摘 要：本文提供了一种资源化利用的技术方法，利用草本纸浆黑液作为生产混凝土高效减水剂的原料，不仅使减水剂的生产成本降低30%～40%、性能得到较大改善，产品无游离甲醛，而且纸浆黑液回收投资仅为常规回收方法的10%。
萘系高效减水剂、磺化酮醛高效减水剂以及聚磺酸盐类超塑化剂都含有较多的游离甲醛，其在混凝土中会缓慢释放10 余年的时间。2006 年8 月1 日起实施的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》修订版中第一次提出控制混凝土外加剂甲醛污染。实验证明，草本木质素与甲醛有较好的反应活性，能用于去除游离甲醛。
木质素主要存在于木本植物和草本植物中，人们以草本植物为原料造纸仅利用了约占植物重量40%的纤维素，其它约60%的木质素、半纤维素和其它物质却作为黑液排放。目前大型纸厂对黑液投入巨资进行碱回收（同时燃烧木质素和半纤维素获得热能），或采用物化加生化技术处理后排放；大量中小型纸厂对黑液缺少有效的处理和监控，黑液直排和超标排放的情况时有发生，严重影响城乡人民的生活和健康。
木本纸浆废液的资源化利用已有数十年历史，而将草本纸浆黑液资源化利用作为混凝土超塑化剂的原料尚为鲜见。作者利用草本黑液进行试验和生产应用的研究，以消除超塑化剂中的游离甲醛，同时为为数甚多的、不具备碱回收条件的中小型纸厂开拓一条降低生产成本、减少污染、保护环境的有效途径。
一、草本纸浆黑液利用的技术可行性
1、草本木质素利用的技术可行性
草本木质素与木本木质素的化学结构有一定的相似性，但仍有明显的差别：草本木质素含有易于水解的酯键，分子量更小，比木本木质素具有更好的反应活性。因此，利用纸浆黑液中草本木质素生产混凝土减水剂在技术上是可行的，但由于其分子结构的差异、反应活性的差异，不能套用木本木质素的方法。
2、草本木质素制超塑化剂的主要方法
(1)制备普通减水剂（简称PJ） 黑液中的草本木质素在碱性环境条件下，加入磺化剂亚硫酸钠等的同时，加入催化剂在75～95℃温度进行磺化反应，其生成物按胶凝材料重量掺入
0.2%～0.3%，可达9%～12%的减水率，由于催化剂的作用，其反应条件温和（木本木质素磺化条件为150～200℃），改善了劳动条件，节约了能源。
(2)对PJ 的改性（简称GJ）
用氧化剂使黑液中部分草本木质素分子链断裂，进行磺甲基羟配聚化和自由基磺化反应等，然后再进行聚合反应。高效减水剂制备的反应条件同样比较温和，生成物按胶凝材料重量掺入0.4%～0.6%，减水率可达15%～18%。
(3)绿色环保型超塑化剂的研制
用PJ 或GJ 对聚磺酸盐类超塑化剂进行化学改性，使其中的游离甲醛反应完全，得到绿色环保型超塑化剂，并且改善性能，大幅度降低成本。
·改性草本萘磺酸盐高效减水剂制备
将PJ或GJ在一定条件下加入正在缩合的萘磺酸盐中，在适宜条件下参与反应聚合，即可得到性能更为优良的减水剂，减水率可达到20%～26%。
用470型傅立叶红外光谱仪对改性草本萘系减水剂和萘系减水剂进行红外光谱测试，从光谱图对比分析可看出，GJ 已接枝到萘磺酸盐分子上。经湖北省质检中心检测，其各项性能优良,减水率达26%。
·改性草本脂肪族高效减水剂制备
将PJ或GJ加入正在缩合的磺化酮醛中，在60～80℃条件下，参与反应聚合，即可得到和易性较好的减水剂，减水率可达到22%～28%，通过改性可使混凝土的颜色与萘系的接近。
·改性草本氨基磺酸盐高效减水剂制备
将PJ 或GJ 在一定条件下加入正在缩合的苯酚（或其它酚）、对氨基苯磺酸盐、甲醛混合物中，在100～80℃条件下参与反应，即可得到和易性和坍落度保持性较好的减水剂。
二、改性草本萘系减水剂的生产和工程应用实例
作者对改性草本萘磺酸盐高效减水剂已进行了大量的研究和工程应用实践，限于篇幅，在此仅列举改性草本萘磺酸盐高效减水剂。
在大量实验室工作和多次小样合成成功的基础上，用改性草本萘磺酸盐高效减水剂与常用的萘磺酸盐高效减水剂进行工程应用对比。结果表明，改性草本萘磺酸盐高效减水剂可以使混凝土拌合物有好的流动性、较小的坍落度经时损失、不泌水、不离析等施工性能，其强度与对比组接近。
作者利用武汉某纸厂大型露天废水池中芦苇、麦草纸浆黑液于2005 年3 月22 日和2006 年3 月至9 月成功地生产了100 余吨改性草本萘磺酸盐减水剂，在试生产过程中发现，在加入GJ 半成品反应的半小时内，刺鼻的甲醛味道消失。经武汉工程大学分析测试中心检测改性草本萘系减水剂游离甲醛含量0.1mg/kg。
将试生产的改性萘磺酸盐高效减水剂用于C15～C40 各强度等级的混凝土生产供应共计10000 多m3，全部采用泵送，混凝土施工性能良好，强度和抗渗都达到了设计要求。
改性萘磺酸盐高效减水剂产品经湖北省建筑工程质量监督检验测试中心检测性能优良。
三、结束语
(1)利用草本黑液生产改性聚磺酸盐高效减水剂，可以达到萘系缓凝高效减水剂相同的减水增塑的效果，对混凝土的凝结时间影响较小(缓凝约半小时)，拌合物的施工性能优良，混凝土强度等级达到设计要求。利用黑液生产减水剂，技术上可行，经济上合理。
(2)可以用现有生产萘系减水剂的生产线进行生产，不需新的设备投入，反应条件比较温和，草本黑液可全部利用，无新的三废产生。
(3)利用草本黑液可将含有游离甲醛的聚磺酸盐类高效减水剂生产成为绿色环保型的超塑化剂。
(4)将草本黑液用于生产高效减水剂，废水处理仅需处理中段水，处理的数量、难度、资金投入大为降低（因为黑液占纸浆废水排放的90% 以上），而且可以变废为宝，创造新的效益，有利于节约资源，节约能源，减少污染，保护环境。■
作者单位
中建三局股份有限公司商品砼公司
