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Polvo de lignosulfonato de sodioEs una sustancia orgánica, la fórmula química es C20H24Na2O10S2 y CAS 8061-51-6, polvo o líquido marrón. Sin olor especial. No es tóxico, es soluble en agua y licor alcalino y tiene una gran capacidad de dispersión cuando precipita con ácido. La lignina es un polímero macromolecular natural cuyo contenido es superado sólo por la celulosa y la quitina en la naturaleza. Uno de sus usos más amplios es transformarlo en lignosulfonato mediante modificación por sulfonación, incluido el lignosulfonato de sodio, que puede usarse como aditivo para polímeros y concreto, y tiene las ventajas de bajo costo y respeto al medio ambiente.
El lignosulfonato de sodio, como polímero natural, ha demostrado un amplio valor de aplicación en más de diez campos como la industria, la agricultura, la protección del medio ambiente y las nuevas energías debido a sus características únicas de dispersión, unión, complejación y estabilidad de la emulsión.
1. Reductor de agua-de alto rango
Al adsorberse sobre la superficie de las partículas de cemento para formar una capa repelente de carga, las partículas de cemento se dispersan uniformemente, lo que reduce el consumo de agua en un 10 % -15 % y el calor de hidratación entre un 15 % y un 20 %, mejorando significativamente la fluidez y la resistencia al agrietamiento del hormigón. Sus productos compuestos (como los compuestos con agentes reductores de agua a base de naftaleno) se pueden convertir en aditivos líquidos no precipitantes, satisfaciendo necesidades especiales como bombeo, resistencia temprana y fraguado lento. Por ejemplo, en construcciones de alta temperatura durante el verano, agregar lignosulfonato de sodio al concreto puede retrasar el fraguado de 1 a 3 horas, evitando problemas de agrietamiento causados por el endurecimiento rápido.
2. Agente de refuerzo del cuerpo cerámico.
En la producción de azulejos y ladrillos refractarios, el lignosulfonato de sodio como aglutinante puede aumentar la resistencia del cuerpo verde en un 20 % -60 % y reducir la tasa de agrietamiento por secado en más de un 30 %. Los grupos hidroxilo (-OH) en su cadena molecular forman enlaces de hidrógeno con los silicatos de las materias primas cerámicas, lo que mejora la fuerza de unión entre las partículas, al tiempo que reduce la temperatura de sinterización entre 50 y 100 grados y acorta el ciclo de producción. Según datos de una gran fábrica de cerámica, el uso de lignosulfonato de sodio ha aumentado el rendimiento del 75% al 92%, lo que ha dado como resultado un ahorro anual en costos de energía de más de un millón de yuanes.
3. Aditivo para lodos de agua y carbón
En la preparación de lodo de carbón,polvo de lignosulfonato de sodioPuede aumentar la concentración de lechada de carbón al 65%, reducir la viscosidad en 300 mPa · sy extender el período de estabilidad a 15 días. Su efecto dispersante suspende uniformemente las partículas de carbón, reduce el consumo de oxígeno y carbón durante la gasificación y mejora la eficiencia del gas de carbón frío entre un 5% y un 8%. Después de su aplicación en una empresa química de carbón en Mongolia Interior, el costo de producción de una sola tonelada de lechada de agua de carbón se redujo en 18 yuanes y el aumento de eficiencia anual superó los 10 millones de yuanes.
Industria petrolera: aditivos clave para mejorar la recuperación de petróleo y optimizar la eficiencia de la perforación
1. Agentes tensioactivos para la recuperación de petróleo terciario.
El lignosulfonato de sodio reduce la saturación de aceite residual del 30% a menos del 15% al reducir la tensión interfacial entre el aceite y el agua. Sus productos modificados (como la combinación con poliacrilamida) pueden servir como agentes de sacrificio, adsorbiéndose preferentemente en superficies rocosas, desbloqueando canales de flujo de petróleo y aumentando las tasas de recuperación entre un 8% y un 12%. Los experimentos en el campo petrolífero de Daqing han demostrado que el uso de agentes de obstrucción y control del perfil de lignosulfonato puede aumentar la producción diaria de petróleo en 2,3 toneladas y reducir el contenido de agua en 7 puntos porcentuales en un solo pozo.
2. Agente de tratamiento de fluidos de perforación
Como reductor de filtrado, el lignosulfonato de sodio puede reducir la pérdida de filtración API a<15ml, inhibit shale swelling rate to>70%, y alcanzar un grado de biodegradación del 90%, lo que cumple con los requisitos ambientales. El grupo de ácido sulfónico (- SO ∝⁻) en su molécula forma complejos estables con iones de calcio y magnesio para evitar el colapso del pozo. En la operación de pozos profundos de Chuanqing Drilling Company, este aditivo acortó el ciclo de perforación en un 15 % y redujo la tasa de accidentes en un 40 %.
3. Diluyente de perforación sin cromo
Se puede preparar un diluyente sin cromo con una resistencia a la temperatura de más de 200 grados quelando el extracto de tanino con lignosulfonato de sodio modificado con formaldehído e iones ferrosos. Su mecanismo de acción es reducir el potencial Zeta superficial de la bentonita, al tiempo que reduce la agregación de partículas a través del efecto de impedimento estérico, lo que resulta en una disminución del 30% al 50% en la viscosidad de la lechada. Esta tecnología ha sido promovida en el campo petrolífero Sinopec Shengli. Después de reemplazar los diluyentes tradicionales a base de cromo, el costo del tratamiento de un solo pozo se ha reducido en un 60% y no hay riesgo de contaminación por metales pesados.
1. Agente de liberación lenta-de fertilizantes
El lignosulfonato de sodio quela nutrientes como el nitrógeno, el fósforo y el potasio para ralentizar la liberación de fertilizantes y aumentar la utilización en un 20 % -30 %. El grupo carbonilo (- C=O) en su molécula forma enlaces de hidrógeno con la urea, lo que reduce las pérdidas por volatilización. En el cultivo de maíz en suelo negro en el noreste de China, la adición de fertilizante de liberación lenta que contiene lignosulfonato de sodio aumentó la eficiencia de utilización del fertilizante nitrogenado del 35% al 58% y el rendimiento aumentó en un 12%.
2. Dispersante de pesticidas
Como componente central del polvo humectable (WP), el lignosulfonato de sodio puede aumentar la suspensión de pesticidas en un 30 %, dispersar uniformemente las partículas en agua y lograr una resistencia al agua dura de nivel 5 (estándar alemán).
Su tiempo de mojado es inferior a 30 segundos, mejorando notablemente la distribución del líquido sobre la superficie de las hojas. Un experimento realizado por una empresa multinacional de pesticidas demostró que el uso de dispersante de lignosulfonato de sodio como insecticida aumentaba la eficacia en el campo en un 18% y reducía la dosis en un 25%.
3. Enmienda del suelo
El lignosulfonato de sodio puede promover la formación de la estructura agregada del suelo y mejorar la capacidad de retención de agua y fertilizantes. El ácido húmico producto de la descomposición puede activar el fósforo y el potasio fijados en el suelo, aumentando el contenido de nutrientes eficaces. En la árida región del noroeste, la aplicación de lignosulfonato de sodio aumentó la porosidad del suelo en un 15% y el crecimiento de las raíces de los cultivos en un 22%.
1. Inhibidor de incrustaciones y dispersante del agua de refrigeración.
El lignosulfonato de sodio inhibe la formación de incrustaciones de carbonato de calcio y sulfato de calcio mediante la quelación de iones de calcio y magnesio, con una estabilidad térmica de hasta 250 grados, lo que lo hace adecuado para sistemas de agua de circulación industrial de alta-temperatura. Después de aplicarse en la torre de enfriamiento de la planta siderúrgica, la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador de calor aumentó en un 12 %, el ciclo de limpieza se extendió a 6 meses y el costo anual de ahorro de agua-superó el millón de yuanes.
2. Inhibidor de corrosión del agua de caldera.
The phenolic hydroxyl groups in its molecules form a passive film with iron ions to prevent metal corrosion, with a corrosion inhibition rate of>90%. El lignosulfonato de sodio puede reemplazar los inhibidores de corrosión tóxicos como el nitrito de sodio en el agua de las calderas de las centrales eléctricas, reduciendo el costo del tratamiento de aguas residuales en un 30%.
3. Floculante para el tratamiento de aguas residuales
Modificadopolvo de lignosulfonato de sodio(como la acrilamida injertada) puede eliminar eficazmente las moléculas de tinte de las aguas residuales de impresión y teñido, con una tasa de eliminación de DQO superior al 85 %. Su mecanismo de acción es la neutralización de carga y la adsorción puente. En comparación con la poliacrilamida tradicional, la dosis se reduce en un 40% y no hay riesgo de contaminación secundaria.
1. Nuevos materiales energéticos
Sodium lignosulfonate and graphene composite can be used to prepare high-performance biochar based electrode materials for supercapacitors. Its porous structure provides a high specific surface area (>1500m ²/g), una conductividad de 10S/cm y un aumento de tres veces en la densidad de energía. El material desarrollado por el equipo de la Universidad de Hunan se ha producido-en masa y se ha aplicado a sistemas de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos.
2. Funcionalización de nanomateriales
Mediante la conjugación π - π, el lignosulfonato de sodio puede dispersar uniformemente nanotubos de carbono de paredes múltiples en agua con una solubilidad de 1,5 mg/ml.
Los nanotubos de carbono funcionalizados pueden servir como centros de anclaje para puntos cuánticos, que pueden usarse para preparar sensores de alta-sensibilidad. Esta tecnología se ha aplicado en el campo del monitoreo ambiental, con un límite de detección tan bajo como el nivel de ppb.
3. Sustitutos de resinas sintéticas
El lignosulfonato de sodio puede reemplazar el 50% de fenol y formaldehído en condensación para preparar resina fenólica respetuosa con el medio ambiente. La estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de su producto son comparables a las de las resinas tradicionales, pero la emisión de formaldehído se reduce en un 80%. Se utiliza ampliamente en campos como los adhesivos para madera y la fabricación de moldes.
1. Adhesivo de alimentación
Al reemplazar la resina de urea formaldehído, el lignosulfonato de sodio puede aumentar la tasa de moldeo del alimento en pellets a más del 98 % y mejorar la resistencia al agua en un 50 %. Sus ingredientes naturales cumplen con los estándares de seguridad alimentaria, lo que reduce la contaminación por polvo y mejora la utilización del alimento en la ganadería y la avicultura.
2. Aditivos para galvanoplastia
Como homogeneizador de recubrimiento, el lignosulfonato de sodio puede evitar patrones dendríticos y mejorar la calidad de la galvanoplastia.
En el proceso de cromado de piezas de automóviles, el error de uniformidad del espesor del recubrimiento es inferior al 5% y la tasa de rendimiento aumenta al 99%.
3. Agente curtiente de cuero
Los grupos de ácido sulfónico en sus moléculas se unen a las fibras de colágeno del cuero para mejorar la suavidad y durabilidad. En comparación con los agentes curtientes al cromo tradicionales, el cuero curtido con lignosulfonato de sodio tiene una temperatura de contracción reducida de 10 grados y no contiene metales pesados residuales.
Preparación de lignosulfonato de sodio:
Disuelva completamente la lignina purificada y Na2SO3 en una solución de NaOH con pH de 13, y luego coloque la solución en un reactor hidrotermal para que reaccione a 165 grados durante 5 h para obtener el producto solución de lignosulfonato de sodio. El mecanismo de síntesis del lignosulfonato de sodio se muestra en la Figura 1.(3)
Polvo de lignosulfonato de sodioEs una especie de lignosulfonato. La lignina es un polímero macromolecular natural cuyo contenido es superado solo por la celulosa y la quitina en la naturaleza, que se puede producir alrededor del 6% cada año en el mundo × 1014t, como material de relleno y unión, puede fortalecer la interacción entre la celulosa vegetal y también es un componente que debe eliminarse para la extracción y utilización a gran escala-de la celulosa vegetal.
La lignina es un polímero de alto peso molecular con tres unidades estructurales básicas de guaiacilo, siringilo y p-hidroxifenilpropano conectadas por un enlace C-C, un enlace C-O-C, etc.
En el proceso de fabricación de pasta de papel y en el proceso de producción de bioetanol, los residuos de lignina forman una gran cantidad de lignina industrial en el líquido residual. Uno de los usos más amplios de la lignina es transformarla en lignosulfonato mediante modificación por sulfonación. El grupo sulfónico determina que tiene buena solubilidad en agua y puede usarse ampliamente como auxiliar en la construcción, agricultura, industria ligera y otras industrias.
La molécula de lignina es una molécula de red conectada por sus unidades estructurales básicas. La molécula contiene metoxi, hidroxilo, carbonilo, hidroxilo fenólico y otros grupos funcionales. Por lo tanto, la lignina puede sufrir una variedad de reacciones químicas, como sulfonación, oxidación, fenol, condensación y copolimerización por injerto. Estas vías de reacción son la base teórica para la modificación, el desarrollo y la utilización de la lignina.
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