[发明专利]一种磷酸化修饰木质素大分子、磷酸化修饰木质素聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种磷酸化修饰木质素大分子、磷酸化修饰木质素聚合物及其制备方法与应用，涉及洗砂废水絮凝处理技术领域。本发明提供了所述的磷酸化修饰木质素聚合物在水洗砂絮凝剂中的应用，通过磷酸化木质素大分子基团的引入，通过磷酸基提高了吸附絮凝的性能，同时木质素与混凝土外加剂相容性好，极大降低絮凝剂对混凝土外加剂的影响。

技术领域

本发明涉及洗砂废水絮凝处理技术领域，尤其是一种磷酸化修饰木质素大分子、磷酸化修饰木质素聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着基础设施建设不断发展，砂石用量迅速增多，可用于建材混凝土的河砂资源几近枯竭，使用各类山砂、机制砂等已成为必然趋势。而山砂、机制砂等由于含泥(粉)量高，应用于混凝土会对性能造成多种负面影响，因此需要消耗大量的水资源进行清洗以降低含泥(粉)量。为了更好地将洗砂废水进行高效循环利用，同时满足环保排放要求，砂石生产企业在洗砂过程中通常加入絮凝剂用以加速水中悬浊物的沉降，从而促进泥水分离，更易于泥饼压滤。

目前，聚合物絮凝剂(聚丙烯酰胺等)以其具有掺量低、沉降快、形成絮体大、适用范围广等特点已在水处理领域得到广泛应用，也是洗砂厂使用最多的絮凝剂产品。但值得注意的是，洗砂后砂中所残留的聚合物絮凝剂会大幅影响混凝土性能，导致混凝土出机流动性差，坍落度经时损失大，极大限制了水洗砂的应用。这是由于聚合物絮凝剂一般为水溶性线性高分子，主链带有吸附基团，且分子量大(1000-1800万)，极易与拌合混凝土时添加的减水剂发生分子缠绕作用，另外阳离子型聚合物絮凝剂还会与减水剂存在电荷相异引起聚沉，都会致使减水剂失去分散能力，混凝土工作性变差。专利CN112441768A报道了一种水洗砂石处理剂，利用金属盐、缓凝组分、引气组分、分散组分和增强组分等进行复配并添加到使用水洗砂的混凝土中，从而降低水洗砂中残留聚合物絮凝剂对混凝土的影响。但此方法不仅会增加混凝土生产成本，而且未能从根源上解决问题。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种磷酸化修饰木质素大分子、磷酸化修饰木质素聚合物及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种磷酸化修饰木质素大分子，所述磷酸化修饰木质素大分子为式(I)所示的化合物PLS，所述式(I)所示的化合物PLS的结构式如下：

其中，R₁为中的至少一种；R₂为H、CH₃CH₂―、CH₃CH₂CH₂―、CH₃CH₂CH₂CH₂―、(CH₃)₂CH―中的至少一种。

优选地，所述的磷酸化修饰木质素大分子的制备方法，包括以下步骤：将木质素磺酸钠溶于水，加入氨基磷酸后搅拌均匀，得到混合溶液体系；调节混合溶液体系pH值为2-3，混合溶液体系升温至65-85℃，缓慢滴加甲醛溶液，1小时内滴加完毕后继续反应3-6小时，减压抽滤固体即为磷酸化修饰木质素大分子。

本发明利用氨基磷酸通过曼尼希反应一步法对木质素进行磷酸化，以木质素磺酸钠、甲醛和氨基磷酸为原料，制备磷酸化修饰木质素大分子，制备反应如图1所示。

优选地，所述木质素磺酸钠溶于水得到木质素磺酸钠水溶液的质量分数为48％；氨基磷酸的添加量为木质素磺酸钠水溶液质量的5-20％；采用质量分数为20％的硫酸调节混合溶液体系pH值；甲醛溶液的质量分数为37％；甲醛溶液和氨基磷酸的摩尔比为1-1.15：1。