CN106479101A

CN106479101A - 一种吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂及其制备方法

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Publication number: CN106479101A
Application number: CN201510525971.2A
Authority: CN
Inventors: 夏明珠; 郑春梅; 王风云; 雷武
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-08

Abstract

本发明公开了一种吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂及其制备方法。该抑制剂的组分为：高分子聚合物20～30％，吸湿剂1～5％，木质素类助剂5～15％，水50～60％。所述的制备方法是：先将水、调聚剂加热至80℃左右，然后在不断搅拌下分别滴加含有不饱和双键的烯类单体及引发剂，回流反应0.5～1h，然后加入木质素类助剂及吸湿剂等,搅拌20～40min后冷却陈化，得到均匀的液体抑尘剂。本发明的复合型抑尘剂具有良好的吸湿性和保湿性，且水溶性好，可有效控制地面各种粒径的颗粒物进入空气，从而明显改善空气质量和人居环境。

Description

一种吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种具有吸湿和保湿功能的复合型小粒径扬尘抑制剂及其制备方法。

技术背景

全国环境质量公报指出，我国340多个城市中有近2/3的空气颗粒物浓度超过国家二级标准，成为城市空气首要污染物。正常情况下，大粒径扬尘会因重力作用而慢慢沉降，但小粒径扬尘(如PM10以下颗粒)却能长久浮游于空气中，部分进入人体呼吸系统和血液循环系统，严重影响人体健康。尤其是粒径在2.5微米(PM 2.5)以下的细颗粒物，可以被大气环流输送到很远的地方，造成大范围的空气污染。从毒理学角度看，它为一些细菌、病毒、重金属和致癌物质提供了良好的载体，被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。有数据表明，在欧盟国家中，PM 2.5导致这些国家的人们的平均寿命减少8.6个月。因此说由细颗粒物造成的灰霾天气对人体的危害远甚于沙尘暴。

扬尘污染危及环境和人体健康，已成为世界污染难题。扬尘的来源包括以下几个方面：①施工作业扬尘(包括拆迁工程、建筑施工工程、市政施工工程引起的扬尘)；②运输遗撒扬尘(流散物料运输途中，遗撒以及散落的扬尘)；③道路交通扬尘(日夜穿梭的车辆引起的路面扬尘、汽车尾气、环卫清扫产生的二次扬尘)；④风力扰动扬尘(裸露地面和裸露树坑、裸露堆放物如储灰场、煤堆、渣堆等被大风刮起的扬尘；⑤环境事故扬尘(厂矿企业生产事故排放烟尘、生产车间面源扩散的扬尘)；等。

扬尘污染不仅造成大量资源损失(如堆放或运输的煤料因扬尘而损失)，而且污染周边环境，影响人们的正常生产和生活，甚至危害人们的身心健康和生命安全。随着环保意识的增强，人们对扬尘污染治理日益重视，对有效防尘抑尘方法需求迫切。到目前为止，有效的粉尘防治方法主要是化学抑尘剂法。

中国专利CN101490206A公开一种粉尘抑制剂组合物，其包含约10～46％的聚乙烯醇，约20～60％的丙烯酸类乳胶、约0.6～7.0％的甘油、约0.1～1.5％的有机硅表面活性剂和约0.001～0.5％的聚硅氧烷润湿剂。该组合物在粉尘性材料上提供聚合物膜，由此形成均匀的抵抗层，主要用于粉尘性材料的运输。

中国发明专利CN102134295A公开一种粉尘抑制剂的制备方法，成份为：去离子水100，醋酸乙烯酯30～50，甲基丙烯酸甲酯或乙酯10～15，丙烯酰胺2～4，交联剂0.05～0.1，引发剂0.25～1，反应温度85±5℃，反应时间20～60min。

中国专利CN103184034A提供了一种环保型粉尘抑制剂，主要成份为：变性淀粉0.5～0.8，微生物多糖胶0.05～0.1，纤维素衍生物0.1～0.3，网状促进剂0.05～0.1，流动分散剂0.05～0.15，成膜剂0.01～0.1，水98～99。该发明主要是在煤炭、矿粉表面形成一层固化膜，从而避免煤炭、矿粉在运输过程中的扬尘污染和损失。

上述三个专利公开的扬尘抑制剂主要特点是在粉尘性材料上提供聚合物膜，主要应用于大型电厂贮煤场、粉煤灰堆放场及粉尘性材料的运输，未提及对于小粒径扬尘(如PM10以下颗粒尤其是PM2.5)的抑制效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有扬尘抑制剂应用范围有限、对小粒径扬尘抑制效果不佳的缺陷，提供一种保湿吸湿型复合小粒径扬尘抑制剂配方及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂，以质量百分比计，包括高分子聚合物20～30％、吸湿剂1～5％、木质素类助剂5～15％、水50～60％。

进一步，所述高分子聚合物是丙烯酸类单体与丙烯酰胺类单体按质量比1:1～1:6聚合反应后的二元共聚物，丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、羧甲基丙烯酸、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯任意一种；丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、乙烯基-甲基-醋酸酰胺、羟甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2–甲基丙基磺酸任意一种。

进一步，所述的吸湿剂选自CaCl₂、MgCl₂、CaSO₄、MgSO₄和MgCO₃等中任意一种或几种。

进一步，所述的木质素类助剂选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钾和木质素磺酸钙中任意一种或几种。

上述扬尘抑制剂的制备方法，包括如下步骤：(1)高分子聚合物的制备：

将水、调聚剂加入容器中，加热至75-85℃，在不断搅拌下分别滴加①高分子聚合物单体，②引发剂水溶液；1.5～2h完成滴加后，继续回流反应0.5～1h，然后加入木质素类助剂及吸湿剂，搅拌20～40min后冷却陈化，得到均匀的液体抑尘剂。

进一步，引发剂选自H₂O₂、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中任意一种。

进一步，调聚剂选自异丙醇和巯基乙酸中任意一种。

引发剂的投加量与高分子聚合物单体的质量比为1.0～10：100。

调聚剂的投加量与高分子聚合物单体的质量比为0.5～5：100。

与现有技术相比，本发明的具有如下显著优点：

①本发明的吸湿保湿复合型扬尘抑制剂利用具有吸水性和保水性的化学物料，不但能吸收大气中的水分，而且具有优良的保湿效果，在这种作用下，粉尘颗粒就会具有较高的含水率而产生凝胶现象，使泥土或粉尘聚合，并在粉尘表面形成稳定的网状聚合物膜，从而抑制粉尘飞扬，达到抑尘的效果。

②本发明中的高分子聚合物、木质素类助剂可以通过吸附、凝聚、粘结等物理化学作用，将小粒径颗粒物凝聚成大粒径颗粒物，大大降低小粒径颗粒物的浓度，提高扬尘的沉降速率，更快更好地改善空气质量。

因此，本发明的扬尘抑制剂不但可以应用于粉尘性材料的防风堆放、防抛洒运输、也可以应用于建筑工地、道路交通、裸露地面等的扬尘抑制，且水溶性好、无二次污染产生，是一种适用范围宽、抑尘效果突出的复合型抑尘剂。

具体实施方式

实施例1

事先称取丙烯酸20g，丙烯酰胺10g，混合均匀后备用。在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗和恒速搅拌装置的250mL四口烧瓶内加入40g水，0.15g巯基乙酸，搅拌加热，升温至80℃左右，开始滴加丙烯酸和丙烯酰胺单体混合物及20g过硫酸铵水溶液(过硫酸铵含量2g)，继续升温至回流，1.5h完成滴加后，继续回流反应1h，然后加入CaCl₂ 2g，木质素磺酸铵10g，继续保温搅拌0.5h后冷却陈化，得到液体产品，标记为A。

实施例2

称取甲基丙烯酸甲酯10g，甲基丙烯酰胺15g，混匀后备用。如实施例1中的三口瓶中加入40g水，0.2g异丙醇，搅拌加热，升温至80℃左右，开始滴加甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯的单体混合物及20g过硫酸钠水溶液(过硫酸钠含量1.5g)，继续升温至回流，1.5h完成滴加后，继续回流反应1h，然后加入MgSO₄ 1.5g，木质素磺酸钠12g，继续保温搅拌0.5h后冷却陈化，得到液体产品B。

实施例3

其它如实施例1，与实施例1不同之处在于：用甲基丙烯酸羟丙酯和2-丙烯酰胺-2–甲基丙基磺酸代替丙烯酸和丙烯酰胺，得到液体产品C。

实施例4

其它如实施例1，与实施例1不同之处在于：将丙烯酸和丙烯酰胺的配比均调整为15g，得液体产品D。

实施例5

以小粒径粉尘为研究目标，实验室评定以上A、B、C、D四种吸湿保湿型复合粉尘抑制剂对PM4及以下小粒径扬尘的抑尘效果，试验条件如下：

①目标粉尘：超细珍珠粉(平均粒径<4um，即PM4以下)

②扬尘抑制效果检测仪器：PC-3A型激光可吸入粉尘浓度连续测试仪

③抑尘剂的使用量：用水稀释成0.5％的溶液，喷洒时的使用量0.5L/m²。

试验结果见表1所示。

表1 抑尘效果比较

	单纯用水抑尘	喷洒A药剂	喷洒B药剂	喷洒C药剂	喷洒D药剂
						抑尘率(％)	10.5	91.4	90.5	92.7	90.8

由以上结果可以看出：①对于小粒径扬尘(PM₁₀以下)，单纯使用水进行抑尘，效果是非常差的。这也就解释了“在雾霾天气时，即使是下小雨，空气质量依然得不到明显改善”的原因。

②使用本发明的四种抑尘剂，对于小粒径扬尘的抑制效果均达到90％以上，效果是非常明显的。

Claims

1.一种吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂，其特征在于，以质量百分比计，包括高分子聚合物20～30％、吸湿剂1～5％、木质素类助剂5～15％、水50～60％。

2.如权利要求1所述的吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂，其特征在于，所述高分子聚合物是丙烯酸类单体与丙烯酰胺类单体按质量比1:1～1:6聚合反应后的二元共聚物，其中，丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、羧甲基丙烯酸、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯任意一种；丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、乙烯基-甲基-醋酸酰胺、羟甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2–甲基丙基磺酸任意一种。

3.如权利要求1所述的吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂，其特征在于，所述的吸湿剂选自CaCl₂、MgCl₂、CaSO₄、MgSO₄和MgCO₃等中任意一种或几种。

4.如权利要求1所述的吸湿保湿型复合小粒径扬尘抑制剂，其特征在于，所述的木质素类助剂选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钾和木质素磺酸钙中任意一种或几种。

5.如权利要求1-4任一所述的扬尘抑制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)高分子聚合物的制备：

6.如权利要求5所述的扬尘抑制剂的制备方法，其特征在于，引发剂选自H₂O₂、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中任意一种。

7.如权利要求5所述的扬尘抑制剂的制备方法，其特征在于，调聚剂选自异丙醇和巯基乙酸中任意一种。

8.如权利要求5所述的扬尘抑制剂的制备方法，其特征在于，引发剂的投加量与高分子聚合物单体的质量比为1.0～10：100。

9.如权利要求5所述的扬尘抑制剂的制备方法，其特征在于，调聚剂的投加量与高分子聚合物单体的质量比为0.5～5：100。