CN107441852A

CN107441852A - 一种除霾液及其制备方法

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Publication number: CN107441852A
Application number: CN201710678552.1A
Authority: CN
Inventors: 张建平; 张川; 张千; 张潇
Original assignee: HEBEI MILSON TITANIUM DIOXIDE CO Ltd
Current assignee: HEBEI MILSON TITANIUM DIOXIDE CO Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2017-12-08

Abstract

一种除霾液，本发明属于空气污染治理的技术领域，包括质量比为(3‑5)：25：(250‑300)的氟硅酸钠、钠水玻璃、水。同时还公开了除霾液的制备方法，本发明除霾液相较于现有的水相除霾剂除霾效率更高、更快，同时还增加了空气中的湿气。

Description

一种除霾液及其制备方法

技术领域

本发明是属于空气污染治理的技术领域，涉及一种除霾液及其制备方法，本发明除霾液相较于现有的水相除霾剂除霾效率更高、更快，同时还增加了空气中的湿气。

背景技术

随着工业化技术的发展和人们生活水平的提高，人们生产和生活中及自然灾害中产生的PM10、PM2.5极细微尘粒子为主导致的大气雾霾污染，已十分严重，并严重影响到人们的健康，大中型城市不得不迁移或关停燃煤工业窑炉企业，并实施更严格的企业与车辆限排，尽管如此，日趋严重的环境大气雾霾污染实际上仍难以有效控制，这些霾微尘在空中飘移时间长、距离远，影响范围很大。

目前，公认可行的治理方法包括有：1)、有限空间内用空调、加湿器、清新器等的过滤法；2)、室内用超声雾化器、水帘、水池、鱼缸等的吸附法；3)、利用植物叶片吸收吸附的植物吸收法；4)、室内空间利用电力负离子发生器的负离子沉降法。这些治理方法虽然对局部空间有效，但对于解决大气微尘雾霾污染问题非常乏力。如何解决大气微尘粒子雾霾污染，各国技术工作者百多年来一直在进行不懈的努力。

中国旅美科技协会总会郭光提出了一种新技术：利用人工喷洒液态二氧化碳消除雾霾，该技术尚处于试验中，利用飞机空中喷洒干冰冷冻消雾降雨而除霾，可以知晓成本高且大气层中必须有产生雨的条件，但难以预知局域空间大气层中强烈的冷气流升降是否会衍生出难以预料的自然灾害。

CN103861404A公开了一种快速净化城市雾霾的方法及实施装置，公开了一种采用两种环保型表面活性剂--基聚葡萄糖苷与脂肪酸甲酯磺酸盐的混合物制成表面活性剂水溶液，再通过向此表面活性剂水溶液中鼓入H₂与He、Ne、N₂中至少一种以上比空气轻的混合气体(混合气体比重为0.4-0.8kg/m³，而空气比重为1.293kg/m³)，产生内含轻气体的气泡，用一个风机从旁边向水溶液中冒出的气泡吹风，以求这些内部含有轻质气体的气泡象氢气球一样自动上升至大气层中，试图利用泡沫所具有的较大表面积吸附空气中的微小粒子。经过到江西景徳镇巿实地调查发明人的试验状况和按该技术方法反复进行实验验证得出的结论是其净化城市雾霾的可行性存疑。其技术问题：一是其两种环保型表面活性剂水溶液泡沫同普通的表面活性剂水溶液泡沫一样，即便是向水溶液中改为通入空气，其环保型表面活性剂水溶液泡沫仍然只有普通表面活性剂泡沫的粘附性，且其泡沫仍然机械强度低、稳定性差，不能有效完成在大气层中漂移粘附粉尘的作用。而众所周知的是：大量的表面活性剂泡沫较喷水除尘效果好，可以用来清除有限的局域性空间的粉尘，或地表面作业及矿洞作业产生的扬尘，此方法通常称之为泡沫除尘，但纯粹利用表面活性剂泡沫来净化开放式超大空间气体中的微尘尤其是大气层流中的粉尘是不可行的，因为，不可能造出泡沫除尘所必需的超多的泡沫量；二是其试图利用氢气球原理，在表面活性剂水溶液中通入的是比空气轻得多的轻气体，而表面活性剂泡沫强度极低在空气中承受不了多大的膨胀力，加之其在霾尘的大气湿度下极易脱水而泡裂，其产生的环保型表面活性剂泡沫在上升过程中1000m高度以内迅速膨胀破裂殆尽，根本达不到大气霾尘聚集的2500-5000m高度区域，也就是说从理论到实际均不可行。其次，其轻气体成本高，且其工艺方法产生的泡沫的数量级，较在有限空间内使用大量泡沫的泡沫除尘所必需的泡沫量来说太低，远远达不到泡沫除尘单位体积空间所必需的泡沫量，亦不可能达到净化城市雾霾的要求。

还有的工作者提出采用高空水帘喷雾、洒水的方式，但是单纯的水相对除霾效果甚微，遇到高温的环境，喷雾剂喷出来的水被瞬间蒸发，根本不可能达到与雾霾颗粒结合的作用，只能增加空气的潮湿度。

综上，现有技术中大气雾霾治理的方法，仍难以解决当前和未来中国人口密集、经济发达地区环境大气中高含量微尘雾霾高发的气象问题，世界范围PM2.5污染亦将面临严峻局面。因此，迫切需要一种全新的、简单直接的、经济的技术方法来解决环境大气PM10、PM2.5微尘雾霾的净化问题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种除霾液及其制备方法，通过成分的搭配和比例的控制，通过喷雾机喷出雾状液体与空气中的二氧化碳反应生成凝胶，利用形成的凝胶的粘性，从而粘聚空气中雾霾颗粒，雾霾颗粒变大，因自身重力沉降下来，达到除霾的作用。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种除霾液，包括质量比为(3-5)：25：(250-300)的氟硅酸钠、钠水玻璃、水。

一种除霾液，包括按质量比为4：25：270的氟硅酸钠、钠水玻璃、水。

所述钠水玻璃的模数n为2.0-2.4。

一种除霾液的制备方法，包括以下步骤：先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌3-8min，加入氟硅酸钠，搅拌1-3min，得到除霾液。其中氟硅酸钠、钠水玻璃、水的质量比为(3-5)：25：(250-300)，所述钠水玻璃的模数n为2.0-2.4。

本发明的有益效果是：

本发明通过将钠水玻璃，氟硅酸钠，水按一定比例配成除霾液，该除霾液用于环保气压喷雾机上，喷出雾状液体与空气中的二氧化碳反应生成凝胶，因为凝胶具有粘性，从而粘聚空气中雾霾颗粒，雾霾颗粒变大，因自身重力沉降下来。该除霾液与目前气压喷雾机上使用的水相比较有以下优点：①除霾速度快，效率高。②适用于高温环境，这是由所配置的除霾液体的性质决定的，除霾液体是由钠水玻璃，氟硅酸钠，水组成，钠水玻璃与空气中的二氧化碳反应，生成具有粘结性质的硅酸凝胶，氟硅酸钠是该反应的促凝剂，可以加速反应，在高温下环境中，用水除霾，喷雾机喷出来的水被瞬间蒸发，只增加了空气的湿度，除尘除霾效率低，而本除霾液高温下，气凝胶的凝结速度更快，除霾效率更高。③本发明除霾液还可以除去空气中漂浮的真菌孢子、有机污染物等，通过凝胶的方式，粘附、聚集进行去除。

本发明除霾液中各成分作用如下：

①钠水玻璃是除霾液中的粘聚剂。钠水玻璃是硅酸钠水溶液，液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化。反应式如下所示

Na₂O·nSiO₂+CO₂+mH₂O＝Na₂CO₃+nSiO₂·mH₂O

钠水玻璃分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.0-2.4。钠水玻璃分子式中的n称为水玻璃的模数，代表Na₂O和SiO₂的分子数比，n值越大，水玻璃的粘性和强度越高，但水中的溶解能力下降。当n大于3.0时，只能溶于热水中，给使用带来麻烦。n值越小，水玻璃的粘性和强度越低，越易溶于水。

②氟硅酸钠是除霾液的速凝剂，在研究中发现空气中二氧化碳浓度低，上述反应速率慢，较难实现除霾，效果差，我们通过一系列的分析和研究，通过加入氟硅酸钠，加速了凝结速度，成功实现了凝结，除霾效果好，但是，需要严格控制比利用量，向钠水玻璃中加入氟硅酸钠(Na₂SiF₆)作为促凝剂，氟硅酸钠与钠水玻璃的质量比为12％至20％。

③水是除霾液的稀释剂，钠水玻璃自身具有粘性，浓度大，粘性强，不适用于气压喷雾机上，水与钠水玻璃的质量比为10-12时，才能实现除霾液体在气压喷雾机上形成喷雾。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

一、具体实施例

实施例1

除霾液，包括氟硅酸钠3g，钠水玻璃25g，水250g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.0。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌5min，加入氟硅酸钠，搅拌1min，得到除霾液。

实施例2

除霾液，包括氟硅酸钠4g，钠水玻璃25g，水260g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.1。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌3min，加入氟硅酸钠，搅拌3min，得到除霾液。

实施例3

除霾液，包括氟硅酸钠5g，钠水玻璃25g，水270g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.2。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌8min，加入氟硅酸钠，搅拌2min，得到除霾液。

实施例4

除霾液，包括氟硅酸钠3.5g，钠水玻璃25g，水280g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.3。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌4min，加入氟硅酸钠，搅拌1min，得到除霾液。

实施例5

除霾液，包括氟硅酸钠4.5g，钠水玻璃25g，水290g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.4。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌6min，加入氟硅酸钠，搅拌2min，得到除霾液。

实施例6

除霾液，包括氟硅酸钠3.3g，钠水玻璃25g，水300g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.4。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌7min，加入氟硅酸钠，搅拌3min，得到除霾液。

实施例7

除霾液，包括氟硅酸钠3.7g，钠水玻璃25g，水265g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.3。先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌5min，加入氟硅酸钠，搅拌1min，得到除霾液。

实施例8

除霾液，包括氟硅酸钠4.3g，钠水玻璃25g，水275g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.2。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌6min，加入氟硅酸钠，搅拌1min，得到除霾液。

实施例9

除霾液，包括氟硅酸钠4.7g，钠水玻璃25g，水285g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.1。

实施例10

除霾液，包括氟硅酸钠4g，钠水玻璃25g，水295g，其中钠水玻璃的分子式为Na₂O.nSiO₂，n为2.0。

先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌5min，加入氟硅酸钠，搅拌1min，得到除霾液。本发明除霾液可以现用现配，也可以配好后使用，使用前进行晃动，保质期达18个月以上。

二、应用试验

1、取本发明除霾液，到某采矿与简易冶炼炉、炼焦炉集中的山沟地貌区进行试验。该山沟地貌三面环山，东西约4公里，南北约1公里，有简易冶炼炉八台、炼焦炉2台，环保措施仅釆用旋风除尘器收尘，山沟区域大气终日悬尘浓厚，空气中有异味，人感不适，检测PM2.5＞500爆表。拟定在两侧高地各2个点用环保型喷雾机喷施本发明的除霾液，喷施量为(3-5)×10^-2L/m³。

进行观测约3小时后，山沟区域空气透明，空气中异味消失，人感到清新，检测PM2.5为10，检查沉降至地表的膜囊全部被微尘粘聚着包裹，将部分凝胶微粒集中用风扇吹无扬尘现象。试验显示本发明除霾液对此山沟区域大气层中的PM10、PM2.5微尘和有机污染物捕集效果很好。

2、补充高温环境下用本发明除霾液除霾的试验过程。

在外温为38℃的夏季，取本发明除霾液，到生产纳米二氧化钛的车间进行除尘实验，在生产期间，该车间检测到PM2.5＞500爆表，温度为39℃。实验分2次进行，一次用自来水喷施除尘，3小时后测得PM2.5＝386，将沉降至地表的微尘集中用风扇吹，重新变成扬尘；次日在同样的条件下，喷施除霾液，喷施量为(3-5)×10^-2L/m³，3小时候测得PM2.5＝13，将部分凝胶微粒集中用风扇吹无扬尘现象。

由此可见，本发明除霾液相较于现有的水相除霾剂除霾效率更高、更快，同时还增加了空气中的湿气。

Claims

1.一种除霾液，其特征在于，包括质量比为(3-5)：25：(250-300)的氟硅酸钠、钠水玻璃、水。

2.根据权利要求1所述的一种除霾液，其特征在于，包括质量比为4：25：270的氟硅酸钠、钠水玻璃、水。

3.根据权利要求1所述的一种除霾液，其特征在于，所述钠水玻璃的模数n为2.0-2.4。

4.一种除霾液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先向容器中加入水，然后向其中加入钠水玻璃，搅拌3-8min，加入氟硅酸钠，搅拌1-3min，得到除霾液。