CN103937453B

CN103937453B - 一种控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂及其制备与应用

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Publication number: CN103937453B
Application number: CN201310017815.6A
Authority: CN
Inventors: 张益�; 陈善平; 许碧君; 冯蒂; 宋立杰; 杨新海; 毕珠洁; 贾川
Original assignee: Shanghai Institute for Design and Research on Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Institute for Design and Research on Environmental Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-01-17
Also published as: CN103937453A

Abstract

本发明涉及一种控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂及其制备与应用。本发明抑制剂为以水作溶剂的均一溶液，其溶质包括：由羧甲基纤维素（CMC)、聚乙二醇和硅酸钠。本发明的抑制剂无毒无害、无腐蚀性，安全环保，能有效控制垃圾粉尘飞扬，还能够通过保湿和凝并作用，较长时间抑制粉尘飞扬。可通过喷洒方式使用，简单方便，易操作。并可有效吸附和凝并空气中粉尘和飞扬物，起到有效防止垃圾粉尘飞扬。

Description

一种控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂及其制备与应用

技术领域

本发明属环境保护技术领域，具体涉及一种控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂及其制备与应用。

背景技术

生活垃圾转运过程，包括垃圾装卸过程、临时落地堆放点及车辆清运移动过程，往往伴随着粉尘的污染，尽管考虑采用密闭化设备，但仍存在粉尘散落或二次扬尘问题。因此，控制垃圾收运过程扬尘散发的抑尘剂亟待解决。

抑制剂（抑尘剂）技术起源于20世纪40年代，英国用磺化碳氢化合物的衍生物作为润湿剂，用于抑制巷道底板积尘和爆破等作业时的煤尘。到60年代以后，美国、苏联等国采用润湿剂用于路面和煤尘防治，效果良好。我国在这方面的研究始于上世纪70年代，起步较晚。

传统的抑尘方法多采用洒水形式，但由于水分蒸发快，尤其是在炎热的夏秋季节，洒水防尘作用有限，不仅如此，频繁洒水的劳动强度大，水资源浪费严重。

由于化学抑尘剂使用方便，并可以在较长时间内保持良好的抑尘效果，因而得到了迅猛发展。化学抑尘剂主要分为以下几种：

（1）润湿型抑尘剂。润湿型抑尘剂一般由非极性亲油碳氢链部分和极性亲水基团共同构成。当添加到水中时，亲水端伸向水中，疏水端受水分子排斥伸向空气，润湿型抑尘剂分子在水溶液表面形成定向排列层，使水溶液表面张力降低，同时，疏水基在水和尘粒之间架起“通桥”，打破尘粒表面空气膜增强润湿作用。湿润型化学抑尘剂主要应用于控制大气飘尘的喷雾系统、湿式除尘器、煤层注水预润湿以及各种细颗粒物的预润湿等。

（2）吸湿性抑尘剂。吸湿性抑尘剂主要包括NaCl、CaCl₂、MgCl₂等卤化物和Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₂SiO₃、活性氧化铝和硅胶等无机盐。用吸湿盐抑尘剂处理后，一方面水在润湿的粉尘中能形成水化膜，促进了粉尘的粘附团聚，水化膜越厚，水分蒸发越慢，因而能延长抑尘期；另一方面，吸湿性盐在大自然中有很强的吸湿性，其吸湿量随环境相对湿度的增加而增加，能够保持一定的、有利于抑尘的含水量。

（3）粘结型抑尘剂。粘结型抑尘剂主要包括油类产品和造纸、酒精工业的废液、废渣等有机粘性材料。使用前将油、水和一定量的乳化剂配成乳状液。由于乳化液中各相分子与尘粒的相互作用，具有很强的吸附作用（物理吸附和化学吸附），促使了乳化液与尘粒间的粘结，起到抑尘作用。

（4）高吸水性树脂类抑尘剂及其他合成高分子抑尘剂。高吸水树脂按原料来源分为淀粉类、纤维素类和合成树脂类。作为一种特殊功能高分子材料，它具有良好的吸水、保水、吸湿、保湿、放湿和粘性等特性，因此可作为有效抑尘剂。一方面，吸水树脂吸水保水性能优良，吸水倍率可高达自身重量的几百倍到上千倍，在一定压力下也不会释放水分；另一方面，日间气温高，空气湿度低时释放自身水分，夜间气温较低，空气含湿量上升可从空气中吸收水分，吸湿放湿过程是反复进行，因而其有效抑尘期长，经一次喷施后，有效抑尘期内只需重复洒水，就能使料堆保持较高的含水量，其洒水时间间隔比纯水洒水抑尘的时间间隔长，从而降低抑尘成本；最后，吸水树脂具有一定的粘结作用，使粉尘团聚增大粒径，沉降在路面、料堆等尘源表面，起到抑尘作用。

（5）复合型化学抑尘剂。复合型化学抑尘剂是将两种或多种以上抑尘剂复合，从而将湿润、粘结凝并及吸湿保水等功能共同起作用。因此复合型抑尘剂具有抑尘效果优越、适用范围广泛等特点。

（6）特殊型抑尘剂。近年来，特殊型抑尘剂受到人们的青睐。特殊型抑尘剂是指集抑尘、防尘、防火、防冻等多重功效于一体的多功能抑尘剂。特殊型抑尘剂不仅抑尘效果好，而且还有防火、防冻等性能，一次使用多重功效，从而节省大量原料，省时省力。

虽然随着精细化工技术的发展，在化学抑尘剂方面已取得了快速进展，但还普遍存在价格高或存在毒理特性、腐蚀性、二次污染及难降解性等弊端。而且以上抑尘剂均应用于矿尘、煤尘或道路扬尘等，未见有应用于垃圾扬尘控制方面的报道。

发明内容

本发明涉及一种控制垃圾收运过程粉尘排放的抑制剂的制备方法。其组分按重量比羧甲基纤维素（CMC)1~8.5%，聚乙二醇1.5~5%，硅酸钠2~10%，水76.5~95.5%，按比例对其充分搅拌混合即可使用。该抑尘剂无毒无害、无腐蚀性，安全环保，能有效控制垃圾粉尘飞扬，还能够通过保湿和凝并作用，较长时间抑制粉尘飞扬。可通过喷洒方式使用，简单方便，易操作。并可有效吸附和凝并空气中粉尘和飞扬物，起到有效防止垃圾粉尘飞扬。

本发明的目的是提供一种无毒、无害、无腐蚀性，安全、环保、成本低廉的抑尘剂，并提供所述抑尘剂的制备及使用方法。该抑尘剂用于垃圾收运过程粉尘的散发控制，抑制垃圾表面粉尘飞扬。

本发明的控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，为以水作溶剂的均一溶液，其溶质包括：由羧甲基纤维素（CMC)、聚乙二醇和硅酸钠。

具体的，所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂包括以下重量比的组分：

优选的，所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂包括以下重量比的组分：

所述羧甲基纤维素是纤维素的羧甲基团取代产物。本发明可选用各种常规的羧甲基纤维素，较佳的，所述羧甲基纤维素的重均分子量为11-22万，取代度为0.8-0.95，优选重均分子量为12.3-15.6万，取代度为0.88-0.92。

较佳的，所述聚乙二醇的重均分子量为200-600，优选重均分子量为300-400。

进一步的，使用前，所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂进一步经水稀释至溶质浓度降低至稀释前的0.5%-10%，优选至溶质浓度降低至稀释前的1%-2%。

本发明抑尘的原理主要是增大垃圾粉尘的黏联性、增大其粒径。本发明的控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂利用硅酸钠的粘结性和吸水性，聚乙二醇的保湿性和分散性，及羧甲基纤维素能够形成高粘度的胶体溶液，使得该抑尘剂溶液具有黏附、增稠及保水等特性。一定配比的上述物质的水溶液能够形成良好黏联性和成膜性的复合控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，达到湿润和黏结作用。湿润可使垃圾粉尘保持一定的含水量，降低二次扬尘率；黏结作用可使垃圾粉尘凝并成较大颗粒的固体颗粒，避免风吹引起扬起。

本发明的控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，可在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬。

本发明还进一步公开了一种在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的方法，为向垃圾表面以喷洒方式喷洒本发明的抑制剂。

本发明的控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，在使用时，需加10-100倍体积的水稀释，优选为50-100倍水稀释，并将稀释液通过喷洒方式使用。较为推荐的方式为现用现配。

稀释液的推荐喷洒量为0.1~2L/m²。

本发明的有益结果是：

（1）本发明的控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂能有效控制生活垃圾粉尘飞扬，还能够通过保湿和凝并作用，较长时间抑制粉尘飞扬。

（2）通过喷洒方式使用，简单方便，易操作。可有效吸附和凝并空气中粉尘和飞扬物，起到有效防止粉尘飞扬。

（3）所述抑尘剂的组分均为环境友好型原料，无毒无害、无腐蚀性，安全环保。根据卫生部《化学品毒性鉴定技术规范》进行急性皮肤刺激性/腐蚀性试验，试验结果为刺激强度为零，属无刺激性。根据《化学品测试导则》(HJ/T153-2004)急性经口毒性试验方法，测试抑菌剂对大鼠急性经口半数致死量（LD₅₀）：雄性大鼠>5000mg/kg，雌性大鼠>5000mg/kg。依据《新化学物质危害评估导则》(HJ/T154-2004)中经口急性毒性分级标准，本发明所述抑尘剂属于“实际无毒”级。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明中，各种原料和试剂均购自商业供应商，未经进一步纯化，除非另有说明。易受潮的原料和试剂均存放于全密封瓶中，并直接使用，均未经过特殊处理。

具体的，各实施例中，控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂（以下简称抑尘剂）的制备步骤为：

（1）备料：按上述重量比将羧甲基纤维素（CMC)、聚乙二醇和硅酸钠投入搅拌槽中，并进行充分搅拌混合。

（2）溶解：缓缓加入水并进行搅拌，使之充分溶解成均一体系。

抑尘剂的使用方法：

（1）稀释：根据使用需要，将抑制剂水稀释成一定浓度备用。

（2）将上述稀释好的抑尘剂注入喷洒器中。

（3）按0.1~2L/m²的喷洒量，将抑尘剂水溶液向垃圾表层均匀喷洒。

实施例1：用于垃圾运输过程

取羧甲基纤维素（重均分子量：15.6万，取代度：0.92）5.0kg，聚乙二醇（重均分子量：400）1.5kg，硅酸钠3.0kg，在搅拌器中混合后加入水90.5kg，常温下充分搅拌10~15分钟，即为成品。

根据卫生部《化学品毒性鉴定技术规范》进行急性皮肤刺激性/腐蚀性试验，试验结果为刺激强度为零，属无刺激性。根据《化学品测试导则》(HJ/T153-2004)急性经口毒性试验方法，测试抑菌剂对大鼠急性经口半数致死量（LD₅₀）：雄性大鼠>4500mg/kg，雌性大鼠>4500mg/kg。依据《新化学物质危害评估导则》(HJ/T154-2004)中经口急性毒性分级标准，属于“实际无毒”级。

抑尘试验：

制备好的抑尘剂添加50倍水稀释，灌装，通过喷洒设备将其喷洒于20平米的垃圾表面，喷洒量0.5L/m²。

本发明所述垃圾运输过程是指：垃圾运输车或运输船行驶过程。

喷洒后，用风机以20米/秒的风速吹垃圾表面10分钟，风吹时无物料吹落或起扬。而未喷洒抑尘剂的垃圾或仅喷洒了自来水的垃圾，用风机在相同条件下吹风时，有明显细碎垃圾尘扬起，结果表明，该抑尘剂抑尘效果明显。

实施例2：用于垃圾装卸过程

取羧甲基纤维素1.0kg（重均分子量：14.5万，取代度：0.90），聚乙二醇0.5kg（重均分子量：300），硅酸钠5.0kg，在搅拌器中混合后加入水93.5kg，常温下充分搅拌10~15分钟，即为成品。

抑尘试验：

制备好的抑尘剂，加自来水稀释100倍，灌装，在垃圾装卸时，同时用喷洒设备将其喷洒于垃圾表面，喷洒量1.5L/m²。

本发明所述垃圾装卸作业过程是指：垃圾在装车和卸车，或装船和卸船的转移过程。每当垃圾转移时，即在垃圾表面喷洒。

在连续作业8小时的过程中，同时测定粉尘浓度，测试结果粉尘浓度小于1mg/m³，远小于《工作场所空气中粉尘容许浓度》PC-TWA值（8小时时间加权平均容许浓度）之规定8mg/m³。而未使用抑尘剂的作业区其粉尘浓度超过50mg/m³，远高于标准浓度8mg/m³。

实施例3：用于垃圾堆放过程

取羧甲基纤维素6.0kg（重均分子量：12.3万取代度：0.88），聚乙二醇1.0kg（重均分子量：400），硅酸钠1.5kg，在搅拌器中混合后加入水91.5kg，常温下充分搅拌10~15分钟，即为成品。

抑尘试验：

制备好的抑尘剂加水稀释60倍，灌装，通过喷洒设备将其喷洒于20平米垃圾表面，喷洒量1.0L/m²。

用风机以20米/秒的风速每天吹垃圾表面8小时，可观察到喷洒抑尘剂的垃圾堆场没有扬尘现象，用重量法测定其起尘量为零，每喷洒一次抑尘剂，可抑尘10天以上。而未喷洒抑尘剂的堆放场起尘明显。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，为以水作溶剂的均一溶液，其组分及各组分的重量百分比为：

2.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，其组分及各组分的重量百分比为：

3.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素的重均分子量为11-22万，取代度为0.8-0.95。

4.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素的重均分子量为12.3-15.6万，取代度为0.88-0.92。

5.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，所述聚乙二醇的重均分子量为200-600。

6.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，所述聚乙二醇的重均分子量为300-400。

7.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，使用前，所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂经水稀释至溶质浓度降低至稀释前的0.5％-10％。

8.如权利要求1所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂，其特征在于，使用前，所述控制生活垃圾收运过程粉尘污染的抑制剂经水稀释至溶质浓度降低至稀释前的1％-2％。

9.如权利要求1-8任一项所述抑制剂在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的用途。

10.一种在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的方法，为向垃圾表面以喷洒方式喷洒权利要求1-8任一项所述的抑制剂。

11.如权利要求10所述的在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的方法，其特征在于，在使用权利要求1-6任一项所述的抑制剂时，加10-100倍体积的水稀释。

12.如权利要求11所述的在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的方法，其特征在于，在使用权利要求1-6任一项所述的抑制剂时，加50-100倍水稀释。

13.如权利要求11所述的在生活垃圾运输、装卸或堆放时控制粉尘飞扬的方法，其特征在于，稀释液的喷洒量为0.1～2L/m²。