CN107418516A

CN107418516A - 用于在空气除尘和防尘的材料和方法

Info

Publication number: CN107418516A
Application number: CN201710441537.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋理; 何健; 曹良
Original assignee: Kunshan Ruicheng Xinmei New Material Co Ltd
Current assignee: Kunshan Ruicheng Xinmei New Material Co Ltd
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: CN107418516B

Abstract

本发明涉及在空气中除尘和防尘的材料和方法，有效成分包括麦芽糖，木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，胍尔豆，甘油，松香树脂，氯化钙和尿素。材料对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降，采用喷雾方式以适当的剂量对有扬尘趋势的固体表面或对已经形成霾或其它粉尘或气溶胶污染的区域空气等场所进行处理。本发明以纳米微粘性功能材料为基础的技术解决方案可以主动出击，在不同的规模范围内捕捉小粒微尘，使其通过凝聚而沉降；可以有效除去空气中10微米，2.5微米及以下的微尘，从而减少细颗粒物对人体健康的危害。

Description

用于在空气除尘和防尘的材料和方法

技术领域

本发明涉及在空气中除尘和防尘的材料和方法，本发明采用环境友好型的可再生材料组成水系制剂并不会对环境造成二次污染。

背景技术

霾是一种由固体颗粒形成的大气污染现象。其核心是空气中以气溶胶状态存在的悬浮颗粒微尘，其中包含数以百计的化学物质，比如硫化物、硝化物、有机物，以及微小尘粒、烟粒或盐粒等。它们可以轻易侵入人体呼吸道和肺叶中，长期暴露会引起呼吸系统、心血管系统、血液系统、生殖系统等疾病，对老年人和婴幼儿的危害尤甚。PM2.5浓度每增加10微克/m³，肺癌致病率会升高33％。

霾污染并非自然现象，当水平风力减弱时，不利于局部污染物向外围扩展稀释，容易累积高浓度污染。再加上逆温层现象，污染物无法对流至高空，遂形成大规模霾。

引发霾的大气污染物的来源多样，例如汽车排放的尾气、工业排放、道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等；用于居家取暖，烹调或是热电厂发电的燃煤，也会导致雾霾。

雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物(PM10或PM2.5)，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续区域性积聚。此时如果受静稳天气等影响(尤其在冬季)，极易出现大范围的雾霾。

最新报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1％的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准；与此同时，全球空气污染最严重的10个城市有7个在中国。所以市场对于个体防护空气污染产品有巨大的需求。

由BETHLEHEM钢铁公司拥有的美国专利号6238443提出了一个有效降低碳系粉尘的技术解决方案。该专利采用含有小于0.5WT％健合试剂和小于1WT％表面活性剂的水系制剂以喷洒的方式来达到除尘效果。该专利采用的健合试剂为硅酸钠或膨润土，表面活性剂可以采用美国氰胺公司生产的溶胶OT或者SOLENIS公司生产的BETZDEARBORN DC 919产品。该制剂能够有效处理的粉尘颗粒范围在1-10微米之间。

由SANDVIK TAMROCK OY公司拥有的美国专利号6578646提出用含有具备生物可降解性能的松油或木质素的水系制剂来消除岩石钻探过程中产生的粉尘。

由GRAIN PROCESSING公司拥有的美国专利号7070709提出了具有降尘和稳定土壤双重效用的技术方案。该方案采用玉米壳半纤维素为主要功能试剂，伴以表面活性剂,交联剂.其中玉米壳半纤维素的含量占所有固体成分的范围在0.1-90％之间，表面活性剂的含量占所有固体成分的范围在0.1-10％之间。

由ARCHER-DANIELS-MIDLAND公司拥有的美国专利号7157021披露了以糖类水系溶液为基础的除尘和稳定土壤技术方案。其中，含糖量为2-60％，其中含以葡萄糖为代表的单糖量为12-18％，另外还包括未透露具体含量的氯化镁吸水剂。

由GRAIN PROCESSING公司拥有的美国专利号7514018披露了一类化学制剂组成用于控制固体表面扬尘。该制剂含月桂基硫酸钠表面活性剂，氯化镁吸水剂和木质素氨盐。在喷洒一定浓度制剂的固体表面上可以维持长达21天完全无粉尘的效果。

属于MOSAIC公司的美国专利申请号20160200637披露了一种可以用于防止肥料颗粒扬尘的制剂，其中含有酸化剂，干燥剂和螯合剂。其中酸化剂选自柠檬酸或氨基磺酸；干燥剂选自玉米或小麦淀粉；螯合剂选自乙二胺四乙酸或聚乙烯亚胺。

属于BIOMASON公司的美国专利申请号20160264463介绍了含尿素酶，尿素和氯化钙的抑尘制剂可以在玻璃，沙粒，玻璃纤维，纸，焚灰，木质，金属等粉末表面有效控制扬尘。其中尿素酶可能来源于酵母，藻类，细菌，真核细胞或细胞孢子。

新近公示的属于ECOLAB USA公司的美国专利申请号20170044079披露了一种二元混合防尘试剂，含有聚乙酸乙烯酯和甘油。这个制剂可以用于有效控制肥料，矿石，粮食，煤炭，污垢，土壤，木块，其它农产品，水果，沙粒和碎石等颗粒物质表面产生粉尘。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于在空气除尘和防尘的材料和方法，采用可再生天然纳米材料组合在多个高需求场合实施除尘和防尘操作，本发明所披露的除尘和防尘效果源自纳米尺寸的功能材料的巨大表面功能团所特征的微粘性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，有效成分包括木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，粘度调节剂和氯化钙，木质素磺酸钠的含量范围为0.1-7％，玉米半纤维素的含量范围为0.1-10％，海藻酸钠的含量范围为0.1-4％，粘度调节剂的含量范围为0.1-8％，氯化钙的含量范围为0.1-3％，余量为水，所述的含量范围为质量含量。

所述的粘度调节剂为胍尔豆、甘油、松香树脂的一种或几种；或者，所述粘度调节剂为松香树脂，松香树脂时的含量范围为0.1-5％；或者，所述的粘度调节剂为胍尔豆和松香树脂的混合物，其中胍尔豆时的含量范围为0.1-3％，松香树脂时的含量范围为0.1-5％。以上各单一物质的含量范围均为在制备得到的水系溶液中的重量含量。

用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，根据具体场合的需求从下列功能材料中选取：麦芽糖，木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，胍尔豆，甘油，松香树脂，氯化钙和尿素；制剂中除去功能材料以外的剩余含量由水溶剂补充至100％，并配制成明显均相的水系混合制剂；麦芽糖的含量范围为0.1-5％，木质素磺酸钠的含量范围为0.1-7％，玉米半纤维素的含量范围为0.1-10％，海藻酸钠的含量范围为0.1-4％，胍尔豆的含量范围为0.1-3％，甘油的含量范围为0.1-5％，松香树脂的含量范围为0.1-5％，氯化钙的含量范围为0.1-3％，尿素的含量范围为0.1-8％，余量为水，所述的含量范围为质量含量。

用于在空气除尘和防尘的材料，所述的材料为不含对人体或环境有害溶剂的水系溶液。

采用上述的材料对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降，采用喷雾方式以适当的剂量对有扬尘趋势的固体表面进行处理。采用包含可再生材料的制剂对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降。

用于在空气除尘和防尘的方法，采用上述的材料对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降，采用喷雾方式以适当的剂量对已经形成霾或其它粉尘或气溶胶污染的区域空气进行处理。

上述的材料用于阻止交通道路表面，建筑物或建筑工地表面扬尘。

上述的材料用于工厂、自然资源开采场所或页岩油气井场的粉尘控制；工厂包含但不局限于水泥厂、发电厂、金属冶炼厂、原油裂解厂、合成化工厂；自然资源开采场所包含但不局限于煤矿，金属矿。

上述的材料用于区域性霾气候条件下的细小粉尘沉降控制。

上述的材料用于使用煤炭或者天然气进行烹调的场所。

本发明中，加入尿素提高吸水性能，且维持时间长，并能长时间维持水系制剂微碱性，对于霾或其它粉尘或气溶胶污染而言有助于吸收污染物内的酸性物质，提高除尘质量；加入玉米半纤维素和木质素磺酸钠，其为具有吸附性能的可再生材料，该两种成分表面积大且加入水中后形成<250nm的材料，吸附性能强，且加入这两种成分可减少氯化钙的加入量，防止氯化钙造成二次污染；氯化钙作用为吸水，含量低不会造成二次污染；胍尔豆用于提高粘度，胍尔豆生长期短易于再生，松香树脂也用于提高粘度但与胍尔豆实现了不同程度的粘度修饰，有助于得到性质可控的制剂，胍尔豆和松香树脂具有协同增强作用；甘油为粘度调节剂，且保证该制剂可以在低于摄氏零度的条件下有效使用；麦芽糖也为粘度调节剂，45天左右实现光照分解。除了氯化钙以外，其它成分均可实现光照分解，不会造成二次污染。海藻酸钠加入水中后粒径小于2nm，完全水化体积达到300倍，在水中海藻酸与水的强氢键使得海藻酸牢牢锁住水分子，使得本发明水制剂维持有效的时间很长。

与现有技术相比，本发明的优点在于：以纳米微粘性功能材料为基础的技术解决方案可以主动出击，在不同的规模范围内捕捉小粒微尘，使其通过凝聚而沉降。可以有效除去空气中10微米，2.5微米及以下的微尘，从而减少细颗粒物对人体健康的危害。纳米微粘性功能材料对空气的净化作用是源于纳米级功能材料表面与空气中的细菌、灰尘、烟雾等极性带电的微粒相结合，并聚集成相对大型的颗粒沉降而消除PM2.5的危害。实验证明，飘尘直径越小，越容易被粘性表面所吸附，聚集进而沉降。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。

一种有效消除空气中粉尘并防止粉尘生成的方法，采用包含可再生材料的制剂对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降；该制剂为不含对人体或环境有害溶剂的水系溶液；该制剂的有效功能成分根据具体场合的需求从下列材料中选取：麦芽糖，木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，胍尔豆，甘油，松香树脂，氯化钙和尿素。制剂中除去功能成分材料以外的剩余含量由水溶剂补充至100％，并配制成明显均相的水系混合制剂；该制剂中使用麦芽糖时的含量范围为0.1-5％；该制剂中使用木质素磺酸钠时的含量范围为0.1-7％；该制剂中使用玉米半纤维素时的含量范围为0.1-10％；该制剂中使用海藻酸钠时的含量范围为0.1-4％；该制剂中使用胍尔豆时的含量范围为0.1-3％；该制剂中使用甘油时的含量范围为0.1-5％；该制剂中使用松香树脂时的含量范围为0.1-5％；该制剂中使用氯化钙时的含量范围为0.1-3％；该制剂中使用尿素时的含量范围为0.1-8％；该制剂采用喷雾方式以适当的剂量对有扬尘趋势的固体表面进行处理；该制剂采用喷雾方式以适当的剂量对已经形成霾或其它粉尘或气溶胶污染的区域空气进行处理；该制剂可以用于阻止交通道路表面，建筑物或建筑工地表面扬尘；该制剂可以用于工厂(包含但不局限于水泥厂，发电厂，金属冶炼厂，原油裂解厂，合成化工厂，涉及粉末的食品，药品生产厂)，自然资源开采场所(包含但不局限于煤矿，金属矿)，页岩油气井场等场合的粉尘控制；该制剂可以用于区域性霾气候条件下的细小粉尘沉降控制；该制剂在上述场合适用沉降控制的细小粉末包含PM10，PM2.5和PM1.0；该制剂可以用于使用煤炭或者天然气进行烹调的场所的细小粉尘沉降控制；该制剂在上述场合适用沉降控制的细小粉末包含PM10，PM2.5和PM1.0。

实施例1：下列制剂组成用于页岩油气开采井场大规模使用石英砂操作。石英砂作为页岩油气水力压裂过程中使用最为广泛的支撑剂，每口井的消耗量在1000吨左右。由此带来的大量石英砂在井场静态堆放和动态传输过程中所产生的粉尘需要得到有效控制，以保障现场施工人员和环境免受危害。

表1实施例1的试剂组成

制剂组成	玉米半纤维素	木质素磺酸钠	氯化钙	胍尔豆	松香树脂	水
							重量％	1.0	3.0	1.0	3.0	2.0	90

实际操作发现，在石英砂静态堆放和动态传输过程中，用普通喷雾器向目标区域喷洒上述雾态水系制剂达到所涉石英砂总量的0.1-0.4％时，即可完全消除粉尘飞扬的现象。目测石英砂与空气界面没有任何粉尘。使用标准沙袋检测实验持续8小时收集的自由粉尘重量为零。

申请人创造性地发现，胍尔豆和松香树脂具有协同作用，如果单独使用胍尔豆或单独使用松香树脂，达到实施例1的实验结果所需的胍尔豆或松香树脂为6.5-7.5(重量％)。

实施例2：下列制剂组成用于路面粉尘的控制和消除。

表2实施例2的试剂组成

制剂组成	玉米半纤维素	木质素磺酸钠	氯化钙	麦芽糖	海藻酸钠	水
							重量％	2.0	2.0	1.5	1.5	2.0	90

用普通喷雾器向一块8米长3米宽的路面喷洒上述雾态水系制剂。在剂量范围1.0-1.5升/平方米内可以让目标地块有效润湿并维持润湿状态超过28天。其间日最高温度到达34℃，夜间最低温度为3.2℃。在监测过程中该地块目测没有产生任何粉尘，累计收集的粉尘重量为35克。而在周边未处理地块每平方米面积上每日收集粉尘重量超过200克。

实施例3：下列制剂组成用于路面粉尘的控制和消除。

表3实施例3的材料组成

制剂组成	玉米半纤维素	木质素磺酸钠	氯化钙	胍尔豆	海藻酸钠	水
							重量％	1.5	2.5	1.0	3.0	2.0	90

用普通喷雾器向一块8米长3米宽的路面喷洒上述雾态水系制剂。在剂量范围1.0-1.5升/平方米内可以让目标地块有效润湿并维持润湿状态超过28天。其间日最高温度到达34℃，夜间最低温度为3.2℃。在监测过程中该地块目测没有产生任何粉尘，累计收集的粉尘重量为19克。而在周边未处理地块每平方米面积上每日收集粉尘重量超过200克。

实施例4：下列制剂组成用于路面粉尘的控制和消除。

表4实施例4的材料组成

用普通喷雾器向一块8米长3米宽的路面喷洒上述雾态水系制剂。在剂量范围1.0-1.5升/平方米内可以让目标地块有效润湿并维持润湿状态超过28天。其间日最高温度到达34℃，夜间最低温度为3.2℃。在监测过程中该地块目测没有产生任何粉尘，累计收集的粉尘重量为0克。而在周边未处理地块每平方米面积上每日收集粉尘重量超过200克。

以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。

Claims

1.用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，有效成分包括木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，粘度调节剂和氯化钙，木质素磺酸钠的含量范围为0.1-7%，玉米半纤维素的含量范围为0.1-10%，海藻酸钠的含量范围为0.1-4%，粘度调节剂的含量范围为0.1-8%，氯化钙的含量范围为0.1-3%，余量为水，所述的含量范围为质量含量。

2.根据权利要求1所述的用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，所述的粘度调节剂为胍尔豆、甘油、松香树脂、麦芽糖的一种或几种；或者，所述粘度调节剂为松香树脂，松香树脂时的含量范围为0.1-5%；或者，所述的粘度调节剂为胍尔豆和松香树脂的混合物，其中胍尔豆时的含量范围为0.1-3%，松香树脂时的含量范围为0.1-5%。

3.用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，根据具体场合的需求从下列功能材料中选取：麦芽糖，木质素磺酸钠，玉米半纤维素，海藻酸钠，胍尔豆，甘油，松香树脂，氯化钙和尿素；制剂中除去功能材料以外的剩余含量由水溶剂补充至100%，并配制成明显均相的水系混合制剂；麦芽糖的含量范围为0.1-5%，木质素磺酸钠的含量范围为0.1-7%，玉米半纤维素的含量范围为0.1-10%，海藻酸钠的含量范围为0.1-4%，胍尔豆的含量范围为0.1-3%，甘油的含量范围为0.1-5%，松香树脂的含量范围为0.1-5%，氯化钙的含量范围为0.1-3%，尿素的含量范围为0.1-8%，余量为水，所述的含量范围为质量含量。

4.根据权利要求3所述的用于在空气除尘和防尘的材料，其特征在于，所述的材料为不含对人体或环境有害溶剂的水系溶液。

5.用于在空气除尘和防尘的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项的材料对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降，采用喷雾方式以适当的剂量对有扬尘趋势的固体表面进行处理。

6.用于在空气除尘和防尘的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项的材料对粉尘形成有效吸附进而导致聚集并沉降，采用喷雾方式以适当的剂量对已经形成霾或其它粉尘或气溶胶污染的区域空气进行处理。

7.权利要求1-4任意一项所述的材料的用途，其特征在于，用于阻止交通道路表面，建筑物或建筑工地表面扬尘。

8.权利要求1-4任意一项所述的材料的用途，其特征在于，用于工厂、自然资源开采场所或页岩油气井场的粉尘控制；工厂包含但不局限于水泥厂、发电厂、金属冶炼厂、原油裂解厂、合成化工厂；自然资源开采场所包含但不局限于煤矿，金属矿。

9.权利要求1-4任意一项所述的材料的用途，其特征在于，用于区域性霾气候条件下的细小粉尘沉降控制。

10.权利要求1-4任意一项所述的材料的用途，其特征在于，用于使用煤炭或者天然气进行烹调的场所。