CN107011487A - 一种复合型生物质抑尘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粉尘治理制备技术领域，具体涉及一种复合型生物质抑尘剂的制备方法。本发明是以植物淀粉为主要原料，与软膜型单体、高分子聚合物、脂肪醇进行接枝共聚，再与天然粘结剂交联制得，它由下述重量份的原料制备：200～300份植物淀粉，70～100份软膜型单体，30～40份高分子聚合物，20～30份脂肪醇，10～20份天然粘结剂，3～5份乳化剂，50～60份引发剂，1～2份助剂，500～600份乙二醇，300～400份质量分数为50%乙醇溶液，100～150份质量分数为5%硫酸溶液，80～100份质量分数为5%双氧水。本发明制备步骤简单，所得抑尘剂具有较好的抑尘效果，抑尘率高，使用后抑尘效果保持时间长，且环保无二次污染，易生物降解。

Description

一种复合型生物质抑尘剂的制备方法
技术领域
本发明属于粉尘治理制备技术领域，具体涉及一种复合型生物质抑尘剂的制备方法。
背景技术
扬尘污染危害环境和人体健康，尘源主要有沙漠、公路、铁路、码头、矿山、煤场、化工厂、火力发电厂及建设施工现场等。扬尘污染污染周边环境，影响人们正常生产和生活。随着环保意识的增强，人们对扬尘污染的治理日益重视，对有效防尘抑尘方法需求更为迫切。
抑尘剂是由新型多功能高分子聚合物组合而成。聚合物分子间的交联度会形成网状结构，同时分子间存在各种离子基团，能与离子之间产生较强的亲合力，能迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附，具有很强的抑尘、防尘的作用。可广泛应用于煤炭及各类金属、矿物粉渣堆料场、建筑物拆除、在建道路沿线、火电厂和沙漠化地区等场所。
目前国内常用的抑尘剂种类主要有以下三种：羧甲基纤维素类密度较小，溶解时粘度较大，雾化效果较差，且需要配合其他物质如凝结因子、吸湿因子等使用；有机硅胶树脂类溶解性差，需要先进行预溶解（溶胀），极易发生结团，溶解后粘度极高，喷洒时易堵塞喷头、雾化效果差，且渗透性不佳，结壳厚度小；聚丙烯酰胺类性质同有机硅胶树脂类相似，抑尘率低、抑尘效果保持时间短，且不环保，难生物降解，存在二次污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统抑尘剂抑尘率低、抑尘效果保持时间短，且不环保，难生物降解，存在二次污染的弊端，提供了一种复合型生物质抑尘剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
本发明所述的复合型生物质抑尘剂的制备方法，它由下述重量份的原料制备：200～300份植物淀粉，70～100份软膜型单体，30～40份高分子聚合物，20～30份脂肪醇，10～20份天然粘结剂，3～5份乳化剂，50～60份引发剂，1～2份助剂，500～600份乙二醇，300～400份质量分数为50%乙醇溶液，100～150份质量分数为5%硫酸溶液，80～100份质量分数为5%双氧水。
进一步所述的植物淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、藕淀粉、菱角淀粉中的一种或多种。
进一步所述的软膜型单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
进一步所述的高分子聚合物为羧乙基纤维素钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。
进一步所述的脂肪醇为十六醇、十八醇中的一种或两种。
进一步所述的天然粘结剂为大豆分离蛋白、瓜尔豆胶、沙蒿胶、杜仲胶中的一种或多种。
进一步所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、苄基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪甘油酯中的一种或多种。
进一步所述的引发剂为质量分数1～10%的过硫酸铵、质量分数1～5%的亚硫酸氢钠溶液中的一种或两种。
进一步所述的助剂为甲基硅酸钠。
所述的复合型生物质抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：按重量份数计称取各原料；
S2.氧化处理：将植物淀粉加入乙二醇中，再加入硫酸溶液和双氧水，在50～60℃下氧化处理1～4h，再经乙二醇洗涤后干燥、粉碎，制得氧化淀粉；
S3.表面活化处理：取S2步骤所得氧化淀粉加入乙醇溶液中，在40～80℃恒温水浴下，搅拌糊化30～40min，制得表面活性化氧化淀粉糊化液；
S4.配置单体乳化液：将乳化剂加入去离子水中，配置成乳化剂含量为0.5～1.0%的溶液，再加入软膜型单体、高分子聚合物，混合均匀后制得混合单体乳化液；
S5.聚合接枝反应：将S3步骤所得的表面活性化氧化淀粉糊化液与1/3质量的S4步骤所得的混合单体乳化液混合，再加热至70～80℃，并加入1/3质量的引发剂，搅拌反应30～40min后，分别滴加剩余引发剂和剩余S4步骤所得的混合单体乳化液，搅拌至滴加完毕后，在70～80℃下保温反应1～2h，再加入脂肪醇，继续保温反应2～3h，制得接枝改性淀粉乳液；
S6.提纯：将S5所得接枝改性淀粉乳液蒸干，再将蒸干后的产物溶于丙酮中，装入索氏提取器中回流分离10～12h，经过滤、干燥、研磨，制得接枝改性淀粉；
S7.交联改性：将S6所得接枝改性淀粉与天然粘结剂加入去离子水中，在60～65℃下，搅拌交联1～2h，冷却至室温后再加入助剂，混合均匀后即得复合型生物质抑尘剂。
本发明的有益效果：本发明以植物淀粉为原料，通过氧化和糊化处理增加淀粉表面的活性基团，并以此为活性点接枝软膜型单体、高分子聚合物、脂肪醇，合成一种具有良好的黏结性和润湿性的成膜物质，再与大豆分离蛋白交联，改善其渗透性能和粘结性能，制得具有润湿、粘结、凝并等特性的抑尘剂，在润湿粉尘时，能使粉尘彼此粘合，凝成大颗粒，并在其表面形成一层保护膜，具有很好的抑尘效果，抑尘率高达99.5%以上，抑尘效果保持时间可达3～5天，且环保无二次污染，易生物降解。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1：复合型生物质抑尘剂的制备方法，它由下述重量份的原料制备：80份玉米淀粉，120份藕淀粉，50份丙烯酸丁酯，20份甲基丙烯酸甲酯，30份羧乙基纤维素钠，20份十八醇，10份沙蒿胶，3份十二烷基苯磺酸钠，2份苄基酚聚氧乙烯醚，50份质量分数为10%过硫酸铵，1份甲基硅酸钠，500份乙二醇，300份质量分数为50%乙醇溶液，100份质量分数为5%硫酸溶液，80份质量分数为5%双氧水。
所述的复合型生物质抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：按重量份计称取各原料；
S2.氧化处理：将玉米淀粉和藕淀粉加入乙二醇中，再加入质量分数为5%硫酸溶液和质量分数为5%双氧水，氧化处理1h，再经乙二醇洗涤2次后干燥、粉碎，制得氧化淀粉；
S3.表面活化处理：取S2步骤所得氧化淀粉加入乙醇溶液中，在40℃恒温水浴下，搅拌糊化30min，制得表面活性化氧化淀粉糊化液；
S4.配置单体乳化液：将十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，配置成含量为0.5%的乳化剂溶液，再加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、羧乙基纤维素钠，混合均匀后制得混合单体乳化液；
S5.聚合接枝反应：将S3步骤所得的表面活性化氧化淀粉糊化液与1/3质量的S4步骤所得的混合单体乳化液混合，再加热至70℃，并加入1/3质量的质量分数为10%的硫酸铵溶液，搅拌反应30min后，分别滴加剩余质量分数为10%的硫酸铵溶液和剩余S4步骤所得的混合单体乳化液，搅拌至滴加完毕后，在70℃下保温反应1h，再加入十八醇，继续保温反应2h，制得接枝改性淀粉乳液；
S6.提纯：将S5所得接枝改性淀粉乳液蒸干，再将蒸干后的产物溶于丙酮中，装入索氏提取器中回流分离10h，经过滤、干燥、研磨，制得接枝改性淀粉；
S7.交联改性：将S6所得接枝改性淀粉与沙蒿胶加入去离子水中，在60℃下，搅拌交联1h，冷却至室温后再加入甲基硅酸钠，混合均匀后即得复合型生物质抑尘剂。
实例2：复合型生物质抑尘剂的制备方法，是以植物淀粉为主要原料，与软膜型单体、高分子聚合物、脂肪醇进行接枝共聚，再与天然粘结剂交联制得，它由下述重量份的原料制备：100份马铃薯淀粉，100份藕淀粉，100份菱角淀粉，30份丙烯酸异丁酯，30份甲基丙烯酸甲酯，40份甲基丙烯酸羟丙酯，20份羧乙基纤维素钠，20份羧甲基纤维素钠，12份十六醇，18份十八醇，6份瓜尔豆胶，6份沙蒿胶，8份杜仲胶，2份苄基酚聚氧乙烯醚，3份月桂醇聚氧乙烯醚，60份质量分数3%的亚硫酸氢钠溶液，2份甲基硅酸钠，600份乙二醇，400份质量分数为50%乙醇溶液，150份质量分数为5%硫酸溶液，100份质量分数为5%双氧水。
所述的复合型生物质抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：按重量份数计称取各原料；
S2.氧化处理：将马铃薯淀粉，藕淀粉，菱角淀粉加入乙二醇中，再加入硫酸溶液和双氧水，在60℃下氧化处理4h，再经乙二醇洗涤后干燥、粉碎，制得氧化淀粉；
S3.表面活化处理：取S2步骤所得氧化淀粉加入乙醇溶液中，在80℃恒温水浴下，搅拌糊化40min，制得表面活性化氧化淀粉糊化液；
S4.配置单体乳化液：将十二烷基苯磺酸钠，份苄基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，配置成乳化剂含量为1.0%的溶液，再加入丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸羟丙酯，羧乙基纤维素钠，羧甲基纤维素钠，混合均匀后制得混合单体乳化液；
S5.聚合接枝反应：将S3步骤所得的表面活性化氧化淀粉糊化液与1/3质量的S4步骤所得的混合单体乳化液混合，再加热至80℃，并加入1/3质量的质量分数3%的亚硫酸氢钠溶液，搅拌反应40min后，分别滴加剩余质量分数3%的亚硫酸氢钠溶液和剩余S4步骤所得的混合单体乳化液，搅拌至滴加完毕后，在80℃下保温反应2h，再加入十六醇，十八醇，继续保温反应3h，制得接枝改性淀粉乳液；
S6.提纯：将S5所得接枝改性淀粉乳液蒸干，再将蒸干后的产物溶于丙酮中，装入索氏提取器中回流分离12h，经过滤、干燥、研磨，制得接枝改性淀粉；
S7.交联改性：将S6所得接枝改性淀粉与瓜尔豆胶，沙蒿胶，杜仲胶加入去离子水中，在65℃下，搅拌交联2h，冷却至室温后再加入甲基硅酸钠，混合均匀后即得复合型生物质抑尘剂。

Claims (10)

1.一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，它由下述重量份的原料制备：200～300份植物淀粉，70～100份软膜型单体，30～40份高分子聚合物，20～30份脂肪醇，10～20份天然粘结剂，3～5份乳化剂，8～10份引发剂，1～2份助剂。
2.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的植物淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、藕淀粉、菱角淀粉中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的软膜型单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的高分子聚合物为羧乙基纤维素钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的脂肪醇为十六醇、十八醇中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的天然粘结剂为大豆分离蛋白、瓜尔豆胶、沙蒿胶、杜仲胶中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、苄基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪甘油酯中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为质量分数1～10%的过硫酸铵、质量分数1～5%的亚硫酸氢钠溶液中的一种或两种。
9.如权利要求1所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述的助剂为甲基硅酸钠。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种复合型生物质抑尘剂的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1. 配料：如权利要求1所述重量份称取各原料；
S2.氧化处理：将植物淀粉加入乙二醇中，再用硫酸溶液和双氧水，氧化处理1～4h，再经乙二醇洗涤后干燥、粉碎，制得氧化淀粉；
S3.表面活化处理：取S2步骤所得氧化淀粉加入乙醇溶液中，在40～80℃恒温水浴下，搅拌糊化30～40min，制得表面活性化氧化淀粉糊化液；
S4.配置单体乳化液：将乳化剂加入去离子水中，配置成乳化剂含量为0.5～1.0%的溶液，再加入软膜型单体、高分子聚合物，混合均匀后制得混合单体乳化液；
S5.聚合接枝反应：将S3步骤所得的表面活性化氧化淀粉糊化液与1/3质量的S4步骤所得的混合单体乳化液混合，再加热至70～80℃，并加入1/3质量的引发剂，搅拌反应30～40min后，分别滴加剩余引发剂和剩余S4步骤所得的混合单体乳化液，搅拌至滴加完毕后，在70～80℃下保温反应1～2h，再加入脂肪醇，继续保温反应2～3h，制得接枝改性淀粉乳液；
S6.提纯：将S5所得接枝改性淀粉乳液蒸干，再将蒸干后的产物溶于丙酮中，并装入索氏提取器中回流分离10～12h，经过滤、干燥、研磨，制得接枝改性淀粉；
S7.交联改性：将S6所得接枝改性淀粉与天然粘结剂加入去离子水中，在60～65℃下，搅拌交联1～2h，冷却至室温后再加入助剂，混合均匀后即得复合型生物质抑尘剂。
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