摘 要：本文提供了一種資源化利用的技術(shù)方法，利用草本紙漿黑液作為生產(chǎn)混凝土高效減水劑的原料，不僅使減水劑的生產(chǎn)成本降低30%～40%、性能得到較大改善，產(chǎn)品無游離甲醛，而且紙漿黑液回收投資僅為常規(guī)回收方法的10%。
萘系高效減水劑、磺化酮醛高效減水劑以及聚磺酸鹽類超塑化劑都含有較多的游離甲醛，其在混凝土中會緩慢釋放10 余年的時(shí)間。2006 年8 月1 日起實(shí)施的《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》修訂版中第一次提出控制混凝土外加劑甲醛污染。實(shí)驗(yàn)證明，草本木質(zhì)素與甲醛有較好的反應(yīng)活性，能用于去除游離甲醛。
木質(zhì)素主要存在于木本植物和草本植物中，人們以草本植物為原料造紙僅利用了約占植物重量40%的纖維素，其它約60%的木質(zhì)素、半纖維素和其它物質(zhì)卻作為黑液排放。目前大型紙廠對黑液投入巨資進(jìn)行堿回收（同時(shí)燃燒木質(zhì)素和半纖維素獲得熱能），或采用物化加生化技術(shù)處理后排放；大量中小型紙廠對黑液缺少有效的處理和監(jiān)控，黑液直排和超標(biāo)排放的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響城鄉(xiāng)人民的生活和健康。
木本紙漿廢液的資源化利用已有數(shù)十年歷史，而將草本紙漿黑液資源化利用作為混凝土超塑化劑的原料尚為鮮見。作者利用草本黑液進(jìn)行試驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用的研究，以消除超塑化劑中的游離甲醛，同時(shí)為為數(shù)甚多的、不具備堿回收條件的中小型紙廠開拓一條降低生產(chǎn)成本、減少污染、保護(hù)環(huán)境的有效途徑。
一、草本紙漿黑液利用的技術(shù)可行性
1、草本木質(zhì)素利用的技術(shù)可行性
草本木質(zhì)素與木本木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)有一定的相似性，但仍有明顯的差別：草本木質(zhì)素含有易于水解的酯鍵，分子量更小，比木本木質(zhì)素具有更好的反應(yīng)活性。因此，利用紙漿黑液中草本木質(zhì)素生產(chǎn)混凝土減水劑在技術(shù)上是可行的，但由于其分子結(jié)構(gòu)的差異、反應(yīng)活性的差異，不能套用木本木質(zhì)素的方法。
2、草本木質(zhì)素制超塑化劑的主要方法
(1)制備普通減水劑（簡稱PJ） 黑液中的草本木質(zhì)素在堿性環(huán)境條件下，加入磺化劑亞硫酸鈉等的同時(shí)，加入催化劑在75～95℃溫度進(jìn)行磺化反應(yīng)，其生成物按膠凝材料重量摻入
0.2%～0.3%，可達(dá)9%～12%的減水率，由于催化劑的作用，其反應(yīng)條件溫和（木本木質(zhì)素磺化條件為150～200℃），改善了勞動條件，節(jié)約了能源。
(2)對PJ 的改性（簡稱GJ）
用氧化劑使黑液中部分草本木質(zhì)素分子鏈斷裂，進(jìn)行磺甲基羥配聚化和自由基磺化反應(yīng)等，然后再進(jìn)行聚合反應(yīng)。高效減水劑制備的反應(yīng)條件同樣比較溫和，生成物按膠凝材料重量摻入0.4%～0.6%，減水率可達(dá)15%～18%。
(3)綠色環(huán)保型超塑化劑的研制
用PJ 或GJ 對聚磺酸鹽類超塑化劑進(jìn)行化學(xué)改性，使其中的游離甲醛反應(yīng)完全，得到綠色環(huán)保型超塑化劑，并且改善性能，大幅度降低成本。
·改性草本萘磺酸鹽高效減水劑制備
將PJ或GJ在一定條件下加入正在縮合的萘磺酸鹽中，在適宜條件下參與反應(yīng)聚合，即可得到性能更為優(yōu)良的減水劑，減水率可達(dá)到20%～26%。
用470型傅立葉紅外光譜儀對改性草本萘系減水劑和萘系減水劑進(jìn)行紅外光譜測試，從光譜圖對比分析可看出，GJ 已接枝到萘磺酸鹽分子上。經(jīng)湖北省質(zhì)檢中心檢測，其各項(xiàng)性能優(yōu)良,減水率達(dá)26%。
·改性草本脂肪族高效減水劑制備
將PJ或GJ加入正在縮合的磺化酮醛中，在60～80℃條件下，參與反應(yīng)聚合，即可得到和易性較好的減水劑，減水率可達(dá)到22%～28%，通過改性可使混凝土的顏色與萘系的接近。
·改性草本氨基磺酸鹽高效減水劑制備
將PJ 或GJ 在一定條件下加入正在縮合的苯酚（或其它酚）、對氨基苯磺酸鹽、甲醛混合物中，在100～80℃條件下參與反應(yīng)，即可得到和易性和坍落度保持性較好的減水劑。
二、改性草本萘系減水劑的生產(chǎn)和工程應(yīng)用實(shí)例
作者對改性草本萘磺酸鹽高效減水劑已進(jìn)行了大量的研究和工程應(yīng)用實(shí)踐，限于篇幅，在此僅列舉改性草本萘磺酸鹽高效減水劑。
在大量實(shí)驗(yàn)室工作和多次小樣合成成功的基礎(chǔ)上，用改性草本萘磺酸鹽高效減水劑與常用的萘磺酸鹽高效減水劑進(jìn)行工程應(yīng)用對比。結(jié)果表明，改性草本萘磺酸鹽高效減水劑可以使混凝土拌合物有好的流動性、較小的坍落度經(jīng)時(shí)損失、不泌水、不離析等施工性能，其強(qiáng)度與對比組接近。
作者利用武漢某紙廠大型露天廢水池中蘆葦、麥草紙漿黑液于2005 年3 月22 日和2006 年3 月至9 月成功地生產(chǎn)了100 余噸改性草本萘磺酸鹽減水劑，在試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，在加入GJ 半成品反應(yīng)的半小時(shí)內(nèi)，刺鼻的甲醛味道消失。經(jīng)武漢工程大學(xué)分析測試中心檢測改性草本萘系減水劑游離甲醛含量0.1mg/kg。
將試生產(chǎn)的改性萘磺酸鹽高效減水劑用于C15～C40 各強(qiáng)度等級的混凝土生產(chǎn)供應(yīng)共計(jì)10000 多m3，全部采用泵送，混凝土施工性能良好，強(qiáng)度和抗?jié)B都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
改性萘磺酸鹽高效減水劑產(chǎn)品經(jīng)湖北省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心檢測性能優(yōu)良。
三、結(jié)束語
(1)利用草本黑液生產(chǎn)改性聚磺酸鹽高效減水劑，可以達(dá)到萘系緩凝高效減水劑相同的減水增塑的效果，對混凝土的凝結(jié)時(shí)間影響較小(緩凝約半小時(shí))，拌合物的施工性能優(yōu)良，混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到設(shè)計(jì)要求。利用黑液生產(chǎn)減水劑，技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。
(2)可以用現(xiàn)有生產(chǎn)萘系減水劑的生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，不需新的設(shè)備投入，反應(yīng)條件比較溫和，草本黑液可全部利用，無新的三廢產(chǎn)生。
(3)利用草本黑液可將含有游離甲醛的聚磺酸鹽類高效減水劑生產(chǎn)成為綠色環(huán)保型的超塑化劑。
(4)將草本黑液用于生產(chǎn)高效減水劑，廢水處理僅需處理中段水，處理的數(shù)量、難度、資金投入大為降低（因?yàn)楹谝赫技垵{廢水排放的90% 以上），而且可以變廢為寶，創(chuàng)造新的效益，有利于節(jié)約資源，節(jié)約能源，減少污染，保護(hù)環(huán)境。■
作者單位
中建三局股份有限公司商品砼公司
