本工艺介绍了一种从制浆黑液中直接制备高价值生物质基两性离子表面活性剂的方法。该方法涉及调节黑液pH值、离心分离、添加环氧氯丙烷并进行热反应,最后引入胺类化合物完成合成。
背景技术
黑液是纸浆生产过程中碱性制浆的副产品,富含木质素,是酚羟基等芳烃的最大天然来源。制浆黑液的成分在不同工厂之间有很大差异,取决于蒸煮过程和所用木材,但制浆黑液造成的污染是相同的。由于其高碱性、高COD含量,制浆黑液对环境和人体健康造成严重危害。如何将制浆黑液废液转化为有用产品具有重要意义。利用富含木质素的制浆黑液合成高附加值产品是减少污染的最佳途径。
表面活性剂被誉为“工业味精”,是世界上应用最广泛的化合物之一,有6000多种。尤其广泛应用于工业生产、食品、洗涤等行业。据统计,2020年全球表面活性剂市场收入达427亿美元,市场总需求达2280.2万吨。根据表面活性剂分子中极性基团的解离性质,可分为四种类型:阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂以及非离子表面活性剂。
不同于传统的阴、阳离子表面活性剂,两性表面活性剂由于同时带有阴阳离子而具有许多优异的特性,如:低刺激、低毒性;耐硬水性、耐高浓度电解质性;杀菌性、抑菌性;良好的润湿性,与其他类型的表面活性剂产品良好的配伍性,并产生协同效应等。目前,两性表面活性剂的种类并不多,由于其价格昂贵限制了其广泛应用,但是它们在使用过程中所显示出的独特优势,在某些场合足以弥补它们价格过高的不足。近年来,已有不少研究者聚焦两性表面活性剂的合成设计工作,如中国专利CN102631864A利用长链烷基叔胺、环氧氯丙烷和马来酸酐经过成盐、酯化和磺化过程制备了一种两性Gemini表面活性剂。中国专利CN 103739826A利用二异氰酸酯和脂肪胺聚氧乙烯醚经过缩聚、扩链和季胺化过程制备了一种聚氨酯型两性表面活性剂。然而,他们合成两性离子所用的原料均为不可再生、价格较高的石油衍生物,这类两性离子在环境中降解能力差,随着废渣和废水的排放,会大量进入土壤和水体,从而污染生态环境并最终危及人类生命和健康。随着石油资源的日益短缺,未来表面活性剂产品将逐步向原料绿色、产品环保、成本更低、处理安全的方向发展。寻找更经济的原料替代品,设计更合理、更环保的两性离子表面活性剂路线将具有非常重要的意义。
实现思路