高純度烷基磷酸單酯的合成及脫墨應(yīng)用研究.pdf

1、廢紙回收是造紙工業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則。經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和工業(yè)清潔生產(chǎn)要求廢紙回收的主要過程-廢紙脫墨及相應(yīng)的脫墨劑向低耗、高效、環(huán)境友好型的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的脫墨技術(shù)和脫墨劑已不能滿足要求。烷基磷酸單酯由于具有優(yōu)良的分散性能和生物降解性，而其堿金屬鹽又具有較好的泡沫性能，因此是一種可應(yīng)用于洗滌-浮選脫墨工藝的高效、環(huán)境友好型脫墨表面活性劑。 烷基磷酸酯傳統(tǒng)合成工藝制備的單酯含量一般在60～90％，殘余磷酸

2、含量在4～10％，不僅影響了烷基磷酸單酯的脫墨效果，而且殘余磷酸也不利于脫墨工藝的環(huán)境友好化，阻礙了烷基磷酸單酯在脫墨領(lǐng)域的研究應(yīng)用。因此研究開發(fā)具有低含量殘余磷酸、低含量醇、無污染副產(chǎn)物特點(diǎn)的高純度烷基磷酸單酯脫墨劑的合成工藝不僅具有廣闊的發(fā)展前景和現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值，而且具有學(xué)術(shù)意義。 本文以合成高純度的烷基磷酸單酯和其在廢紙脫墨的應(yīng)用研究為目標(biāo)，首先采用正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化傳統(tǒng)烷基磷酸酯的合成工藝-五氧化二磷法，在較適宜條

3、件下產(chǎn)物中烷基磷酸單酯的含量為．50.3％，通過對五氧化二磷法合成烷基磷酸酯的反應(yīng)機(jī)理的研究，從理論上推導(dǎo)反應(yīng)的宏觀動(dòng)力學(xué)模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了反應(yīng)過程為二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，反應(yīng)速率方程為：在較適宜條件下通過改變投料方式、反應(yīng)前加入水、副產(chǎn)物水解、雙溶劑萃取等措施進(jìn)行工藝改進(jìn)，最終使產(chǎn)品中烷基磷酸單酯的含量提高到96.7％，殘余磷酸含量為0.4％。 從原理上分析目前聚磷酸法難于合成高純度烷基磷酸單酯的原因，合成了新的磷酸化試劑-

4、高聚合度環(huán)狀聚磷酸，開發(fā)了具有低含量殘余磷酸、無污染副產(chǎn)物特點(diǎn)的高純度烷基磷酸單酯產(chǎn)品的合成新工藝，并采用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化其工藝條件。在最優(yōu)工藝條件下，產(chǎn)物中烷基磷酸單酯的含量達(dá)到98.8％，殘余磷酸含量低于1.0％。 研究了烷基磷酸酯表面活性劑的表面物化性能與產(chǎn)品中單酯含量的關(guān)系。對于該類表面活性劑，烷基磷酸單酯降低表面張力的能力大于烷基磷酸雙酯，即產(chǎn)品中單酯含量越高，表面張力越低。烷基磷酸單酯水溶性、滲透性、分散性、潤濕性也均

5、優(yōu)于烷基磷酸雙酯。在堿性條件下生成的烷基磷酸單酯鹽具有較好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。 以脫墨漿的白度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了高純度烷基磷酸單酯在洗滌-浮選脫墨工藝中的應(yīng)用效果和影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脫墨劑-烷基磷酸單酯最佳脫墨條件為：碎漿時(shí)間30 min，浸漬時(shí)間40 min，脫墨溫度60℃，脫墨時(shí)間2h，過氧化氫用量10mL (試劑用量都以相對150g絕干報(bào)紙為基準(zhǔn))，EDTA用量1.5g，氫氧化鈉用量4.5g，硅酸鈉用量15g，脫墨