CN101857793B - 降解型抑尘剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降解型抑尘剂及制备方法。本发明利用植物高分子材料通过挤压膨化、生物改性、常温反应集成技术制备降解型抑尘剂乳胶液。可用于喷洒在煤炭、矿粉、建筑材料、垃圾等粉粒状货物表面，形成无味、无毒、不易燃、可生物降解的覆盖层。本发明能有效防止上述粉粒状货物在贮存、运输中的扬尘，特别是对造成环境污染的主要成分——PM10、PM2.5抑制效果更为显著。
Description
【技术领域】
本发明涉及抑尘剂加工技术领域，特别是一种利用挤压膨化、生物改性、常温反应集成处理形成的降解型抑尘剂及制备方法。
【背景技术】
长期以来煤炭、矿粉、建筑材料等粉粒状货物和建筑、生活垃圾堆放、运输过程中，由于风力和车辆运行等原因，形成了货物损耗和环境污染的难题。目前国内外研制、生产的抑尘剂组分普遍采用沥青、氯乙烯树脂、有机油、聚丙烯腈、石油产品、表面活性剂、多环芳香族的碳氢化合物等有机高分子材料，不仅影响被覆盖货物的质量，而且形成的覆盖层不易降解，造成环境二次污染。
【发明内容】
本发明的目的旨在解决上述问题，而提供一种利用挤压膨化、生物改性、常温反应集成技术形成的降解型抑尘剂及制备方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种降解型抑尘剂，其特征在于所述降解型抑尘剂是由植物高分子材料和碱性催化剂，经挤压膨化、生物改性、常温反应集成处理后制成的乳胶状液体。
所述植物高分子材料是玉米秸秆、麦秸、稻草或变质陈化粮中的一种或两种以上的混合物。所述变质陈化粮是贮存过程中受到霉菌污染的玉米、高粱、小麦、大麦或稻谷。
所述碱性催化剂是碱性次氯酸钠、KOH、NaOH或Ca(OH)2中的一种或两种以上的混合物。
本发明还公开了降解型抑尘剂的制备方法。其特征在于包括步骤如下：
(1)粉碎预处理：植物高分子材料预先粉碎过1-3mm筛。
(2)挤压膨化：将经步骤(1)粉碎预处理的植物高分子材料均匀送入挤压膨化机，植物高分子材料在膨化机的高温高压作用下呈熔融状，发生糊化，形成网状多孔结构的柱状颗粒。
(3)粉碎处理：将经步骤(2)挤压膨化的柱状颗粒粉碎过100-200目筛。
(4)调浆：预先在混合釜中放入水，将步骤(3)的粉碎物均匀地流入装有浆叶的搅拌罐内进行混合，形成悬浮液；其中：水∶步骤(3)粉碎物的质量比＝95-60∶5-40。
(5)改性处理：在内切葡聚糖酶Cx、外切葡聚糖酶C1、β-葡萄糖苷酶βG和淀粉酶的协同作用下，完成步骤(4)的悬浮液的生物改性；其中：内切葡聚糖酶Cx、外切葡聚糖酶C1、β-葡萄糖苷酶βG和淀粉酶的投放量均为步骤(4)悬浮液质量百分数的0.02-4％。
(6)常温反应：常温下使步骤(5)得到的改性混合液在混合釜内受到搅拌桨连续搅动，同时均匀滴入碱性催化剂水溶液(碱性催化剂∶水的质量比＝15-55∶85-45)，使步骤(5)的生物改性混合液发生交联和酯化反应，生成降解型抑尘剂乳液；其中：步骤(5)改性混合液∶碱性催化剂水溶液的体积比＝95-65∶5-35。
本发明的有益效果：
本发明的抑尘剂技术是采用植物高分子材料，经挤压膨化、生物改性、常温反应集成技术制备降解型抑尘剂乳胶液，乳胶液喷洒在粉粒状物料表面形成均匀密实的覆盖层，可有效防止粉尘飘逸在环境中，彻底解决损失和污染的问题，而且抑尘剂本身可生物降解，操作方便，不影响货物质量，不受气候、地域条件影响，适合控制各种粉粒物堆料、运输和裸露地面产生扬尘的应用。特别是对造成环境污染的主要成分——PM10、PM2.5抑制效果更为显著。
【具体实施方式】
本发明利用挤压膨化、生物改性、常温反应集成技术制备降解型抑尘剂，将植物高分子材料预先粉碎筛，然后送入挤压膨化机，形成网状多孔结构的柱状颗粒，再将柱状颗粒粉碎过筛后，与水混合形成料浆，通过酶的作用完成改性，最后在碱性催化剂的作用下常温发生交联和酯化反应，生成降解型抑尘剂乳胶液。具体步骤如下：
(1)粉碎预处理：植物高分子材料预先粉碎过3mm筛。
(2)挤压膨化：将经步骤(1)粉碎预处理的植物高分子材料均匀送入挤压膨化机，植物高分子材料在膨化机的高温高压作用下呈熔融状，发生糊化，形成网状多孔结构的柱状颗粒；所述的挤压膨化机可以是双螺杆挤压式膨化机或单螺杆挤压式膨化机。
(3)粉碎处理：将经步骤(2)挤压膨化的柱状颗粒粉碎过200目筛。
(4)调浆：预先在混合釜中放入水，经步骤(3)粉碎过筛处理的粉碎物均匀地流入装有浆叶的搅拌罐内进行强烈的混合，形成悬浮液；其中：水∶步骤(3)得到的粉碎物＝90-70∶10-30(质量比)。
(5)改性处理：在内切葡聚糖酶(Cx)、外切葡聚糖酶(C1)、β一葡萄糖苷酶(βG)和淀粉酶协同作用下，完成步骤(4)悬浮液的生物改性。Cx、C1、βG和淀粉酶的投放量均为步骤(4)悬浮液的(0.05-2)％(质量百分数)。
(6)常温反应：常温下使步骤(5)得到的改性混合液在混合釜内受到搅拌桨连续搅动，同时均匀滴入碱性催化剂水溶液(碱性催化剂∶水的质量比＝20-55∶80-45)使步骤(5)改性混合液发生交联和酯化反应，步骤(5)改性原料液∶碱性催化剂水溶液＝90-70∶10-30(体积比)，生成降解型抑尘剂乳胶液。
实施例1
(1)粉碎预处理：玉米秸秆5kg、变质玉米10kg粉碎，过3mm筛；
(2)挤压膨化：将经步骤(1)粉碎预处理的原料均匀送入单螺杆挤压膨化机。原料在膨化机的高温高压作用下呈熔融状，发生糊化，形成网状多孔结构的柱状颗粒；
(3)粉碎处理：将经步骤(2)挤压膨化的柱状颗粒粉碎过200目筛；
(4)调浆：预先在混合釜中放入86kg水，经步骤(3)粉碎处理的原料14kg均匀地流入装有浆叶的搅拌罐内进行强烈的混合，形成悬浮液；
(5)改性处理：在内切葡聚糖酶(Cx)、外切葡聚糖酶(C1)、β一葡萄糖苷酶(βG)和淀粉酶协同作用下，完成步骤(4)悬浮液的生物改性。Cx、C1、βG的投放量均为0.1kg，淀粉酶投放量为0.5kg；
(6)常温反应：常温下步骤(5)改性原料液90L在混合釜内受到搅拌桨连续搅动，同时均匀滴入10L碱性催化剂水溶液〔Ca(OH)2∶水的质量比＝30∶70〕，使步骤(5)改性原料发生交联和酯化反应，获得100L降解型抑尘剂乳胶液；
(7)覆盖：将降解型抑尘剂乳胶液均匀喷洒在沙堆表面，形成1.5mm覆盖层。
检测结果：密度1.01g/cm3，成膜后3日无破损。
实施例2
(1)粉碎预处理：麦秸10kg、变质玉米15kg粉碎，过3mm筛；
(2)挤压膨化：将经步骤(1)粉碎预处理的原料均匀送入双螺杆挤压膨化机。原料在膨化机的高温高压作用下呈熔融状，发生糊化，形成网状多孔结构的柱状颗粒；
(3)粉碎处理：将经步骤(2)挤压膨化的柱状颗粒粉碎过200目筛；
(4)调浆：预先在混合釜中放入76kg水，经步骤(3)粉碎处理的原料24kg均匀地流入装有浆叶的搅拌罐内进行强烈的混合，形成悬浮液；
(5)改性处理：在内切葡聚糖酶(Cx)、外切葡聚糖酶(C1)、β一葡萄糖苷酶(βG)和淀粉酶协同作用下，完成步骤(4)悬浮液的生物改性。Cx、C1、βG的投放量均为0.2kg，淀粉酶投放量为1.0kg；
(6)常温合成：常温下步骤(5)改性原料液80L在混合釜内受到搅拌桨连续搅动，同时均匀滴入20L碱性催化剂水溶液(KOH∶水的质量比＝25∶75)，使步骤(5)改性原发生交联和酯化反应，获得100L降解型抑尘剂乳胶液；
(7)覆盖：将降解型抑尘剂乳胶液均匀喷洒在煤炭堆表面，形成2mm覆盖层。
检测结果：密度1.03g/cm3，成膜后5日无破损。
Claims (7)
1.一种降解型抑尘剂，其特征在于所述降解型抑尘剂是由植物高分子材料和碱性催化剂，经挤压膨化、生物改性、常温反应集成处理后制成的乳胶状液体；所述植物高分子材料是玉米秸秆、麦秸、稻草或变质陈化粮中的一种或两种以上的混合物；所述碱性催化剂是碱性次氯酸钠、KOH、NaOH或Ca(OH)2中的一种或两种以上的混合物；所述该降解型抑尘剂通过下述方法制备：
(1)粉碎预处理：植物高分子材料预先粉碎过1-3mm筛；
(2)挤压膨化：将经步骤(1)粉碎预处理的植物高分子材料均匀送入挤压膨化机，植物高分子材料在膨化机的高温高压作用下呈熔融状，发生糊化，形成网状多孔结构的柱状颗粒；
(3)粉碎处理：将经步骤(2)挤压膨化的柱状颗粒粉碎过100-200目筛；
(4)调浆：预先在混合釜中放入水，将步骤(3)的粉碎物均匀地流入装有浆叶的搅拌罐内进行混合，形成悬浮液；其中：水∶步骤(3)粉碎物的质量比＝95-60∶5-40；
(5)改性处理：在内切葡聚糖酶Cx、外切葡聚糖酶C1、β-葡萄糖苷酶βG和淀粉酶的协同作用下，完成步骤(4)的悬浮液的生物改性；其中：内切葡聚糖酶Cx、外切葡聚糖酶C1、β-葡萄糖苷酶βG和淀粉酶的投放量均为步骤(4)悬浮液质量百分数的0.02-4％；
(6)常温反应：常温下使步骤(5)得到的改性混合液在混合釜内受到搅拌桨连续搅动，同时均匀滴入碱性催化剂水溶液，使步骤(5)的生物改性混合液发生交联和酯化反应，生成降解型抑尘剂乳液；其中：碱性催化剂水溶液中碱性催化剂∶水的质量比＝15-55∶85-45；步骤(5)改性混合液∶碱性催化剂水溶液的体积比＝95-65∶5-35。
2.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述变质陈化粮是贮存过程中受到霉菌污染的玉米、高粱、小麦、大麦或稻谷。
3.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述挤压膨化机为双螺杆挤压式膨化机或单螺杆挤压式膨化机中的一种。
4.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述步骤(4)中，水∶步骤(3)粉碎物的质量比＝90-70∶10-30。
5.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述步骤(5)中，内切葡聚糖酶Cx、外切葡聚糖酶C1、β-葡萄糖苷酶βG和淀粉酶的投放量均为步骤(4)悬浮液质量百分数的0.05-2％。
6.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述步骤(6)中，碱性催化剂∶水的质量比＝20-55∶80-45。
7.按照权利要求1所述的降解型抑尘剂，其特征在于所述步骤(6)中，步骤(5)改性混合液∶碱性催化剂水溶液的体积比＝90-70∶10-30。
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