本发明涉及一种可降解生物基分散剂的制备方法，属于分散剂制备技术领域。
背景技术：
我国是个富煤少油的国家，煤炭资源在我国能源消费中占65%以上。传统的使用方法具有灰渣多、污染大、运输困难和燃烧发热率不高等缺点，水煤浆技术则是针对这些缺点对煤炭资源进行深度加工、合理利用的重大改革。水煤浆是一种采用物理方法将煤液态化的新型燃料，是由一定粒度组成的煤、水和少量添加剂制备而成。它既保持了煤炭原有的物理特征，又具有像石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品。制浆用添加剂主要有分散剂、稳定剂和其他辅助药剂，其中分散剂起关键作用。分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。目前，工业应用的水煤浆分散剂主要有萘系、腐植酸系、木质素系以及相关复配产品。萘系分散剂虽然价格便宜，分散性好，降黏作用强，但浆稳定性差，易析水产生硬沉淀。木质素磺酸盐性能较差，一般与其他分散剂复配使用，不易降解。腐殖酸系分散剂则存在制浆黏度大、投加量多的问题，而其他非离子分散剂虽高效但价格昂贵，制浆成本高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前水煤浆分散剂可降解性差，制浆稳定性差，易析水产生硬沉淀，且成本较高的弊端，提供了一种取油茶籽粕加尿素溶液浸泡，过滤得滤饼，研磨干燥后，与溶剂混合超声提取，离心得上清液，经酶解得酶解液，与猪板油熬制的猪油脂、发酵培养基混合，接种铜绿假单胞杆菌搅拌发酵，发酵物经离心、浓缩、干燥制得可降解生物基分散剂的方法。本发明制备步骤简单，成本低，充分利用油茶籽粕等制得可降解生物基分散剂，针对性强，有效解决了可降解性差、易析水产生硬沉淀问题，所得产品制浆稳定性高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取300～500g油茶籽粕，倒入盛有1～2L质量浓度为6～8%尿素溶液的烧杯中，浸泡8～10min，抽滤，除去滤液，将滤饼用去离子水洗涤3～5次，随后将滤饼转入冷冻研磨机中，用液氮冷却30～45s后，研磨20～30min，将所得物料转入烘箱中，于105～110℃条件下干燥至恒重，过20～60目筛，得油茶籽粕粉末；
（2）称取120～160g上述所得油茶籽粕粉末，倒入盛有600～800mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，于温度为60～70℃，功率为160～180W条件下，超声提取3～5h，随后将烧杯中物料倒入离心机，以3600～4000r/min速率离心分离15～20min，去除下层沉淀，得上清液；
（3）在烧杯中，加入400～500mL上述所得上清液，并滴加质量浓度为1～3%盐酸调节pH至4.8～5.0，再加入0.2～0.4g纤维二糖酶后，将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～45℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应45～60h，随后升温至80～85℃，保温灭酶处理10～15min，自然冷却至室温，得酶解液，备用；
（4）称取200～300g猪板油，加入铁锅中，再加入100～150mL去离子水，加热煮沸直至铁锅内水分完全蒸发，继续熬制6～8min，过滤除去油渣，得猪油，静置，待猪油自然冷却凝固，得猪油脂；
（5）按重量份数计，在发酵罐中依次加入100～120份步骤（3）备用酶解液、15～20份上述所得猪油脂和40～50份发酵培养基，启动发酵罐搅拌器，以1200～1500r/min转速搅拌混合30～50min后，按接种量5～10%，在发酵罐中接种铜绿假单胞杆菌，于温度为30～32℃，转速为180～200r/min条件下，恒温搅拌发酵5～7天；
（6）待发酵结束，将发酵罐中物料转入离心机，以4000～5000r/min转速离心分离20～30min，弃去下层沉淀，收集得上层清液，并将所得上层清液转入旋转蒸发仪中，于75～85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，将其转入喷雾干燥机中喷雾干燥得淡黄色干粉，即为可降解生物基分散剂。
所述的步骤（5）中发酵培养基是由1～3g磷酸二氢钾，1～3g十二水合磷酸二氢钠，0.6～0.8g七水合硫酸镁，0.1～0.3g七水合硫酸亚铁和6～8g酵母膏，与1000～1200mL去离子水混合而成。
本发明的应用方法：将本发明制得的可降解生物基分散剂添加至干煤、水等水煤浆制备物料中，添加量为干煤质量的1.0～1.3%，启用磁力搅拌器混合1～2h，制得水煤浆。该分散剂制浆稳定性高，放置30天以上无沉淀产生；可降解，分散性好，减黏作用强，无析水产生硬沉淀现象发生，值得推广与使用。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，成本低；
（2）充分利用油茶籽粕等制得可降解生物基分散剂，针对性强，所得产品可降解，制浆稳定性高，无析水产生硬沉淀现象发生。
具体实施方式
首先称取300～500g油茶籽粕，倒入盛有1～2L质量浓度为6～8%尿素溶液的烧杯中，浸泡8～10min，抽滤，除去滤液，将滤饼用去离子水洗涤3～5次，随后将滤饼转入冷冻研磨机中，用液氮冷却30～45s后，研磨20～30min，将所得物料转入烘箱中，于105～110℃条件下干燥至恒重，过20～60目筛，得油茶籽粕粉末；称取120～160g上述所得油茶籽粕粉末，倒入盛有600～800mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，于温度为60～70℃，功率为160～180W条件下，超声提取3～5h，随后将烧杯中物料倒入离心机，以3600～4000r/min速率离心分离15～20min，去除下层沉淀，得上清液；然后在烧杯中，加入400～500mL上述所得上清液，并滴加质量浓度为1～3%盐酸调节pH至4.8～5.0，再加入0.2～0.4g纤维二糖酶后，将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～45℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应45～60h，随后升温至80～85℃，保温灭酶处理10～15min，自然冷却至室温，得酶解液，备用；再称取200～300g猪板油，加入铁锅中，再加入100～150mL去离子水，加热煮沸直至铁锅内水分完全蒸发，继续熬制6～8min，过滤除去油渣，得猪油，静置，待猪油自然冷却凝固，得猪油脂；按重量份数计，在发酵罐中依次加入100～120份备用酶解液、15～20份上述所得猪油脂和40～50份发酵培养基，启动发酵罐搅拌器，以1200～1500r/min转速搅拌混合30～50min后，按接种量5～10%，在发酵罐中接种铜绿假单胞杆菌，于温度为30～32℃，转速为180～200r/min条件下，恒温搅拌发酵5～7天；最后待发酵结束，将发酵罐中物料转入离心机，以4000～5000r/min转速离心分离20～30min，弃去下层沉淀，收集得上层清液，并将所得上层清液转入旋转蒸发仪中，于75～85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，将其转入喷雾干燥机中喷雾干燥得淡黄色干粉，即为可降解生物基分散剂；所述的发酵培养基是由1～3g磷酸二氢钾，1～3g十二水合磷酸二氢钠，0.6～0.8g七水合硫酸镁，0.1～0.3g七水合硫酸亚铁和6～8g酵母膏，与1000～1200mL去离子水混合而成。
实例1
首先称取300g油茶籽粕，倒入盛有1L质量浓度为6%尿素溶液的烧杯中，浸泡8min，抽滤，除去滤液，将滤饼用去离子水洗涤3次，随后将滤饼转入冷冻研磨机中，用液氮冷却30s后，研磨20min，将所得物料转入烘箱中，于105℃条件下干燥至恒重，过20目筛，得油茶籽粕粉末；称取120g上述所得油茶籽粕粉末，倒入盛有600mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，于温度为60℃，功率为160W条件下，超声提取3h，随后将烧杯中物料倒入离心机，以3600r/min速率离心分离15min，去除下层沉淀，得上清液；然后在烧杯中，加入400mL上述所得上清液，并滴加质量浓度为1%盐酸调节pH至4.8，再加入0.2g纤维二糖酶后，将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应45h，随后升温至80℃，保温灭酶处理10min，自然冷却至室温，得酶解液，备用；再称取200g猪板油，加入铁锅中，再加入100mL去离子水，加热煮沸直至铁锅内水分完全蒸发，继续熬制6min，过滤除去油渣，得猪油，静置，待猪油自然冷却凝固，得猪油脂；按重量份数计，在发酵罐中依次加入100份备用酶解液、15份上述所得猪油脂和40份发酵培养基，启动发酵罐搅拌器，以1200r/min转速搅拌混合30min后，按接种量5%，在发酵罐中接种铜绿假单胞杆菌，于温度为30℃，转速为180r/min条件下，恒温搅拌发酵5天；最后待发酵结束，将发酵罐中物料转入离心机，以4000r/min转速离心分离20min，弃去下层沉淀，收集得上层清液，并将所得上层清液转入旋转蒸发仪中，于75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，将其转入喷雾干燥机中喷雾干燥，得淡黄色干粉，即为可降解生物基分散剂；所述的发酵培养基是由1g磷酸二氢钾，1g十二水合磷酸二氢钠，0.6g七水合硫酸镁，0.1g七水合硫酸亚铁和6g酵母膏，与1000mL去离子水混合而成。
将本发明制得的可降解生物基分散剂添加至干煤、水等水煤浆制备物料中，添加量为干煤质量的1.0%，启用磁力搅拌器混合1h，制得水煤浆。该分散剂制浆稳定性高，放置35天无沉淀产生，可降解，分散性好，减黏作用强，无析水产生硬沉淀现象发生，值得推广与使用。
实例2
首先称取400g油茶籽粕，倒入盛有2L质量浓度为7%尿素溶液的烧杯中，浸泡9min，抽滤，除去滤液，将滤饼用去离子水洗涤4次，随后将滤饼转入冷冻研磨机中，用液氮冷却38s后，研磨25min，将所得物料转入烘箱中，于108℃条件下干燥至恒重，过40目筛，得油茶籽粕粉末；称取140g上述所得油茶籽粕粉末，倒入盛有700mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，于温度为65℃，功率为170W条件下，超声提取4h，随后将烧杯中物料倒入离心机，以3800r/min速率离心分离18min，去除下层沉淀，得上清液；然后在烧杯中，加入450mL上述所得上清液，并滴加质量浓度为2%盐酸调节pH至4.9，再加入0.3g纤维二糖酶后，将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为43℃，转速为350r/min条件下，恒温搅拌反应48h，随后升温至83℃，保温灭酶处理13min，自然冷却至室温，得酶解液，备用；再称取250g猪板油，加入铁锅中，再加入130mL去离子水，加热煮沸直至铁锅内水分完全蒸发，继续熬制7min，过滤除去油渣，得猪油，静置，待猪油自然冷却凝固，得猪油脂；按重量份数计，在发酵罐中依次加入110份备用酶解液、18份上述所得猪油脂和45份发酵培养基，启动发酵罐搅拌器，以1350r/min转速搅拌混合40min后，按接种量8%，在发酵罐中接种铜绿假单胞杆菌，于温度为31℃，转速为190r/min条件下，恒温搅拌发酵6天；最后待发酵结束，将发酵罐中物料转入离心机，以4500r/min转速离心分离25min，弃去下层沉淀，收集得上层清液，并将所得上层清液转入旋转蒸发仪中，于80℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，将其转入喷雾干燥机中喷雾干燥得淡黄色干粉，即为可降解生物基分散剂；所述的发酵培养基是由2g磷酸二氢钾，2g十二水合磷酸二氢钠，0.7g七水合硫酸镁，0.2g七水合硫酸亚铁和7g酵母膏，与1100mL去离子水混合而成。
将本发明制得的可降解生物基分散剂添加至干煤、水等水煤浆制备物料中，添加量为干煤质量的1.1%，启用磁力搅拌器混合2h，制得水煤浆。该分散剂制浆稳定性高，放置36天无沉淀产生，可降解，分散性好，减黏作用强，无析水产生硬沉淀现象发生，值得推广与使用。
实例3
首先称取500g油茶籽粕，倒入盛有2L质量浓度为8%尿素溶液的烧杯中，浸泡10min，抽滤，除去滤液，将滤饼用去离子水洗涤5次，随后将滤饼转入冷冻研磨机中，用液氮冷却45s后，研磨30min，将所得物料转入烘箱中，于110℃条件下干燥至恒重，过60目筛，得油茶籽粕粉末；称取160g上述所得油茶籽粕粉末，倒入盛有800mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，于温度为70℃，功率为180W条件下，超声提取5h，随后将烧杯中物料倒入离心机，以4000r/min速率离心分离20min，去除下层沉淀，得上清液；然后在烧杯中，加入500mL上述所得上清液，并滴加质量浓度为3%盐酸调节pH至5.0，再加入0.4g纤维二糖酶后，将烧杯转入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为45℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应60h，随后升温至85℃，保温灭酶处理15min，自然冷却至室温，得酶解液，备用；再称取300g猪板油，加入铁锅中，再加入150mL去离子水，加热煮沸直至铁锅内水分完全蒸发，继续熬制8min，过滤除去油渣，得猪油，静置，待猪油自然冷却凝固，得猪油脂；按重量份数计，在发酵罐中依次加入120份备用酶解液、20份上述所得猪油脂和50份发酵培养基，启动发酵罐搅拌器，以1500r/min转速搅拌混合50min后，按接种量10%，在发酵罐中接种铜绿假单胞杆菌，于温度为32℃，转速为200r/min条件下，恒温搅拌发酵7天；最后待发酵结束，将发酵罐中物料转入离心机，以5000r/min转速离心分离30min，弃去下层沉淀，收集得上层清液，并将所得上层清液转入旋转蒸发仪中，于85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得浓缩液，将其转入喷雾干燥机中喷雾干燥得淡黄色干粉，即为可降解生物基分散剂；所述的发酵培养基是由3g磷酸二氢钾，3g十二水合磷酸二氢钠，0.8g七水合硫酸镁，0.3g七水合硫酸亚铁和8g酵母膏，与1200mL去离子水混合而成。
将本发明制得的可降解生物基分散剂添加至干煤、水等水煤浆制备物料中，添加量为干煤质量的1.3%，启用磁力搅拌器混合2h，制得水煤浆。该分散剂制浆稳定性高，放置37天无沉淀产生，可降解，分散性好，减黏作用强，无析水产生硬沉淀现象发生，值得推广与使用。