CN106632858A - 一种环保型可降解抑尘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型可降解抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂制备技术领域。本发明首先以新鲜木槿为原料，从中提取出木槿植物胶，植物胶良好的成膜性，可在灰尘表面形成一层连续完整的壳膜，再用微生物发酵来制备细菌纤维素，再将其干燥后，粉碎，细菌纤维素中的糖苷键可吸附微小灰尘，而细菌纤维素分子间可形成网络结构，吸附微尘，并且细菌纤维素具有强大的吸水、保湿功能，可使微尘团聚，进而达到抑尘效果，最后再与植物胶等进行交联反应，得到抑尘剂。本发明制备的抑尘剂可生物降解，20～25天后，抑尘剂的含量低于0.2%，抑尘效率达到99.5～99.8%。

Description

一种环保型可降解抑尘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型可降解抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂制备技术领域。
背景技术
世界公害污染中粉尘已成为第一大污染源。针对人类的许多活动，尤其是露天开采煤矿、沙石煤炭运输、城市裸露地面和堆放垃圾废料等都将形成粉尘污染。近些年来，采矿业的大力发展、煤炭运输业的增多、城市基础设施的建设以及垃圾废料的长久堆放，都使扬尘污染变得日趋严重。造成扬尘污染的来源是多方面的，其主要污染源来自煤炭在铁路运输过程中由于风速和颠簸使部分煤尘进入大气，造成了空气污染和铁路沿线环境恶化。建筑工地、矿粉、灰、沙、石等易扬尘物料，在运输和贮存过程中造成的扬尘污染。生活垃圾等在运输和贮存过程造成的扬尘污染不可忽视。垃圾堆放场附近不仅臭气熏天，而且垃圾漫天飞舞现象随处可见，严重影响了环境与人体健康。这些污染源点多面广，又有利于形成扬尘的气候和自然条件（我国多数北方城市，年平均温度较低、降水量偏少、气候寒冷、空气干燥、风力较强、蒸发量大），更加重了扬尘污染，因此很难统一治理。
随着科技进步和人民生活水平的不断提高，人类对居住环境质量的要求越来越高，如何减少降尘对环境的污染已引起人们高度重视，减少扬尘有多种方式，常用的处理方式有抑尘剂、湿法防尘、设置防风林防风网，建造封闭式结构（机械加盖法、篷布遮盖法、塑料薄膜覆盖法、集装箱专用列车法）、洒水法。抑尘剂与其他方式相比，具有成本低廉、便于作业、实用性强、有效期长、防尘效果明显并且符合环保要求等特征。
目前，研发多功能、多组分、环保型的抑尘剂是国内外的主要研究方向。根据作用机理，抑尘剂可分为润湿型、黏结型。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，采用润湿型化学抑尘剂缺点是同一种润湿剂的适用范围小，有引起二次污染的可能，而且不具有较强的粘结粉尘能力。黏结型抑尘剂主要包括油类产品和造纸、酒精工业的废液、废渣等有机粘结材料；但由于这类抑尘剂种类稀少，有异味，可能还会排放有害气体，而引起土壤、地下水及周围环境污染，并存在加工工艺复杂以及成本较等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前生产的抑尘剂不易降解，残留率高，抑尘效果不理想，且对微小灰尘无法吸附和团聚的问题，提供了一种木槿制备植物胶提高粘结性能，细菌纤维素形成网络结构吸附、润湿微小灰尘的方法。本发明首先以新鲜木槿为原料，从中提取出木槿植物胶，植物胶良好的成膜性，可在灰尘表面形成一层连续完整的壳膜，再用微生物发酵来制备细菌纤维素，再将其干燥后，粉碎，细菌纤维素中的糖苷键可吸附微小灰尘，而细菌纤维素分子间可形成网络结构，吸附微尘，并且细菌纤维素具有强大的吸水、保湿功能，可使微尘团聚，进而达到抑尘效果，最后再与植物胶等进行交联反应，得到抑尘剂。本发明制备的抑尘剂可生物降解，20～25天后，抑尘剂的含量低于0.2%，抑尘效率达到99.5～99.8%。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取200～300g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤3～5次后，将木槿叶和400～500mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆10～20min，并过80～100目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；
（2）将木槿浆置于离心机中，在5000～6000r/min下离心10～15min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤2～3次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在80～90℃下干燥至含水率为5～10%，得到木槿植物胶，备用；
（3）按重量份数计，称取15～20份甘露醇、3～5份蛋白胨、8～12份酵母膏和6～8份琼脂和70～80份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1～2min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.5～6.8，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在90～100℃下灭菌10～15min，得到木醋杆菌培养基；
（4）将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按8～10%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在25～35℃下发酵6～7天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗3～5次后，放入烧杯中，再加入400～500mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至85～95℃，保温40～50min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；
（5）将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-35～-25℃下干燥5～6h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过100～120目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；
（6）按重量份数计，称取30～40份上述细菌纤维素粉末、10～15份步骤（2）备用的木槿植物胶、1～3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1～3份十二烷基苯磺酸钠和100～110份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在60～70℃下搅拌反应40～50min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
本发明的应用方法：将本发明制备的环保型可降解抑尘剂与水按质量比1：3～1：5进行混合后，装入喷雾器内，均匀的喷洒到煤矿堆上，控制喷洒量为1.8～2.5kg/m2。经检测，本发明制备的抑尘剂粘度可达58～62mPa·s，保湿时间可达4～5天，比经本发明抑尘剂喷洒后的煤矿堆矿灰颗粒损失率为0.5～0.7g/m2，抑尘效率达到99.5～99.8%，并且可抗20m/s的风吹，20～25天后检测，抑尘剂的含量低于0.2%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的抑尘剂易降解，不会对环境造成二次污染；
（2）本发明制备的抑尘剂粘结粉尘能力较强，达到58～62mPa·s，可有效减少粉尘危害。
具体实施方式
首先称取200～300g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤3～5次后，将木槿叶和400～500mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆10～20min，并过80～100目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；将木槿浆置于离心机中，在5000～6000r/min下离心10～15min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤2～3次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在80～90℃下干燥至含水率为5～10%，得到木槿植物胶，备用；按重量份数计，称取15～20份甘露醇、3～5份蛋白胨、8～12份酵母膏和6～8份琼脂和70～80份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1～2min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.5～6.8，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在90～100℃下灭菌10～15min，得到木醋杆菌培养基；将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按8～10%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在25～35℃下发酵6～7天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗3～5次后，放入烧杯中，再加入400～500mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至85～95℃，保温40～50min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-35～-25℃下干燥5～6h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过100～120目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；按重量份数计，称取30～40份上述细菌纤维素粉末、10～15份备用的木槿植物胶、1～3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1～3份十二烷基苯磺酸钠和100～110份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在60～70℃下搅拌反应40～50min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
实例1
首先称取200g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤3次后，将木槿叶和500mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆10min，并过100目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；将木槿浆置于离心机中，在5000r/min下离心10min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤2次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在80℃下干燥至含水率为5%，得到木槿植物胶，备用；按重量份数计，称取15份甘露醇、3份蛋白胨、8份酵母膏和6份琼脂和70份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.5，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在90℃下灭菌10min，得到木醋杆菌培养基；将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按8%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在25℃下发酵6天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗3次后，放入烧杯中，再加入400mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至85℃，保温40min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-35℃下干燥5h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过100目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；按重量份数计，称取30份上述细菌纤维素粉末、10份备用的木槿植物胶、1份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠和100份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在60℃下搅拌反应40min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
将本发明制备的环保型可降解抑尘剂与水按质量比1：3进行混合后，装入喷雾器内，均匀的喷洒到煤矿堆上，控制喷洒量为1.8kg/m2。经检测，本发明制备的抑尘剂粘度可达58mPa·s，保湿时间可达4天，比经本发明抑尘剂喷洒后的煤矿堆矿灰颗粒损失率为0.5g/m2，抑尘效率达到99.5%，并且可抗20m/s的风吹，20天后检测，抑尘剂的含量为0.18%。
实例2
首先称取260g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤4次后，将木槿叶和450mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆15min，并过90目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；将木槿浆置于离心机中，在5500r/min下离心13min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤2次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在85℃下干燥至含水率为8%，得到木槿植物胶，备用；按重量份数计，称取18份甘露醇、4份蛋白胨、10份酵母膏和7份琼脂和75份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.6，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在95℃下灭菌13min，得到木醋杆菌培养基；将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按9%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在30℃下发酵6天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗4次后，放入烧杯中，再加入450mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至90℃，保温45min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-30℃下干燥5h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过110目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；按重量份数计，称取35份上述细菌纤维素粉末、13份备用的木槿植物胶、2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、2份十二烷基苯磺酸钠和105份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在65℃下搅拌反应45min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
将本发明制备的环保型可降解抑尘剂与水按质量比1：4进行混合后，装入喷雾器内，均匀的喷洒到煤矿堆上，控制喷洒量为2.2kg/m2。经检测，本发明制备的抑尘剂粘度可达60mPa·s，保湿时间可达4天，比经本发明抑尘剂喷洒后的煤矿堆矿灰颗粒损失率为0.6g/m2，抑尘效率达到99.6%，并且可抗20m/s的风吹，23天后检测，抑尘剂的含量为0.13%。
实例3
首先称取300g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤5次后，将木槿叶和500mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆20min，并过100目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；将木槿浆置于离心机中，在6000r/min下离心15min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤3次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在90℃下干燥至含水率为10%，得到木槿植物胶，备用；按重量份数计，称取20份甘露醇、5份蛋白胨、12份酵母膏和8份琼脂和80份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1～2min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.8，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在100℃下灭菌15min，得到木醋杆菌培养基；将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按10%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在35℃下发酵7天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗5次后，放入烧杯中，再加入500mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至95℃，保温50min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-25℃下干燥6h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过120目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；按重量份数计，称取40份上述细菌纤维素粉末、15份备用的木槿植物胶、3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、3份十二烷基苯磺酸钠和110份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在70℃下搅拌反应50min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
将本发明制备的环保型可降解抑尘剂与水按质量比1：5进行混合后，装入喷雾器内，均匀的喷洒到煤矿堆上，控制喷洒量为2.5kg/m2。经检测，本发明制备的抑尘剂粘度可达62mPa·s，保湿时间可达5天，比经本发明抑尘剂喷洒后的煤矿堆矿灰颗粒损失率为0.5g/m2，抑尘效率达到99.8%，并且可抗20m/s的风吹， 25天后检测，抑尘剂的含量为0.08%。

Claims (1)

1.一种环保型可降解抑尘剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取200～300g新鲜木槿叶，用去离子水洗涤3～5次后，将木槿叶和400～500mL质量分数为95%乙醇溶液一同加入到打浆机中，打浆10～20min，并过80～100目筛，去除难以过筛的纤维组织，得到木槿浆；
（2）将木槿浆置于离心机中，在5000～6000r/min下离心10～15min，弃去溶液，得到沉淀，并将沉淀用无水乙醇洗涤2～3次，将洗涤后的沉淀置于烘箱中，在80～90℃下干燥至含水率为5～10%，得到木槿植物胶，备用；
（3）按重量份数计，称取15～20份甘露醇、3～5份蛋白胨、8～12份酵母膏和6～8份琼脂和70～80份去离子水，加入到培养皿中，搅拌混合1～2min后，再加入质量分数为5%柠檬酸溶液，调节pH为6.5～6.8，形成培养基，并将其置于灭菌罐中，在90～100℃下灭菌10～15min，得到木醋杆菌培养基；
（4）将上述木醋杆菌培养基转移至发酵罐中，再按8～10%的接种量将木醋杆菌接种到发酵罐中，在25～35℃下发酵6～7天，发酵结束，用镊子将发酵液表面的凝胶状细菌纤维素取出，并用去离子水清洗3～5次后，放入烧杯中，再加入400～500mL质量分数为5%氢氧化钠溶液，并对其进行加热至85～95℃，保温40～50min，去除残余菌体，再用去离子水冲洗至中性，得到细菌纤维素；
（5）将上述细菌纤维素置于冷冻干燥机中，在-35～-25℃下干燥5～6h，得到干燥细菌纤维素，并置于粉碎机中粉碎，过100～120目筛，收集过筛物，得到细菌纤维素粉末；
（6）按重量份数计，称取30～40份上述细菌纤维素粉末、10～15份步骤（2）备用的木槿植物胶、1～3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、1～3份十二烷基苯磺酸钠和100～110份去离子水，加入到烧瓶中，并置于水浴锅中，在60～70℃下搅拌反应40～50min后，停止加热，出料，待物料自然冷却至室温，即可得到环保型可降解抑尘剂。
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