一种混凝土减水剂的制备方法及其应用技术领域
本发明涉及化学助剂技术领域，尤其是涉及利用垃圾渗滤液和茶叶废料来制取混
凝土减水剂的一种混凝土减水剂的制备方法及其应用。
背景技术
混凝土减水剂是建材产业的重要产品之一，在混凝土拌合物中加入减水剂对水泥
颗粒有分散作用，能改善混凝土拌合物的流动性，减少单位水泥用量，节约水泥，同时保证
混凝土的和易性及强度。目前常用的减水剂主要有木质素磺酸盐类、萘系减水剂类和聚羧
酸系减水剂类，其中聚羧酸系减水剂具有减水率高、增强效果显著、混凝土的和易性较好、
绿色环保等优点，但是在实际混凝土工程使用中，聚羧酸系减水剂存在与水泥相容性的问
题，其使用效果受水泥组成成分影响较大，特别是含有粘土等成分时，由于粘土的层间吸附
效应，对聚羧酸减水剂的减水分散性能影响严重，使混凝土的工作性能降低，制约了聚羧酸
系减水剂的广泛应用和发展，在工业生产过程中，生产成本是决定产品在市场上的竞争力
的重要因素之一，若产品的生产成本过高的话，往往无法在价格上取得较好的竞争力。
在中国，茶文化已经传承了几千年，许多人在走访亲朋好友或生意伙伴之间相聚
时，都会泡茶怡情，因此茶叶的需求量也日益上升，而在茶叶加工过程中会产生许多的残渣
或修剪余料，往往企业都会将其进行焚烧作为燃料使用，这是非常不经济环保的一种处理
方式，由于茶叶桔梗、废渣中含有的大量单宁酸，而单宁酸属于聚羧酸类，若能够将其提取
出来利用在混凝土减水剂中进行使用的话，那将会大大降低混凝土减水剂的生产成本，也
能够给茶叶加工的废渣处理带来二次经济效益。
另外，随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快，我国的城市垃圾数量增长异
常迅速，而在众多的城市生活垃圾处理过程中，大量的垃圾露天堆放或填埋不仅占用大量
土地，而且易对土壤、地下水、大气造成极大的二次污染，成为严重的环境问题，由于垃圾在
进行好氧发酵过程中会产生丰富的腐殖酸，而腐植酸是一种无定形的有机高分子化合物，
目前有研究表面，将腐植酸进行磺化改性后作为混凝土减水剂进行应用，能够对水泥颗粒
有不同程度的分散作用，能使水泥遇水后凝聚起来的絮块破碎，降低水泥浆的粘度、增加流
动性，并且可以提高硬化后的水泥强度，使得在固定强度需求的情况下，减少水泥的使用
量，因此将垃圾垃圾处理过程中的腐植酸用来进行生产混凝土减水剂，对改善我国的能源
利用环境和能源循环利用具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用茶叶废渣和垃圾渗滤
液作为原料、工艺过程简单、可实现工业化生产的混凝土减水剂的制备方法及其应用。
为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：
一种混凝土减水剂的制备方法，以垃圾渗滤液浓缩液和茶叶废料中的茶单宁为原
料，依次经过碱化、磺化、曼尼希反应后，即可制得混凝土减水剂。
进一步，其包括以下具体步骤：
(1)将茶叶废料进行粉碎后经过35～50目筛网进行筛分，然后加入到丙酮-水体系
的提取液中，采用微波法进行提取茶叶废料中的茶单宁；
(2)将上述提取到的茶单宁加入到垃圾渗滤液浓缩液中进行混合均匀，并加入pH
调节剂将混合溶液的pH值调节至9～13后，再加入磺化剂，并将反应体系的温度控制在60～
90℃，进行反应1.5～3h；
(3)往上述反应后的混合溶液中依序加入催化剂、醛类化合物、胺类化合物和水进
行曼尼希反应，并将反应体系的温度调节至65～85℃，进行反应1～3.5h；
(4)将步骤(3)反应后的溶液进行过滤，取固形物用乙醇进行洗涤后，加入到喷雾
干燥设备中进行喷雾干燥，即可制得褐色粉末状的混凝土减水剂。
优选的，所述各步骤中的添加组分及质量分数为：
优选的，所述的茶叶废料为茶园修剪的枝叶、茶叶精制厂的茶灰、制取速溶茶或冰
茶饮料后的茶渣、茶渣榨油后的茶饼、茶果、茶梗、茶末中的至少一种混合而成。
优选的，所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液经过生化膜浓缩处理后的浓
缩液，所述的垃圾渗滤液浓缩液固含量为15％～55％。
优选的，所述的pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠柠檬酸钠、柠檬酸钾、碳酸氢
三钠、柠檬酸一钠中的至少一种混合而成。
优选的，所述的磺化剂为过硫酸铵、亚硫酸氢铵、氨基磺酸、硫酸、亚硫酸钠中的至
少一种混合而成。
优选的，所述的催化剂为过氧化氢、浓硫酸、碘、苯乙酮、苯甲醛、苯乙胺、氯化铋中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、三聚甲醛、多聚甲醛中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的胺类化合物为哌啶、二甲胺、丙烯酰胺、邻苯二甲酰亚胺、乙二胺中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的喷雾干燥设备的温度为140～350℃，设备出口温度为70～95℃，其
中经喷雾后的干粉回收率大于95％。
优选的，所述步骤(4)制得的褐色粉末状的混凝土减水剂的相对分子质量为15000
～33000。
一种根据上述一种混凝土减水剂的制备方法所制得的混凝土减水剂的应用，将制
得的混凝土减水剂按混凝土总质量的0.1％～7％的添加量加入到混凝土中进行使用。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：通过采用垃圾渗滤液浓缩液和茶叶
废料中提取的单宁酸作为原料，依次经过碱化、磺化、曼尼希反应后，即可制得混凝土减水
剂，将垃圾处理产生的腐植酸和茶叶废料中的单宁酸进行充分利用，使其变废为宝，实现二
次经济价值，对促进资源的循环再利用具有重要意义。
具体实施方式
一种混凝土减水剂的制备方法，以垃圾渗滤液浓缩液和茶叶废料中的茶单宁为原
料，依次经过碱化、磺化、曼尼希反应后，即可制得混凝土减水剂。
进一步，其包括以下具体步骤：
(1)将茶叶废料进行粉碎后经过35～50目筛网进行筛分，然后加入到丙酮-水体系
的提取液中，采用微波法进行提取茶叶废料中的茶单宁；
(2)将上述提取到的茶单宁加入到垃圾渗滤液浓缩液中进行混合均匀，并加入pH
调节剂将混合溶液的pH值调节至9～13后，再加入磺化剂，并将反应体系的温度控制在60～
90℃，进行反应1.5～3h；
(3)往上述反应后的混合溶液中依序加入催化剂、醛类化合物、胺类化合物和水进
行曼尼希反应，并将反应体系的温度调节至65～85℃，进行反应1～3.5h；
(4)将步骤(3)反应后的溶液进行过滤，取固形物用乙醇进行洗涤后，加入到喷雾
干燥设备中进行喷雾干燥，即可制得褐色粉末状的混凝土减水剂。
优选的，所述各步骤中的添加组分及质量分数为：
优选的，所述的茶叶废料为茶园修剪的枝叶、茶叶精制厂的茶灰、制取速溶茶或冰
茶饮料后的茶渣、茶渣榨油后的茶饼、茶果、茶梗、茶末中的至少一种混合而成。
优选的，所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液经过生化膜浓缩处理后的浓
缩液，所述的垃圾渗滤液浓缩液固含量为15％～55％。
优选的，所述的pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠柠檬酸钠、柠檬酸钾、碳酸氢
三钠、柠檬酸一钠中的至少一种混合而成。
优选的，所述的磺化剂为过硫酸铵、亚硫酸氢铵、氨基磺酸、硫酸、亚硫酸钠中的至
少一种混合而成。
优选的，所述的催化剂为过氧化氢、浓硫酸、碘、苯乙酮、苯甲醛、苯乙胺、氯化铋中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、戊二醛、丙烯醛、三聚甲醛、多聚甲醛中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的胺类化合物为哌啶、二甲胺、丙烯酰胺、邻苯二甲酰亚胺、乙二胺中
的至少一种混合而成。
优选的，所述的喷雾干燥设备的温度为140～350℃，设备出口温度为70～95℃，其
中经喷雾后的干粉回收率大于95％。
优选的，所述步骤(4)制得的褐色粉末状的混凝土减水剂的相对分子质量为15000
～33000。
一种根据上述一种混凝土减水剂的制备方法所制得的混凝土减水剂的应用，将制
得的混凝土减水剂按混凝土总质量的0.1％～7％的添加量加入到混凝土中进行使用。
实施例1
一种混凝土减水剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将300Kg茶叶精制厂的茶梗进行粉碎后经过40目筛网进行筛分，然后加入到丙
酮-水体系的提取液中，采用微波法进行提取茶叶废料中的茶单宁；
(2)将上述提取到的茶单宁加入到300Kg固含量为55％的垃圾渗滤液浓缩液中进
行混合均匀，并加入20Kg氢氧化钠将混合溶液的pH值调节至9后，再加入89Kg的以硫酸铵与
氨基磺酸按3∶1的质量比混合成的混合物，并将反应体系的温度控制在60℃，进行反应
1.5h；
(3)往上述反应后的混合溶液中依序加入1.5Kg过氧化氢、125Kg甲醛、69Kg以哌
啶、二甲胺、丙烯酰胺按1∶2∶3的质量比混合成的混合物和95.5Kg水进行曼尼希反应，并将
反应体系的温度调节至65℃，进行反应1.5h；
(4)将步骤(3)反应后的溶液进行过滤，取固形物用乙醇进行洗涤后，加入到设备
温度为140℃、出口温度为70℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，即可制得褐色粉末状的混
凝土减水剂，其中经喷雾后的干粉回收率为96.6％，所制得的混凝土减水剂的相对分子质
量为15000。
实施例2
一种混凝土减水剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将460Kg茶叶精制厂的茶梗进行粉碎后经过50目筛网进行筛分，然后加入到丙
酮-水体系的提取液中，采用微波法进行提取茶叶废料中的茶单宁；
(2)将上述提取到的茶单宁加入到250Kg固含量为15％的垃圾渗滤液浓缩液中进
行混合均匀，并加入16Kg以氢氧化钠与柠檬酸钾按3∶1的质量比混合成的混合物将混合溶
液的pH值调节至11后，再加入60Kg的以氨基磺酸与亚硫酸钠按2∶1的质量比混合成的混合
物，并将反应体系的温度控制在80℃，进行反应2.5h；
(3)往上述反应后的混合溶液中依序加入1Kg以苯甲醛与苯乙胺按1∶1的质量比混
合成的混合物、69Kg三聚甲醛、40Kg邻苯二甲酰亚胺和104Kg水进行曼尼希反应，并将反应
体系的温度调节至70℃，进行反应2h；
(4)将步骤(3)反应后的溶液进行过滤，取固形物用乙醇进行洗涤后，加入到设备
温度为350℃、出口温度为90℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，即可制得褐色粉末状的混
凝土减水剂，其中经喷雾后的干粉回收率为97.4％，所制得的混凝土减水剂的相对分子质
量为31000。
实施例3
一种混凝土减水剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将380Kg茶叶精制厂的茶梗进行粉碎后经过35目筛网进行筛分，然后加入到丙
酮-水体系的提取液中，采用微波法进行提取茶叶废料中的茶单宁；
(2)将上述提取到的茶单宁加入到350Kg固含量为35％的垃圾渗滤液浓缩液中进
行混合均匀，并加入62Kg以氢氧化钠与柠檬酸钾按3∶1的质量比混合成的混合物将混合溶
液的pH值调节至13后，再加入35Kg的以氨基磺酸与亚硫酸钠按2∶1的质量比混合成的混合
物，并将反应体系的温度控制在90℃，进行反应3h；
(3)往上述反应后的混合溶液中依序加入1.2Kg以苯甲醛与苯乙胺按1∶1的质量比
混合成的混合物、43Kg三聚甲醛、100Kg邻苯二甲酰亚胺和28.8Kg水进行曼尼希反应，并将
反应体系的温度调节至85℃，进行反应3h；
(4)将步骤(3)反应后的溶液进行过滤，取固形物用乙醇进行洗涤后，加入到设备
温度为300℃、出口温度为95℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，即可制得褐色粉末状的混
凝土减水剂，其中经喷雾后的干粉回收率为98.5％，所制得的混凝土减水剂的相对分子质
量为33000。
性能测试
采用基准水泥，将实施例1所制得的混凝土减水剂进行性能测试，结果如下表所
示：
表一：混凝土拌合物性能(减水剂固掺量0.5％)
指标
含气量
抗压强度比(28d)
收缩率比(28d)
初凝时间
终凝时间
测试
3.5％
170％
115％
2.5h
3.5h
用上述制得的减水剂对不同组成的水泥进行泥浆流动度测试，结果如下：
表二：减水剂在不同组成水泥中的分散性
水泥种类
减水剂掺量(％)
初始流动度(mm)
1h流动度(mm)
纯水泥
0.5％
250
245
含泥量5％水泥
0.5％
245
236
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教
导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修
改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。