本发明涉及水煤浆分散剂技术领域，具体涉及一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂及其制备方法。
背景技术：
水煤浆出现在21世纪70年代末国际石油危机时期，是一种计划代替石油的煤炭利用高新技术产品，它主要组成部分为60-70％左右的煤炭、30％-40％左右的水和少量水煤浆添加剂，具有良好的流动性和稳定性且其外观与重油类似。水煤浆技术是将固态的煤经物理过程转化成为液态的煤基燃料，它既具备良好的燃烧特性，又拥有重油的部分优点，因此它可以代替重油应用到发电等行业，总体来说水煤浆是一种制备过程简单、易于运输储存、安全可靠的新型代油清洁燃料。自问世以来，水煤浆已经在西方发达国家得到广泛应用。我国是一个先天性富煤贫油的国家，伴随着我国工业化步伐的加快，大力发展水煤浆技术推广应用成为了保障我国能源安全和推动可持续发展的重要手段。水煤浆添加剂作为水煤浆技术的重要原料之一的研究，也必将成为我国研究发展的方向，目前其生产和使用成本较高，所以寻找和研制出新型水煤浆分散剂的合成方法和新的水煤浆分散剂的合成原料，对推动我国的水煤浆技术的跨越式发展具有积极意义。
木质素磺酸钠是目前国内使用量较大的一类分散剂，价格低廉、来源方便，广泛应用于燃料、颜料、涂料、水泥、煤炭等行业，但其分散性能、分散效果不及萘磺酸甲醛缩合物表面活性剂。梳型水煤浆分散剂是利用大单体、甲基丙烯酸在链转移剂和引发剂的作用下通过自由基聚合成的一种分散剂，其本身分散效果教好，但稳定性及适应性较差，因此利用改性后木质素磺酸钠对常用梳型水煤浆分散剂进行改性，提高分散效果、提高水煤浆分散剂的适用性和稳定性、减少生产成本、环保经济。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂及其制备方法，该水煤浆分散剂中含有较多的羟基、羧基、羰基、以及酯基、磺酸基、聚氧乙烯基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠20-50份、双氧水2-6份、去离子水380-550份、3m0.5-1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚220-350份，vc0.5-2份、丙烯酸25-42份、羟乙酯5-10份。
优选的，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠30份、双氧水3.2份、去离子水400份、3m1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚320份，vc0.7份、丙烯酸32份、羟乙酯5.6份。
优选的，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠50份、双氧水3.9份、去离子水420份、3m1.3份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚300份，vc0.65份、丙烯酸40份、羟乙酯6.2份。
优选的，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠40份、双氧水4.2份、去离子水500份、3m1份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚280份，vc1.2份、丙烯酸35份、羟乙酯7.3份。
上述利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)改性处理木质素磺酸钠：于四口烧瓶中加入木质素磺酸钠、1-2份的双氧水和20-40份的去离子水，搅拌混合均匀，加热至50℃，开始滴加丙烯酸8-12份，控制温度在60-70℃，搅拌反应1-3h，得到改性后木质素磺酸钠，备用；
2)配置a、b料：a料为160-180份去离子水、3m与vc混合均匀得到；b料为60-100份去离子水、剩余的丙烯酸与羟乙酯混合均匀得到；
3)于另一四口烧瓶中加入单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚、步骤1)得到的改性后木质素磺酸钠、160-200份的去离子水，搅拌混合均匀后加入剩余双氧水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入a、b液，a液滴加时间2-5h，b液滴加时间1.5-4h，滴毕后补入剩余去离子水，得到分散剂mo。
优选的，步骤1)中，搅拌反应时间为1.5h。
上述利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂应用于水煤浆分散领域。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂及其制备方法，其有益效果如下：
1、用改性木质素磺酸钠制备的梳型水煤浆分散剂产品中含有较多的羟基、羧基、羰基、以及酯基、磺酸基、聚氧乙烯基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。
2、本发明利用改性后的木质素磺酸钠代替了部分聚醚单体，为梳型水煤浆分散剂找到了新的原料来源、且来源较广范。
3、本发明产品因木质素磺酸钠大分子上接枝的丙烯酸中含有吸电子能力较强的羧基，很容易与煤粒表面形成氢键，同时也达到降低了煤粒表面的疏水性，从而使水煤浆的粘度降低。
4、本发明制备的分散剂与木质素磺酸钠比分散性好，与梳型水煤浆分散剂相比其稳定性、适应性较好。
5、本发明制备的分散剂生产成本低，能够单独作用于水煤浆起到良好的分散作用，并且若将其与其他分散剂(如萘系减水剂、脂肪族类减水剂、木质素等)、纯碱等按照一定的比例复配后使用其分散效果及产品的适应性、稳定性能够比单独使用时仍有很大的提高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下列实施例中对比试验用到安徽鑫固环保科技有限公司生产的萘磺酸盐甲醛缩合物，以下用nx代替。
水煤浆特性检测所用仪器及检测方法：1、实验仪器为美国brookeield博勒飞dv1粘度计、150ml烧杯、卤素水分测定仪。
2、实验步骤：①接通实验仪器电源，调整水平并自动调零；②取相同量的样品置于150ml烧杯中，保证测量的样品温度、质量，把烧杯放入仪器下方，使转子进入样品中，到转子上的刻度线为止，按开始键开始测试；③用62#转子在剪切速度位20的速度下测量样品的粘度，对比粘度时必须在相同的仪器、转子、速度、容器、温度以及测试时间下进行。
流动性实验所用的实验仪器及检测方法：
1、实验仪器a.截锥圆模：上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品；b.玻璃板(400×400mm，厚5mm)；c.钢直尺，(300mm)；d.刮刀。
2、实验步骤：①将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均使其表面湿而不带水渍；②将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用；③将水煤浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起任水煤浆在玻璃板上流动，至不流动为止，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水煤浆流动度。
3.稳定性测试:采用落棒法检测稳定性，所需实验仪器及检测方法为：
实验仪器：150ml烧杯、电子天平、保鲜膜、300mm直尺、计时器。
实验步骤：称取150g水煤浆于150ml烧杯中，用封口膜将其完全密封，在室温下放置，在24小时内分别测定其10×200mm玻璃棒在10s，5分钟下的深度(h1和h2)并同时测其实际深度(h)按下式硬算其软沉淀率和硬沉淀率。软沉淀率＝(h-h1)/h×100％，硬沉淀率＝(h-h2)/h×100％。
实施例1：
一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，该分散剂包括以下重量份的原料：该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠30份、双氧水3.2份、去离子水400份、3m1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚320份，vc0.7份、丙烯酸32份、羟乙酯5.6份。
上述利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)改性处理木质素磺酸钠：于四口烧瓶中加入木质素磺酸钠、1.5份的双氧水和36份的去离子水，搅拌混合均匀，加热至50℃，开始滴加丙烯酸10份，控制温度在60-70℃，搅拌反应1.5h，得到改性后木质素磺酸钠，备用；
2)配置a、b料：a料为160份去离子水、3m与vc混合均匀得到；b料为80份去离子水、剩余的丙烯酸与羟乙酯混合均匀得到；
3)于另一四口烧瓶中加入单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚、步骤1)得到的改性后木质素磺酸钠、160份的去离子水，搅拌混合均匀后加入剩余双氧水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入a、b液，a液滴加时间3h，b液滴加时间2.5h，滴毕后补入剩余去离子水，得到分散剂mo-1。
将实施例1所得分散剂mo-1应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂mo-1或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表1。
表1：mo-1在磨煤时间均为90s,分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。
从表1中可以看出，在其他实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，mo-1本身有较明显的分散性，分散性比常用的梳型水煤浆分散剂、木质素的分散效果还好些，制得的水煤浆稳定性较好、粘度低。mo-1与木质素、萘系、木质素+萘系复配后效果均比mo-1单独使用效果更好，均比常用木质素、梳型水煤浆分散剂、木质素+萘系复配后的分散效果好。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，mo-1可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。
实施例2：
一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，该分散剂包括以下重量份的原料：该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠50份、双氧水3.9份、去离子水420份、3m1.3份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚300份，vc0.65份、丙烯酸40份、羟乙酯6.2份。
上述利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)改性处理木质素磺酸钠：于四口烧瓶中加入木质素磺酸钠、2份的双氧水和30份的去离子水，搅拌混合均匀，加热至50℃，开始滴加丙烯酸10份，控制温度在60-70℃，搅拌反应3h，得到改性后木质素磺酸钠，备用；
2)配置a、b料：a料为160份去离子水、3m与vc混合均匀得到；b料为80份去离子水、剩余的丙烯酸与羟乙酯混合均匀得到；
3)于另一四口烧瓶中加入单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚、步骤1)得到的改性后木质素磺酸钠、160份的去离子水，搅拌混合均匀后加入剩余双氧水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入a、b液，a液滴加时间4h，b液滴加时间3.5h，滴毕后补入剩余去离子水，得到分散剂mo-2。
将实施例2所得分散剂mo-2应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂mo-2或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表2。
表2：mo-2在磨煤时间均为90s,分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。
从表2中可以看出，在其他实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，mo-2本身有较明显的分散性，分散性比常用的梳型水煤浆分散剂、木质素的分散效果还好些，制得的水煤浆粘度低、稳定性较好。mo-2与木质素、萘系、木质素+萘系复配后效果均比mo-1单独使用效果更好，均比常用木质素、梳型水煤浆分散剂、木质素+萘系复配后的分散效果好。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，mo-2可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。
实施例3：
一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠40份、双氧水4.2份、去离子水500份、3m1份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚280份，vc1.2份、丙烯酸35份、羟乙酯7.3份。
上述利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)改性处理木质素磺酸钠：于四口烧瓶中加入木质素磺酸钠、1份的双氧水和20份的去离子水，搅拌混合均匀，加热至50℃，开始滴加丙烯酸9份，控制温度在60-70℃，搅拌反应2h，得到改性后木质素磺酸钠，备用；
2)配置a、b料：a料为170份去离子水、3m与vc混合均匀得到；b料为70份去离子水、剩余的丙烯酸与羟乙酯混合均匀得到；
3)于另一四口烧瓶中加入单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚、步骤1)得到的改性后木质素磺酸钠、180份的去离子水，搅拌混合均匀后加入剩余双氧水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入a、b液，a液滴加时间2.5h，b液滴加时间3h，滴毕后补入剩余去离子水，得到分散剂mo-3。
将实施例3所得分散剂mo-3应用到青海盐湖煤水煤浆，是将分散剂mo-3或者其与其他分散剂复配后的混合水煤浆分散剂以水溶液形式加到水和煤中，其掺量为煤的0.1％-0.5％，测量水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。并选择市面上常用的一款分散剂萘系+木质素作为对照组，在掺量一致的条件下检测浓度、粘度、扩展度、稳定性等各项指标。结果见表3。
表3：mo-3在磨煤时间均为90s,分散剂掺量为0.35％时水煤浆浓度、粘度、扩展度、稳定性对比数据。
从表3中可以看出，在其他实验条件一致，分散剂掺量相同的情况下，mo-3本身有较明显的分散性，分散性比常用的梳型水煤浆分散剂、木质素的分散效果还好些，制得的水煤浆粘度低、稳定性较好。mo-3与木质素、萘系、木质素+萘系复配后效果均比mo-3单独使用效果更好，均比常用木质素、梳型水煤浆分散剂、木质素+萘系复配后的分散效果好。但此数据表格仅局限于此次复配混合的比例所得结果，mo-3可以与多种分散剂及纯碱等按不同比例复配混合，所得分散性也不同。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠20-50份、双氧水2-6份、去离子水380-550份、3m0.5-1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚220-350份，vc0.5-2份、丙烯酸25-42份、羟乙酯5-10份。
2.如权利要求1所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠30份、双氧水3.2份、去离子水400份、3m1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚320份，vc0.7份、丙烯酸32份、羟乙酯5.6份。
3.如权利要求1所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠50份、双氧水3.9份、去离子水420份、3m1.3份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚300份，vc0.65份、丙烯酸40份、羟乙酯6.2份。
4.如权利要求1所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠40份、双氧水4.2份、去离子水500份、3m1份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚280份，vc1.2份、丙烯酸35份、羟乙酯7.3份。
5.如权利要求1-4任一项所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，该分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)改性处理木质素磺酸钠：于四口烧瓶中加入木质素磺酸钠、1-2份的双氧水和20-40份的去离子水，搅拌混合均匀，加热至50℃，开始滴加丙烯酸8-12份，控制温度在60-70℃，搅拌反应1-3h，得到改性后木质素磺酸钠，备用；
2)配置a、b料：a料为160-180份去离子水、3m与vc混合均匀得到；b料为60-100份去离子水、剩余的丙烯酸与羟乙酯混合均匀得到；
3)于另一四口烧瓶中加入单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚、步骤1)得到的改性后木质素磺酸钠、160-200份的去离子水，搅拌混合均匀后加入剩余双氧水，搅拌混合均匀，10min后同时向四口烧瓶内滴入a、b液，a液滴加时间2-5h，b液滴加时间1.5-4h，滴毕后补入剩余去离子水，得到分散剂mo。
6.如权利要求5所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂，其特征在于，步骤1)中，搅拌反应时间为1.5h。
7.如权利要求1-4、6任一项所述的利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂在水煤浆分散方面的应用。
技术总结
本发明提供一种利用改性木质素磺酸钠制备的水煤浆分散剂及其制备方法，涉及水煤浆分散剂技术领域，该分散剂包括以下重量份的原料：木质素磺酸钠20‑50份、双氧水2‑6份、去离子水380‑550份、3M 0.5‑1.5份、单体甲基丙烯基聚氧乙烯醚220‑350份，VC 0.5‑2份、丙烯酸25‑42份、羟乙酯5‑10份。该水煤浆分散剂中含有较多的羟基、羧基、羰基、以及酯基、磺酸基、聚氧乙烯基等活性基团作用于水煤浆颗粒，增强了水煤浆的分散效果，为水煤浆分散剂的研究开辟了新的方向。
技术研发人员：董翠平;马丽涛;彭城;尤健健;杨道顺
受保护的技术使用者：安徽鑫固环保股份有限公司
技术研发日：.11.19
技术公布日：.02.21
