺土懸浮液體系 Z e t a 電位 gt;0 后,高嶺土去除率下降。圖4(b)和圖4(f為高嶺土懸浮液質(zhì)量濃度( Δ p H 值為5.7、無(wú)外加離子)對(duì) FX . -LBF絮凝效果的影響。由圖4(b)和圖4(f)可知,在最佳添加量下,F(xiàn)X -LBF對(duì)4種不同質(zhì)量濃度的高嶺土懸浮液均有較好的絮凝效果(高嶺土去除率均 gt;8 8 . 0 % ),其中,F(xiàn)2-LBF在添加量 2 . 0 m g / L 、高嶺土懸浮液質(zhì)量濃度
時(shí),對(duì)高嶺土去除率最高( 9 8 . 9 % )。高嶺土懸浮液
值對(duì)FX-LBF絮凝效果的影響如圖4(c)和圖 4 ( g ) 所示。由圖4(c)和圖 4 ( g ) 可知,基于最佳添加量分析,當(dāng)高嶺土懸浮液(懸浮液質(zhì)量濃度
、無(wú)外加離子)
值由4.0升至10.0, FX -LBF的最佳絮凝效果逐漸減弱,這是由于 FX -LBF的Zeta電位為正,隨著懸浮液中OH的增加,部分 FX -LBF會(huì)吸引
,從而降低絮凝效果。圖4(d)和圖4(h)顯示了共存的
和
對(duì) FX -LBF絮凝性能的影響。由圖4(d)和圖 4 ( h ) 可知,對(duì)于高嶺土懸浮液(懸浮液質(zhì)量濃度
,
值為5.7),
存在可以促進(jìn)絮凝體的形成,增強(qiáng)絮凝效果,但
存在對(duì)絮凝效果有負(fù)面影響。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于
與 FX -LBF相互作用3,減弱了電荷吸引,從而降低了絮凝效果。F2-LBF在最佳添加量下對(duì)高嶺土去除率均高于F1-LBF,表明F2-LBF具有更好的絮凝效果,與2.2.1的結(jié)論一致。
2.2.5 FX -LBF對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水的絮凝效果
為進(jìn)一步驗(yàn)證 FX -LBF的絮凝效果,對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,F(xiàn)2-LBF對(duì)煙草白水中懸浮物去除率L 9 8 . 0 % )優(yōu)于F1-LBF的去除率( 9 0 . 1 % ),與2.2.1的結(jié)果相符,表明FX-LBF對(duì)煙草薄片生產(chǎn)線濃白水有較好的絮凝效果。
3結(jié)論
以正丁醇、乙醇分級(jí)的木質(zhì)素(F1、F2)為原料,通過(guò)自由基聚合制備木質(zhì)素絮凝劑(FX-LBF),并對(duì)高嶺土懸浮液模擬煙草薄片白水和造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。
3.1FX-LBF的最佳制備條件為:[2-(甲基丙烯酰氧基)3-乙基]三甲基氯化銨(METAC): FX 質(zhì)量比 Σ= Σ 6 : 1 ,反應(yīng)溫度 ,反應(yīng)時(shí)間 3~4 h ,在該條件下制備的F1-LBF對(duì)煙草薄片模擬白水高嶺土最高去除率為 9 1 . 6 % ,對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水中懸浮物的去除率為 9 0 . 1 % ;F2-LBF對(duì)煙草薄片模擬白水高嶺土最高去除率為 9 8 . 9 % ,對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線濃白水中懸浮物的去除率為 9 8 . 0 % 。
3.2 FX -LBF基于最佳添加量( 1 . 5~2 . 0 m g / L ,在不同的環(huán)境影響因素(高嶺土懸浮液質(zhì)量濃度 5 0 ~ 、懸浮液
值4.0\~10.0、共存離子
及
)均保持較高的高嶺土去除率( gt; 8 8 . 0 % ),具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。
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