CN101619205A - 改性明胶抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

改性明胶抑尘剂及其制备方法，涉及一种抑尘剂及其制备方法，由以下重量百分比原料组成的：工业明胶：2％－10％；水：60－99％；无机酸：2％－10％；表面活性剂：0％－10％；交联剂：0％－10％；氢氧化钠：0.01％－5％；乳化剂：0－5％。用无机酸将工业明胶在20－80℃下，降解2－15小时后用氢氧化钠中和到中性即可；根据不同地段尘土的成分和性质不一，将酸降解后的明胶溶液做润湿和渗透试验，添加表面活性物质增加对不同尘土的润湿和渗透效果。本发明适用于路面、公园、建筑工地、散堆料场、矿区、煤堆及港口等容易产生粉尘的作业区，跟水相容喷洒后，能使粉尘凝结作用增强，抑制粉尘颗粒分散和运移的高效抑尘剂。

Description

改性明胶抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抑尘剂及其制备方法，特别涉及一种兼保水和固结的新型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

粉尘污染是影响城市环境的一个重要因素，而细粉尘-可吸入颗粒物已成为许多国家尤其是大城市的首要污染物，人们一直致力于粉尘污染的防治技术。在已有的粉尘防治技术中，最新颖和最有效的方法之一是化学抑尘，该方法自上世纪60年代出现以来，一直得到人们的高度重视。近几十年来，其应用范围得到进一步拓宽。化学抑尘方法的推广与表面活性剂和高分子功能材料等的迅猛发展紧密相关。用于改善环境粉尘的高分子材料有很多，并且许多材料有较高的吸水和保水作用，其制造生产及使用已有许多披露。然而许多高分子材料颗粒物是疏水性的，很难与水相容，其污染又往往是开放性和随机性的，在许多情况下，颗粒物污染控制非常困难。且这类材料因成本较高，使其应用受到相当大的限制：另一方面，在具体使用中发现，由于这类材料的高吸水倍率会使土壤发生板结，造成植物生长的困难；同时还会引起土壤盐渍化。部分高分子吸水材料由于不可降解，还会引起对土壤的污染。因此研发适用面广，成本低廉且无污染的新型抑尘剂是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼保水和固结的新型抑尘剂及其制备方法，增大粉尘含湿量、增大粉尘粒径。该抑尘剂低成本、环保、实施方便，抑尘效果明显。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

改性明胶抑尘剂，是由以下重量百分比原料组成的：

工业明胶：2％-10％；

水：60-99％；

无机酸：2％-10％；

表面活性剂：0％10％；

交联剂：0％-10％；

氢氧化钠：0.01％-5％；

乳化剂：0-5％。

所述的改性明胶抑尘剂，其抑尘剂原料组分在实施前，独立储存，亦可按配比制备成溶液储存。

改性明胶抑尘剂的制备方法，是通过以下步骤制备的：

用无机酸将工业明胶在20-80℃下，降解2-15小时后用氢氧化钠中和到中性即可；40-50℃为最佳降解温度，6-8小时为最佳降解时间；根据不同地段尘土的成分和性质不一，将酸降解后的明胶溶液做润湿和渗透试验，根据实验结果添加表面活性物质增加对不同尘土的润湿和渗透效果；表面活性物质是十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、聚氧乙烯型、脂肪酸甘油酯表面活性物质，或使用甲醛、丙三醇、N，N-亚甲基双丙烯酰胺有机物或氯化铝无机物对降解的明胶进行交联，来适应不同的季节或温度的保水要求；或添加山梨酸醇脂肪酸酯类、磷脂类、糖脂类可生物降解的乳化剂强化成膜、增大固结力。

本发明的优点与效果是：

利用明胶与水相容性很好，并具很好的粘接性和保水性，一定配比的上述物质的水溶液能够形成具有良好粘结力和保水性的复合高分子抑尘效果，达到湿润、凝并、固结作用。湿润是使得颗粒表面较长时间保持一定的湿度，提高粉尘密度；凝并是将细微粉尘凝并成较大直径的粉尘颗粒，增大粉尘直径；固结是在颗粒表面形成一定强度和硬度的表层以抵抗风力等一些因素的破坏作用，且这种固结在二次洒水后仍然能较好的保持，可降低抑尘剂的使用次数。

明胶是一类来源广泛的动物蛋白，可溶于热水，可吸收相当于其质量5-10倍的水，具有亲水性、持水性、亲和性、低粘度性、分散稳定性以及生物相容性和降解性等优良性质。本发明采用无机酸在一定温度下降解，尽量维持其保水性能的同时增加与水的相容性，降低其粘度，便于实施。制备后抑尘剂的性能指标为：(1)PH值：7-8；(2)粘度：1-30mp_a.s；(3)耐高温：＞40℃；(4)提高饱和吸水率：提高表层土壤及粉尘的饱和吸水率＞20％；(5)降低渗透率：粉尘在自然条件下的入渗速率平均为2.81毫米/分钟，在抑尘剂下为0.08-0.90毫米/分钟，提高了粉尘的表面吸附作用，吸湿保水时间长；(6)35℃恒高温下的抗蒸发时间：65小时(至含水量4％为止)，蒸发速率为4.8克/小时，单位面积蒸发速率0.678克/厘米；(7)对细小粉尘具有强粘结作用，固结路面，可防止洒水对泥质路面造成的冲洗破坏；(8)表面张力减小，基本消除了喷洒时的二次扬尘。(9)二次保水效果好，二次洒水是不加抑尘剂，其仍然能较好的保持水分，固结土壤，而不被与水冲走。

本发明抑尘剂不仅能有效抑制粉尘飞扬，而且能够吸水、锁水，使尘土表面固结，使得粉尘较长日寸间保持润湿状态，另外，该抑尘剂易降解，对基体和粉料无腐蚀，不含任何产生污染的成份，属于绿色环保产品。本发明针对不同条件下研制的明胶降解抑尘剂和水为参照，通过对其水溶性、保湿性能、粘度、在土层中的渗透试验、凝并能力和固结能力的模拟对比试验，评价了明胶用作抑尘剂的应用性能。模拟试验结果显示，该抑尘剂在保湿、凝并和固结能力方面具有明显优势。通过实际抑尘和现场试验，证实了该抑尘剂通过保湿、凝并和固结三种功能协同作用抑制扬尘，弥补了其它类型抑尘剂在抑尘性能和实际操作可行性上的不足，具有推广使用意义。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明。

实例一：针对机动车辆少的公园或庭院等场地、泥质道路。

一种抑尘剂，由以下重量百分比原料组分按下述反应条件制得：

工业明胶：2％-10％；

水：60-99％；

无机酸：2％-10％；

交联剂：0％-10％。

常温下向恒温水浴锅中预先加入自来水，升温至40℃，然后分别往三口瓶中加入0.2kg水、0.01kg明胶、0.74kg酸，硝酸，搅拌至完全溶解混合均匀，恒温40℃降解8小时，然后移出，冷却至室温后用氢氧化钠中和到中性。制得抑尘剂溶液粘度约为1mp_a.s，pH值为7.3。也可根据不同的保水要求可适当加入甲醛再继续交联三、四个小时。

由于不同的无机酸对明胶的降解程度和速度不同，也可采用磷酸和硝酸等取代盐酸，其中磷酸和硝酸降解还可使土壤增肥，改善土壤的盐渍成分。另外，交联剂也可用丙三醇等有机物或氯化铝等无机物对降解的明胶进行适当交联，其原料可因地制宜、灵活多变。

与大多数高分子材料一样，适当加温如50℃可加快降解。同时，适当的交联，只是为提高抑尘剂的锁水性和保水性，除渗透性改变外，适度交联不会影响其他性能。此时，制备好的抑尘剂可灌装入洒水车或其他喷洒设备实现喷洒。

实例二：针对机动车辆多的公路和街道。

一种抑尘剂，由以下重量百分比原料组分按下述反应条件制得：

工业明胶：2％-10％；

水：60-99％；

无机酸：2％-10％；

表面活性剂：0％-10％；

交联剂：0％-10％。

取刚配置的1mol\L的盐酸溶液200ml和10kg明胶。搅拌至完全溶解混合均匀后，恒温40℃降解8小时，然后移出，冷却至室温后用氢氧化钠滴定至中和。制得的抑尘剂溶液粘度约为1mp_a.s，pH值为7.2。

因为不同地段的尘土其油分、静电性与普通的公园和庭院的尘土有很大差别，所以可以对抑尘剂进行简单的改性以适应不同的需求。取尘土进行润湿和渗透试验，根据实验配置出不同表面张力和润湿效果的抑尘剂，其方法是直接添加十二烷基磺酸钠或聚乙二醇等表面活性物质，直到达到希望的润湿效果和渗透速率。此时，制备好的抑尘剂可灌装入洒水车或其他喷洒设备实现喷洒。

实施实例3：针对城市土建、堆料场、矿山工程。

一种抑尘剂，由以下重量百分比原料组分按下述反应条件制得：

水：60-99％；

无机酸：2％-10％；

氢氧化钠：0.01％-5％；

乳化剂：0-5％。

由于这些场所及容易扬尘，且裸露表面对抑尘剂的固结作用要求较大，可配置如下抑尘剂：

取1mol\L的硝酸溶液200ml和0.01kg明胶搅拌至完全溶解混合均匀后，恒温40℃降解9小时，然后移出，冷却至室温后用氢氧化钠滴定至中和。根据需要添加山梨酸醇脂肪酸酯类0.002kg，也可是磷脂类、糖脂类等可生物降解的乳化剂，增加成膜效果，增大固结能力。此时，制备好的抑尘剂可灌装入洒水车或其他喷洒设备实现喷洒。

为提高抑尘效果，溶淋堆料堆土中1-5cm，使堆土表面形成一层2-5cm厚的保护膜。受到外界冲压式封闭膜仍能保持持续完整的覆盖。能稳定、限制土壤微粒的运动，避免灰尘沙粒等飞散到空气中。该抑尘剂还能有效的捕捉飘散的灰尘抵抗雨水冲击，降低工作成本。保持期可达1-3三个月，固化后韧性好，生态、高效、安全不影响植物生长，生物降解后无残留物。

实施时，采用的为盐酸降解的明胶溶液，降解温度为50℃，降解时间6，并且加入了十二烷基磺酸钠改变其润湿能力，防止二次扬尘。单次使用抑尘剂为80千克。每喷洒1次(0.2-1.5L\m².)，可抑尘4天以上，全部达到二级或三级环境质量标准。

实施时，采用硝酸降解的明胶溶液，降解时间8小时，温度40℃。用氢氧化钠中和到中性后，采用甲醛进行适度交联，时间为3小时，以提高其保水能力。单次使用抑尘剂为80千克，洒到尘土上之后能很快形成一层薄膜，固结作用非常明显，能起到很好的压尘作用。压尘作用能持续10至40天，且不易受雨水等影响。每喷洒1次(0.5-1.5L\m².)，可抑尘10天以上，全部达到二级或三级环境质量标准。

Claims (3)

1.改性明胶抑尘剂，其特征在于是由以下重量百分比原料组成的：

工业明胶：2％-10％；

水：60-99％；

无机酸：2％-10％；

表面活性剂：0％-10％；

交联剂：0％-10％；

氢氧化钠：0.01％-5％；

乳化剂：0-5％。

2.根据权利要求1所述的改性明胶抑尘剂，其特征在于抑尘剂原料组分在实施前，独立储存，亦可按配比制备成溶液储存。

3.改性明胶抑尘剂的制备方法，其特征在于是通过以下步骤制备的：用无机酸将工业明胶在20-80℃下，降解2-15小时后用氢氧化钠中和到中性即可；40-50℃为最佳降解温度，6-8小时为最佳降解时间；根据不同地段尘土的成分和性质不一，将酸降解后的明胶溶液做润湿和渗透试验，根据实验结果添加表面活性物质增加对不同尘土的润湿和渗透效果；表面活性物质是十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、聚氧乙烯型、脂肪酸甘油酯表面活性物质，或使用甲醛、丙三醇、N，N-亚甲基双丙烯酰胺有机物或氯化铝无机物对降解的明胶进行交联，来适应不同的季节或温度的保水要求；或添加山梨酸醇脂肪酸酯类、磷脂类、糖脂类可生物降解的乳化剂强化成膜、增大固结力。