CN106117444A - 一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法 - Google Patents

一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂领域。本发明从海带中分别提取得海藻酸钠和海带纤维素，先将海带纤维素接枝丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化铵，接枝后复合海藻酸钠和聚乙烯醇的反应物，复合后加入表面活性剂即可得到抑尘剂，本发明制备得到的抑尘剂具有拥有吸水、渗透、粘结效果，和水混合后喷洒在路面，不仅可以吸收空气中的水分子，快速在路面形成湿润、不易挥发的保水膜，成膜时间为20～50s，达到抑制粉尘飞扬的目的，而且快速形成的连续完整膜，可抵御风力、雨水，可对路面起到保护的作用，抑尘剂的原料都绿色易降解，无二次污染。

Description

一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂领域。
背景技术
我国大部分城市大气质量受燃煤排烟、机动车排气和地面扬尘三大因素影响。采暖期煤烟和扬尘污染占主导地位，非采暖期机动车尾气和扬尘污染比重逐渐增大，扬尘是导致全年大气质量不佳又难以控制的污染源。我国对固定工业污染源，特别是能源燃烧和生产工艺过程中排放颗粒物的研究有较长的历史，并有一套较完整的测试、治理、管理方法。然而，对开放性尘源，如建筑工地、易扬尘物料堆、道路、裸露地面等的扬尘污染和控制尚无系统的研究，使得扬尘对大气中可吸入颗粒物( PM) 污染的贡献越来越显著。特别是，随着近年来城市建设速度不断加快，开工建设的工程项目不断增加，旧城拆迁改造、地铁工程建设、建筑工地施工和道路施工等引发的扬尘污染问题也日益突出，扬尘污染防治形势严峻。
国内外一般对开放性尘源的防治对策主要有洒水抑尘、苫盖抑尘、设置挡风抑尘墙抑尘、建造封闭式结构、化学抑尘等。洒水抑尘不仅造成大量水资源的浪费，而且由于我国北方地区夏季气温高，蒸发快( 一般喷洒一次只能保持 10min 左右) ，而冬季气温低，易结冰，因此，其实际应用受到很大限制；散料的苫盖编织布强度低、光滑、重量轻、易兜风，使用寿命短，成本高，不仅造成了资源的浪费，而且苫盖和拆剁的工序麻烦，不利于作业的提速增效; 挡风抑尘墙和建造封闭式结构抑尘一次性投资巨大，且不能捕捉漂浮在空气中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，其抑尘能力有限；抑尘剂的方法从诞生之日起就为世界各国所广泛采用，取得了良好的效果，在科研和工业运行中被认为是解决开放性尘源扬尘污染的最佳方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对传统的路面防尘方法是用洒水车洒水高温夏季水份蒸发和渗透很快不能有效防尘，固体抑尘剂抑尘效果差，抑尘周期短，液体抑尘成膜时间短的问题，提供了一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法，本发明从海带中分别提取得海藻酸钠和海带纤维素，先将海带纤维素接枝丙烯酸和二甲基二烯丙基氯化铵，接枝后复合海藻酸钠和聚乙烯醇的反应物，复合后加入表面活性剂即可得到抑尘剂，本发明制备得到的抑尘剂具有拥有吸水、渗透、粘结效果，和水混合后喷洒在路面，不仅可以吸收空气中的水分子，快速在路面形成湿润、不易挥发的保水膜，达到抑制粉尘飞扬的目的，而且快速形成的连续完整膜，可抵御风力、雨水，可对路面起到保护的作用，抑尘剂的原料都绿色易降解，无二次污染。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取200～300g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到120～150目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为4.5～5.5，调节后加入海带质量5～7%蛋白酶，并在45～50℃温度下酶解1～2h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；
（2）将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积8～12%浓度为8～10mol/L氯化钙溶液中进行钙析50～70min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在50～60℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；
（3）将步骤（1）备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在60～70℃下搅拌1～1.5h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积30～40%浓度为5～10g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应70～80min，反应后加入反应物质量1～2倍的丙酮进行搅拌混合5～10min，混合后浸泡2～3h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗2～3次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；
（4）向500mL的烧瓶中先加入30～50mL丙烯酸、50～80mL质量分数25%氢氧化钠溶液和5～7g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至70～90℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入40～50mL去离子水，控制在3～5min内加完，加入后混合反应40～50min，反应结束后降温至50～60℃，再向烧瓶中滴加6～10mL丙烯酸、5～7mL二甲基二烯丙基氯化铵和3～5mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应1.5～2.0h；
（5）上述反应结束后，向烧瓶中加入6～8g步骤（2）备用的海藻酸钠、15～20g聚乙烯醇、50～60mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量0.8～1.2%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至75～85℃下搅拌反应3～4h，反应结束后加入60～80mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应30～40min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
本发明的应用方法：将本发明制备得到的抑尘剂按体积比1:60～100加自来水中搅拌溶解，得到液态抑尘剂，将液态抑尘剂装入洒水车中按1.5～1.8L/m2喷洒于100～120m2需要抑尘路面的表面，成膜时间为20～50s，喷洒10～20min后即可通行，抑尘剂的使用保水率达15～35%，用粉尘浓度传感器每天检测平均粉尘浓度，结果表明使用抑尘剂可达到90%以上抑尘率，抑尘周期可达到20天以上。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备得到的抑尘剂具有拥有吸水、渗透、粘结效果；
（2）本发明制备得到的抑尘剂和水混合后喷洒在路面，可以吸收空气中的水分子，在路面快速形成湿润、不易挥发的保水膜，成膜时间为20～50s，达到抑制粉尘飞扬的目的；
（3）本发明制备得到的抑尘剂的原料绿色易降解，无二次污染；
（4）本发明得到的抑尘剂形成一层连续完整壳膜，可抵御风力、雨水，可对路面起到保护的作用。
具体实施方式
称取200～300g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到120～150目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为4.5～5.5，调节后加入海带质量5～7%蛋白酶，并在45～50℃温度下酶解1～2h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积8～12%浓度为8～10mol/L氯化钙溶液中进行钙析50～70min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在50～60℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；将备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在60～70℃下搅拌1～1.5h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积30～40%浓度为5～10g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应70～80min，反应后加入反应物质量1～2倍的丙酮进行搅拌混合5～10min，混合后浸泡2～3h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗2～3次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；向500mL的烧瓶中先加入30～50mL丙烯酸、50～80mL质量分数25%氢氧化钠溶液和5～7g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至70～90℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入40～50mL去离子水，控制在3～5min内加完，加入后混合反应40～50min，反应结束后降温至50～60℃，再向烧瓶中滴加6～10mL丙烯酸、5～7mL二甲基二烯丙基氯化铵和3～5mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应1.5～2.0h；上述反应结束后，向烧瓶中加入6～8g备用的海藻酸钠、15～20g聚乙烯醇、50～60mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量0.8～1.2%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至75～85℃下搅拌反应3～4h，反应结束后加入60～80mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应30～40min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
实例1
称取200g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到120目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为4.5，调节后加入海带质量5%蛋白酶，并在45℃温度下酶解1h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积8%浓度为8mol/L氯化钙溶液中进行钙析50min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在50℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；将备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在60℃下搅拌1h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积30%浓度为5g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应70min，反应后加入反应物质量1倍的丙酮进行搅拌混合5min，混合后浸泡2h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗2次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；向500mL的烧瓶中先加入30mL丙烯酸、50mL质量分数25%氢氧化钠溶液和5g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至70℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入40mL去离子水，控制在3min内加完，加入后混合反应40min，反应结束后降温至50℃，再向烧瓶中滴加6mL丙烯酸、5mL二甲基二烯丙基氯化铵和3mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应1.5h；上述反应结束后，向烧瓶中加入6g备用的海藻酸钠、15g聚乙烯醇、50mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量0.8%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至75℃下搅拌反应3h，反应结束后加入60mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应30min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
将本发明制备得到的抑尘剂按体积比1:60加自来水中搅拌溶解，得到液态抑尘剂，将液态抑尘剂装入洒水车中按1.5L/m2喷洒于100m2需要抑尘路面的表面，成膜时间为20s，喷洒10min后即可通行，抑尘剂的使用保水率达15%，用粉尘浓度传感器每天检测平均粉尘浓度，结果表明使用抑尘剂可达到92%抑尘率，抑尘周期可达到22天。
实例2
称取250g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到135目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为5.0，调节后加入海带质量6%蛋白酶，并在47℃温度下酶解1.5h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积10%浓度为9mol/L氯化钙溶液中进行钙析60min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在55℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；将备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在65℃下搅拌1.2h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积35%浓度为8g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应75min，反应后加入反应物质量1.5倍的丙酮进行搅拌混合8min，混合后浸泡2.5h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗2次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；向500mL的烧瓶中先加入40mL丙烯酸、65mL质量分数25%氢氧化钠溶液和6g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至80℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入45mL去离子水，控制在4min内加完，加入后混合反应45min，反应结束后降温至55℃，再向烧瓶中滴加8mL丙烯酸、6mL二甲基二烯丙基氯化铵和4mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应1.7h；上述反应结束后，向烧瓶中加入7g备用的海藻酸钠、17g聚乙烯醇、55mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量1.0%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至80℃下搅拌反应3.5h，反应结束后加入70mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应35min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
将本发明制备得到的抑尘剂按体积比1:80加自来水中搅拌溶解，得到液态抑尘剂，将液态抑尘剂装入洒水车中按1.7L/m2喷洒于110m2需要抑尘路面的表面，成膜时间为30s，喷洒15min后即可通行，抑尘剂的使用保水率达25%，用粉尘浓度传感器每天检测平均粉尘浓度，结果表明使用抑尘剂可达到94%抑尘率，抑尘周期可达到25天。
实例3
称取300g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到150目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为5.5，调节后加入海带质量7%蛋白酶，并在50℃温度下酶解2h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积12%浓度为10mol/L氯化钙溶液中进行钙析70min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在60℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；将备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在70℃下搅拌1.5h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积40%浓度为10g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应80min，反应后加入反应物质量2倍的丙酮进行搅拌混合10min，混合后浸泡3h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗3次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；向500mL的烧瓶中先加入50mL丙烯酸、80mL质量分数25%氢氧化钠溶液和7g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至90℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入50mL去离子水，控制在5min内加完，加入后混合反应50min，反应结束后降温至60℃，再向烧瓶中滴加10mL丙烯酸、7mL二甲基二烯丙基氯化铵和5mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应2.0h；上述反应结束后，向烧瓶中加入8g备用的海藻酸钠、20g聚乙烯醇、60mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量1.2%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至85℃下搅拌反应4h，反应结束后加入80mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应40min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
将本发明制备得到的抑尘剂按体积比1:100加自来水中搅拌溶解，得到液态抑尘剂，将液态抑尘剂装入洒水车中按1.8L/m2喷洒于120m2需要抑尘路面的表面，成膜时间为,50s，喷洒20min后即可通行，抑尘剂的使用保水率达35%，用粉尘浓度传感器每天检测平均粉尘浓度，结果表明使用抑尘剂可达到95%抑尘率，抑尘周期可达到28天。

Claims (1)

1.一种快速成膜液体抑尘剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
称取200～300g新鲜的海带，表面清洗、晒干后放入粉碎机中粉碎、过筛，得到120～150目海带粉末，将海带粉末按固液比1:3与去离子水混合，搅拌混合后用质量分数20%盐酸调节混合液pH值为4.5～5.5，调节后加入海带质量5～7%蛋白酶，并在45～50℃温度下酶解1～2h，酶解后用纱布挤压过滤，分别酶解液和滤渣，备用；
将上述得到的酶解液用质量分数5%氢氧化钠溶液调节pH为7.0，调节后加入的酶解液体积8～12%浓度为8～10mol/L氯化钙溶液中进行钙析50～70min，钙析结束后过滤，得过滤物并放入烘箱中在50～60℃温度下干燥即可得到海藻酸钠，备用；
将步骤（1）备用滤渣按固液比1:5与质量分数5%氢氧化钠溶液，在60～70℃下搅拌1～1.5h，搅拌后过滤得过滤物并烘干，将烘干后固体按固液比1：2与冰醋酸混合，向混合物中加入总体积30～40%浓度为5～10g/L亚氯酸钠溶液，搅拌反应70～80min，反应后加入反应物质量1～2倍的丙酮进行搅拌混合5～10min，混合后浸泡2～3h后抽滤，得滤渣用去离子水清洗2～3次后放入烘箱中烘干，即可得到海带纤维素；
向500mL的烧瓶中先加入30～50mL丙烯酸、50～80mL质量分数25%氢氧化钠溶液和5～7g上述制备的海带纤维素，放入水浴中升温至70～90℃，边搅拌边向烧瓶中缓慢加入40～50mL去离子水，控制在3～5min内加完，加入后混合反应40～50min，反应结束后降温至50～60℃，再向烧瓶中滴加6～10mL丙烯酸、5～7mL二甲基二烯丙基氯化铵和3～5mL质量分数10%过硫酸钾溶液，继续保温反应1.5～2.0h；
上述反应结束后，向烧瓶中加入6～8g步骤（2）备用的海藻酸钠、15～20g聚乙烯醇、50～60mL去离子水，搅拌混合后加入烧瓶中总质量0.8～1.2%N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，升高温度至75～85℃下搅拌反应3～4h，反应结束后加入60～80mL质量分数80%十二烷基苯磺酸钠溶液，继续搅拌反应30～40min，反应结束后冷却至室温取出粘稠反应物即得抑尘剂。
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