CN106350014A - 一种生态降尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种生态降尘剂及其制备方法，降尘剂其组分按照质量百分比为：水解动物蛋白3‑12％，表面活性剂0.15‑0.8％，成膜剂0.35‑1％，辅助剂0.11‑3.12％，余量为水；其制备方法，包括如下步骤：(1)将水解动物蛋白、表面活性剂、成膜剂按比例加入40‑60℃的水中，搅拌均匀；(2)向步骤(1)的混合溶液加入稳泡剂；(3)将步骤(2)获得的混合溶液缓慢倒入容器中，用搅拌机搅拌，同时使用pH调节剂调节pH为6‑8，得到降尘剂。本发明提出一种生态降尘剂，该降尘剂具有成膜、润湿、凝并的功能，其以水解动物蛋白为主体，无腐蚀性，吸入后对人体无毒害作用，对环境无污染，对空气中的浮尘有较高的沉降效率，喷洒在尘土表面时，可在表面形成连续、完整、有强度的壳膜，防止二次扬尘。

Description

一种生态降尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及降尘技术领域，尤其涉及一种生态降尘剂及其制备方法。

背景技术

PM2.5是指大气中粒径不大于2.5μm的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，其大量漂浮在空气中，对人体健康和大气环境质量有十分严重的影响，而人为排放是产生PM2.5的一大主要原因。人为排放的过程包括道路运输扬尘、工业生产扬尘、市政工程及建筑施工工地扬尘等。当下的中国正处于经济飞速发展时期，各种工业生产如钢铁业、铸造业等产值越来越高，各种施工工地随处可见，道路运输需求量持续增长，等等，使得PM2.5的问题日益严峻。针对这个问题，我国已出台相关政策、规定，在这种情况下，针对降尘剂的探索和研究是十分必要的。

水力降尘是迄今为止最为简便、有效、易于推广的除尘方法之一，但是水的表面张力较大，细微尘粒不易被润湿进而沉降，故而降尘率较低。

在水中添加发泡剂，可降低水的表面张力。泡沫降尘的原理是将发泡剂与水按一定比例混合后，进入发泡器，再向发泡器中引入压缩空气，通过射流、卷吸、紊流等作用，形成量多且细腻、均匀的高性能降尘泡沫，将形成的泡沫喷洒到尘源上或空气中来降尘。与现有的除尘技术相比，泡沫除尘技术除了拥有一般喷雾和化学抑尘的优点外，还兼有以下特点：①当泡沫被喷洒并覆盖到尘源上，会形成无空隙的泡沫体罩住尘源，从而有效阻止粉尘向外界扩散；②当泡沫液被喷洒到含尘空气中,泡沫群的总体积和总面积增大，从而大幅增加了与尘粒的碰撞概率；③泡沫的液膜中含有高效发泡的发泡剂，其作为表面活性剂的一种，能大幅降低水的表面张力，发泡剂分子在水溶液和粉尘颗粒接触的界面上吸附，迅速改变粉尘的湿润性能，从而增加了粉尘被湿润的速度；④泡沫具有很好的黏性，粉尘一旦和泡沫接触将会迅速被粘附，从而增加了对粉尘的粘附效率。

在降尘剂方面，自20世纪60年代在国外井下矿山应用表面活性剂降尘以来，化学降尘技术得到了迅猛发展。近几十年来，各国在降尘剂方面取得了很多研究进展，但这些降尘剂不同程度存在毒副作用、还有的具有腐蚀性、难降解、水土污染等问题。CN200810057756.4以硅胶为主要原料，并添加木质素、其他助剂和水，在加温状态下混合制备降尘剂，其中硅胶在原料中的比例在百分之八十以上，虽然硅胶可降解，但需在强酸或强碱环境下；CN201010204156.3以高分子合成水溶性聚合物、丙二醇苯醚、聚乙烯醇再分散胶粉、聚丙烯酸铵盐与水制备抑尘剂，存在一定的毒性，会造成二次污染；CN201210329645.0以羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠、双氧水、甘油、氯化钙、氟化钠、聚乙烯醇、乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土和水制成抑尘剂，工艺较为复杂，产品具有一定的腐蚀性；CN201110160998.8以天然乳胶、天然植物纤维、丙三醇、表面活性剂及水制备抑尘剂，可降解性好，但成本较高，对于漂浮的粉尘作用效果未知；文献《固尘抑尘剂的研制》以氯化钙和水玻璃为主要原料，并加入少量聚乙烯醇、乙二胺和十二烷基苯磺酸钠制备了抑尘剂，表面张力较大，为54.2mN/m，工艺较为复杂且氯离子对设备和环境有一定的危害；文献《羧甲基壳聚糖降尘剂的制备及性能研究》以氯乙酸改性壳聚糖制备羧甲基壳聚糖降尘剂，制备工艺复杂，耗时长，成本较高，在pH为3.5时效果最好，对人体和环境有一定危害。

在环境问题被高度重视的今天，研制一种环保的生态型降尘剂是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种生态降尘剂，该降尘剂具有成膜、润湿、凝并的功能，其以水解动物蛋白为主体，无腐蚀性，吸入后对人体无毒害作用，对环境无污染，并且用量较少，对空气中的浮尘有较高的沉降效率，喷洒在尘土表面时，可在表面形成连续、完整、有强度的壳膜，防止二次扬尘。

本发明的另一目的在于提出一种上述生态降尘剂的制备方法，工艺简单、成本低，获得的产品降尘效率较高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种生态降尘剂，其组分按照质量百分比为：水解动物蛋白3-12％，表面活性剂0.15-0.8％，成膜剂0.35-1％，辅助剂0.11-3.12％，余量为水。

本发明降尘剂具有成膜、润湿、凝并的功能，以水解动物蛋白为主体，无腐蚀性，吸入后对人体无毒害作用，对环境无污染，制备工艺简单、成本低，并且用量较少，对空气中的浮尘有较高的沉降效率，喷洒在尘土表面时，可在表面形成连续、完整、有强度的壳膜，防止二次扬尘。进一步的说明，水解动物蛋白是一种两性表面活性剂，含有一定量的多肽分子，具有至少一个氨基端和羧基端，向其中掺入一定量的阴离子表面活性剂则会部分改变溶液的流变学性能，提高发泡剂的稳定性与发泡能力，蛋白质中多肽分子与阴离子表面活性剂的结合，能在一定程度上提高溶液的表面粘度，降低溶液的表面张力，增加对粉尘的吸附及捕捉效率；成膜剂的加入使降尘剂在物料表面形成一层连续、完整且具有一定强度的壳膜，防止二次扬尘；润湿剂可吸湿、保水，防止沉降后的粉尘干燥后再次游离到空气中，延长降尘剂的作用时间。

更进一步的说明，所述辅助剂包括稳泡剂和润湿剂；

所述降尘剂，其组分按照质量百分比为：水解动物蛋白3-12％，表面活性剂0.15-0.8％，成膜剂0.35-1％，稳泡剂0.06-0.12％，润湿剂0.05-3％，余量为水。

更进一步的说明，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或α-烯基磺酸钠中的至少一种。

更进一步的说明，所述成膜剂为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素中的至少一种。

更进一步的说明，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。硅树脂聚醚乳液作为稳泡剂，可将泡沫束缚在溶液中，增加溶液的稠度，使泡沫的稳定性能大幅提高。

更进一步的说明，所述润湿剂为可溶性硅酸盐。

更进一步的说明，上述降尘剂其pH为6-8。

优选的，上述降尘剂，其组分按以下质量百分比为：水解动物蛋白7％，十二烷基硫酸钠0.3％，羟丙基纤维素0.65％，硅树脂聚醚乳液0.1％，硅酸钠0.5％，其余为水，所述水的温度为50℃，调节pH至7，提高泡沫的稳定性，试验证明在pH为7是泡沫稳定性最好。

更进一步的说明，上述降尘剂在使用时，使用水稀释50-200倍。

更进一步的说明，上述生态降尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水解动物蛋白、表面活性剂、成膜剂按比例加入40-60℃的水中，搅拌均匀；

(2)向步骤(1)的混合溶液加入稳泡剂；

(3)将步骤(2)获得的混合溶液缓慢倒入容器中，用搅拌机以300r/min的速度搅拌，使用pH调节剂调节pH为6-8，得到降尘剂。

更进一步的说明，步骤(2)中若稳泡剂在低温下凝固而无法呈现流动性质时，对其加热至粘流状再使用。

更进一步的说明，步骤(3)中使用稀释的磷酸或氢氧化钙溶液调节混合溶液pH为6-8。

本发明的有益效果：

(1)水解动物蛋白为主体，其是一种两性表面活性剂，向其中掺入一定量的阴离子表面活性剂即会部分改变溶液的流变学性能，有效的提高降尘剂发泡的稳定性与发泡能力，且其可提高溶液的表面粘度，降低溶液的表面张力，可增加对粉尘的吸附以及捕捉效率，另外还加入稳泡剂，将泡沫束缚在溶液中，增加溶液的稠度，使泡沫的稳定性能有大幅度的提高；

(2)生态降尘剂制备成泡沫使用，泡沫具有很好的黏性，粉尘一旦和泡沫接触将会被迅速粘附，从而提高了泡沫群对粉尘的粘附效率，起到显著降尘作用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白6％，十二烷基硫酸钠0.35％，羧甲基纤维素0.65％，硅树脂聚醚乳液0.1％，硅酸钠2.5％，余量为水。

制备方法：

(1)将水解动物蛋白6％，十二烷基硫酸钠0.35％，羧甲基纤维素0.65％加入50℃水中，搅拌均匀；

(2)在步骤(1)的混合溶液中加入硅树脂聚醚乳液0.1％；

(3)将步骤(2)的混合溶液缓慢倒入桶中，用搅拌机以300r/min的速度搅拌3min，同时用稀释的磷酸或氢氧化钙溶液调节混合溶液pH为7，得到所述的降尘剂。

下文实施例采用的步骤方法与实施例1相同，因此下文仅指出组分及部分改变的工艺参数，步骤方法不再赘述。

实施例2

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白7％，十二烷基硫酸钠0.6％，羟丙基纤维素0.5％，硅树脂聚醚乳液0.08％，硅酸钾1.6％，用50℃水补足至100％，用稀释的氢氧化钙溶液调节pH至7。

实施例3

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白10％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3％，羟丙基纤维素1％，硅树脂聚醚乳液0.12％，硅酸钙0.5％，用50℃水补足至100％，用稀释的氢氧化钙溶液调节pH至7。

实施例4

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白3％，α-烯基磺酸钠0.3％，羟乙基纤维素0.7％，硅树脂聚醚乳液0.07％，硅酸钾2％，用50℃水补足至100％，用稀释的氢氧化钙溶液调节pH至7。

实施例5

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白9％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.7％，羧甲基纤维素0.9％，硅树脂聚醚乳液0.11％，硅酸钠2.2％，用50℃水补足至100％，用稀释的氢氧化钙溶液调节pH至7。

表面张力测试：使用上海中晨数字技术设备有限公司JC2000D型接触角测量仪测定。

抗蒸发性测试：选取适量尘样置于直径90mm的玻璃培养皿中，摊平，将上述实施例制备的本发明降尘剂稀释100倍，按2kg/m²喷洒，每隔2h称重一次，称量48h内样品的重量变化，计算含湿量。

润湿性测试：将上述各实施例制备的降尘剂稀释100倍，取50mL溶液置于烧杯中，再取微量尘样轻轻倒入，同时用秒表计时，记录尘样从倒入烧杯中至完全沉降到液面以下所用的时间。

表1本发明5个实施例的降尘剂性能测试结果

实施例	表面张力(mN/m)	含湿量(％)	沉降时间(min)
				1	27.6	93.4	0.89
2	25.3	92.2	0.72
				3	29.5	90.1	1.04
4	31.2	92.8	1.11
				5	28.7	93.1	0.93

实施例6

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白12％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.8％，羧甲基纤维素1％，硅树脂聚醚乳液0.05％，硅酸钠3％，用40℃水补足至100％，用稀释的磷酸溶液调节pH至6。

实施例7

一种生态降尘剂，其组分按以下质量百分比：水解动物蛋白3％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.15％，羧甲基纤维素1％，硅树脂聚醚乳液0.07％，硅酸钠1.5％，用60℃水补足至100％，用稀释的氢氧化钙溶液调节pH至8。

本发明中水解动物蛋白、表面活性剂、成膜剂、稳泡剂及润湿剂之上下限值，都能实现本发明，不限于实例中的数值；本发明所列举的各原料都能实现本发明；在此不一一列举实施例。

对比实施例1

一种降尘剂，其组分按以下质量百分比为：植物蛋白质15％，降凝剂3％、十六烷基三甲基溴化铵5％、十二烷基硫酸钠6％、其余为水。

制备方法：

(1)将植物蛋白质15％，十六烷基三甲基溴化铵5％，十二烷基硫酸钠6％，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3％，加入50℃水中，搅拌均匀；

(2)在步骤(1)的混合溶液中加入降凝剂3％；

(3)将步骤(2)的混合溶液缓慢倒入桶中，用搅拌机以300r/min的速度搅拌，得到所述的降尘剂。

采用上述试验进行对比，获得对比实施例1的表面张力为34.5mN/m，含湿量为88.2％，沉降时间需要2.32min。

经对比发现，本发明的降尘剂可明显提高溶液的表面粘度，降低溶液的表面张力，且可有效的增加对粉尘的吸附以及捕捉效率，具有显著的进步。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生态降尘剂，其特征在于：其组分按照质量百分比为：水解动物蛋白3-12％，表面活性剂0.15-0.8％，成膜剂0.35-1％，辅助剂0.11-3.12％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种生态降尘剂，其特征在于：所述辅助剂包括稳泡剂和润湿剂；

所述降尘剂，其组分按照质量百分比为：水解动物蛋白3-12％，表面活性剂0.15-0.8％，成膜剂0.35-1％，稳泡剂0.06-0.12％，润湿剂0.05-3％，余量为水。

3.根据权利要求1所述的一种生态降尘剂，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或α-烯基磺酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种生态降尘剂，其特征在于：所述成膜剂为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的一种生态降尘剂，其特征在于：所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

6.根据权利要求2所述的一种生态降尘剂，其特征在于：所述润湿剂为硅酸盐。

7.根据权利要求1所述的一种生态降尘剂，其特征在于：其pH为6-8。

8.如权利要求2所述的一种生态降尘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将水解动物蛋白、表面活性剂、成膜剂按比例加入40-60℃的水中，搅拌均匀；

(2)向步骤(1)的混合溶液加入稳泡剂；

(3)将步骤(2)获得的混合溶液缓慢倒入容器中，用搅拌机以300r/min的速度搅拌，使用pH调节剂调节pH为6-8，得到降尘剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中若稳泡剂在低温下凝固而无法呈现流动性质时，对其加热至粘流状再使用。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中使用稀释的磷酸或氢氧化钙溶液调节混合溶液pH为6-8。