[发明专利]一种秸秆-淀粉基复合磺化减水剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种秸秆-淀粉基复合磺化减水剂的制备方法，该减水剂是农作物秸秆水解粉料和淀粉混合通过氧化-磺化改性制得，其特征在于：所述的农作物秸秆水解粉料通过对秸秆原料初碎、清洗、微碎预处理后再采用螺旋挤出秸秆降解机进行秸秆粉料水解预处理所得；

(1)对秸秆原料初碎、清洗、微碎预处理，具体过程如下：

第一步：秸秆风干、粉碎成1～3cm的秸秆段、初步除尘；

第二步：对初碎的秸秆段进一步粉碎、筛分，得到3～5mm的秸秆段细碎料，进一步除尘；

第三步：对秸秆段细碎料清洗去除其中的杂质；

第四步：对清洗后的秸秆段细碎料初步脱水，逐步烘干，使秸秆的含水率在10％以下；

第五步：对烘干后的秸秆段细碎料再进行球磨微碎，出料粒度控制在400μm以下；

(2)秸秆粉料水解预处理，具体过程如下：

第一步：称取预处理制得的秸秆粉料送入螺旋挤出秸秆降解机中进行降解；

第二步：在降解过程中，首先对螺旋挤出秸秆降解机机身加热至50～60℃；

第三步：物料在进入螺旋挤出秸秆降解机中，控制流量把液相配料储罐组中1#配液润滑添加剂、2#配液降解主催化酸和3#配液助催化酸同时缓慢加入到螺旋挤出秸秆降解机中，保温水解后得秸秆降解粉料，放料，进行下一轮秸秆粉料水解预处理；

所述秸秆与润滑添加剂的固剂比为1000g:6～10ml；

所述秸秆与主催化酸的固酸比为1000g:10～30ml，主催化酸为一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸中的一种或多种组合物；

所述助催化酸为质量浓度30g/L的稀硫酸或稀盐酸，秸秆与其固酸比为1000g:100ml；

所述氧化-磺化改性，包括两次，具体如下：

(1)秸秆-淀粉混合物的一次氧化-磺化改性，此过程为间断进料和出料的间歇式连续推进操作过程，如下：

第一步：称取秸秆降解粉料送入由1#～4#四个串联的螺旋挤出机组成的螺旋挤出改性反应机组中；

第二步：同时，称取淀粉也送入螺旋挤出改性反应机组中，秸秆降解粉料和淀粉混合均匀；

第三步：在改性反应过程中，首先，给1#～4#螺旋挤出机各机身加热50～60℃用于给机内物料加热；

第四步：当秸秆-淀粉混合物进入1#螺旋挤出机，缓慢加入氧化剂到1#螺旋挤出机中，氧化断链反应后放料进入2#螺旋挤出机；

第五步：开启新一轮的秸秆-淀粉混合物进入1#螺旋挤出机，重复第四步进行氧化断链反应；

第六步：第四步的1#螺旋挤出机放料进入2#螺旋挤出机，在2#螺旋挤出机加入磺化剂，反应后依次放料进入3#、4#螺旋挤出机进一步保温氧化和磺化反应后放料，得到初步改性后呈棕褐黑色的粘稠混合物，即：一次氧化-磺化改性产物；

以秸秆物料量15000g为基准计算；所述淀粉为普通小麦淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉中的一种或多种组合物，用量1000～15000g；

所述氧化剂为质量浓度为10％的双氧水或摩尔浓度为0.3M的高锰酸钾/高铁酸钾溶液中的一种或两种组合物，用量5000～6000ml；

所述磺化剂为质量浓度为25％的亚硫酸氢钠、氯磺酸、氨基磺酸中的一种或多种组合物，用量3000～4500g；

所述螺旋挤出机为单/双螺杆挤出机，电机转速控制在50～80r/min；每个螺旋挤出机改性操作10min；

(2)秸秆-淀粉混合物的二次氧化-磺化改性，将秸秆-淀粉混合物的一次氧化-磺化改性产物进入反应釜中进行二次改性，具体过程如下：

第一步：首先，加入45-55℃的纯净水到反应釜中，搅拌使一次氧化-磺化改性产物混合溶解均匀，然后加热反应釜机身给物料加热至45-55℃；

第二步：先加入氧化剂搅拌，然后加入磺化剂，再加入碱液调节pH值7.5～8.0后，保温搅拌反应后，自然降温至常温，即得呈浅棕色的秸秆-淀粉磺化粘状液体，即为秸秆-淀粉基复合磺化减水剂；

其中，以100kg秸秆-淀粉一次磺化物料量为基准计算，其它物料加入量为：

所述的氧化剂为质量浓度为30％的双氧水或摩尔浓度为1.0M的高锰酸钾/高铁酸钾溶液，用量2000～4000ml；

所述的磺化剂为质量浓度为50％的亚硫酸钠，用量2000～3000g或1000～1500mL；

所述的碱液为质量浓度40％的氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，用量6000～8000g或3600～4800mL；

所述进行二次氧化-磺化改性反应温度为45-55℃，反应釜的搅拌电机转速控制在50～80r/min进行搅拌，氧化和磺化反应时间分别为0.5h和1h。