CN108246042B - 一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境技术领域，具体涉及一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法。本发明的目的是提供一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法，它不仅能高效促进燃煤超细颗粒物团聚变大成为大颗粒，而且绿色环保。本发明一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：糖基酰胺阳离子表面活性剂0.001‑0.05份、多聚糖类化合物0.001‑0.01份、有机硅表面活性剂0.0001‑0.005份、余量水。

Description

一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法
技术领域
本发明属于环境技术领域，具体涉及一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法。
背景技术
空气污染已成为全球性的环境问题，其中最主要的污染物之一就是PM2.5。PM2.5是指悬浮在空气中，空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物，直径还不到人的头发丝直径的1/20。因其粒径小，能够进入人体肺泡，对人体健康危害极大；且具有消光效应，可降低大气能见度，影响植物光合作用，进而使温室效应加剧。PM2.5的主要来源是燃煤、垃圾焚烧、汽车尾气、钢铁生产等产生的一次颗粒物及其在大气中经过光化学反应形成的二次颗粒物。我国煤炭年开采量和消耗量位居世界第一，且其中80％被用来燃烧，因此燃煤飞灰颗粒是我国大气污染物的主要来源之一。目前，控制飞灰颗粒物的主要方法是使用除尘器进行除尘，但是除尘器的脱除效率在96.75％-99％，对于超细颗粒物很难脱除，因此除尘后工业排放的大部分颗粒物的粒径都小于2.5μm。目前，控制燃煤超细颗粒物排放的主要技术是在除尘设备前进行预处理，使其通过物理或化学作用团聚成较大的颗粒后脱除。声、光、磁、热、化学等各种团聚技术对细颗粒的团聚有不同程度的促进作用。其中化学团聚技术可以在不影响正常生产，也无需更换现有除尘设备的条件下，有效的促进燃煤超细颗粒物团聚，实现燃煤超细颗粒及多种污染物协同脱除，有广阔的应用前景。化学团聚技术的核心是在燃烧后区除尘设备前喷入团聚剂促使颗粒团聚长大成为大颗粒，其中化学团聚剂是化学团聚技术的关键。但目前报道的团聚剂效果都不太理想，因此开发经济、高效、环境友好的化学团聚剂意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂及制备方法，它不仅能高效促进燃煤超细颗粒物团聚变大成为大颗粒，而且绿色环保。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
糖基酰胺阳离子表面活性剂0.001-0.05份、多聚糖类化合物0.001-0.01份、有机硅表面活性剂0.0001-0.005份、余量水。
优选地，本发明所述的糖基酰胺阳离子表面活性剂的结构式为：
Figure BDA0001572341570000021
或者
Figure BDA0001572341570000022
公式中R为C10-C18的长链烃基，y为10-18。
优选地，本发明所述的多聚糖类化合物为燕麦葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖或者葡甘露聚糖。
优选地，本发明所述的有机硅表面活性剂为Skytype 608非离子有机硅表面活性剂或者聚醚改性有机硅非离子表面活性剂。
本发明一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂的制备方法，在20-70℃下，将水加入混合器中，边搅拌边加入多糖类化合物，使其全部溶解，之后分别加入糖基酰胺阳离子表面活性剂和有机硅表面活性剂搅拌至完全溶解，即制得化学团聚剂。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明采用的糖基酰胺阳离子表面活性剂在水溶液中形成带电荷的基团，能与超细颗粒物发生吸附作用，导致超细颗粒团聚在一起，从而形成粒径更大的团聚物。
2、本发明采用的多聚糖类化合物属于高分子化合物，此类化合物具有黏附和增稠的作用，增强超细颗粒物团聚的能力。
3、本发明采用的原料糖基酰胺阳离子表面活性剂和多聚糖类化合物均由天然可再生资源制备而得，原料绿色、环保、可再生、无毒、无刺激，对人体安全、环境友好。
4、本发明采用的有机硅表面活性剂，具有极低的表面张力，能迅速扩散在煤灰超细颗粒物内部，快速提高其润湿性，从而加速团聚剂进入超细颗粒物内部。
5、本发明的团聚剂使燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值提高5倍以上，团聚效果显著。
附图说明
图1是本发明空白样和实施例1的激光粒径图；
图2是本发明空白样和实施例2的激光粒径图；
图3是本发明空白样和实施例3的激光粒径图；
图4是本发明空白样和实施例4的激光粒径图；
图5是本发明空白样和实施例5的激光粒径图。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明做进一步的说明，实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
C12DGPB 0.001份、燕麦葡聚糖0.01份、Skytype 608非离子有机硅表面活性剂(由广州市仲皓璟高分子材料有限公司提供)0.0025份、余量自来水。
在20℃下，将自来水加入混合器中，边搅拌边加入燕麦葡聚糖，使其全部溶解，之后分别加入C12DGPB和Skytype 608搅拌至完全溶解，出料。
为进一步表明本实施例的团聚，本发明按照下述方法进行了试验：称取0.5g燃煤飞灰颗粒，加入100mL自来水，使用超声波清洗器超声15min后，用5μm过滤袋过滤，然后转入烧杯中在磁力搅拌器上进行搅拌，使飞灰颗粒一直处于均匀状态。从中取10mL飞灰颗粒溶液，加入40mL自来水中，作为空白样。同样取10mL飞灰颗粒溶液，加入到40mL团聚剂溶液中，电磁搅拌仪匀速搅拌5min。采用激光粒度仪测试溶液中颗粒及团聚体的粒径分布，每个实验重复3次取平均值。
测试结果见图1。由图1可以看出，实施例1中燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值比空白样提高5倍以上。
实施例2
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
C14DGPB 0.006份、阿拉伯半乳聚糖0.005份、聚醚改性有机硅非离子表面活性剂(由湖北新四海化工股份有限公司提供)0.001份、余量自来水。
在30℃下，将自来水加入混合器中，边搅拌边加入阿拉伯半乳聚糖，使其全部溶解，之后分别加入C14DGPB和聚醚改性有机硅非离子表面活性搅拌至完全溶解，出料。
为进一步表明本实施例的团聚，本发明按照下述方法进行了试验：称取0.5g燃煤飞灰颗粒，加入100mL自来水，使用超声波清洗器超声15min后，用5μm过滤袋过滤，然后转入烧杯中在磁力搅拌器上进行搅拌，使飞灰颗粒一直处于均匀状态。从中取10mL飞灰颗粒溶液，加入40mL自来水中，作为空白样。同样取10mL飞灰颗粒溶液，加入到40mL团聚剂溶液中，电磁搅拌仪匀速搅拌5min。采用激光粒度仪测试溶液中颗粒及团聚体的粒径分布，每个实验重复3次取平均值。
测试结果见图2。由图2可以看出，实施例2中燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值比空白样提高5倍以上。
实施例3
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
C18DLPB0.05份、葡甘露聚糖0.001份、聚醚改性有机硅非离子表面活性0.0001份、余量自来水。
在40℃下，将自来水加入混合器中，边搅拌边加入葡甘露聚糖，使其全部溶解，之后分别加入C18DLPB和聚醚改性有机硅非离子表面活性搅拌至完全溶解，出料。
为进一步表明本实施例的团聚，本发明按照下述方法进行了试验：称取0.5g燃煤飞灰颗粒，加入100mL自来水，使用超声波清洗器超声15min后，用5μm过滤袋过滤，然后转入烧杯中在磁力搅拌器上进行搅拌，使飞灰颗粒一直处于均匀状态。从中取10mL飞灰颗粒溶液，加入40mL自来水中，作为空白样。同样取10mL飞灰颗粒溶液，加入到40mL团聚剂溶液中，电磁搅拌仪匀速搅拌5min。采用激光粒度仪测试溶液中颗粒及团聚体的粒径分布，每个实验重复3次取平均值。
测试结果见图3。由图3可以看出，实施例3中燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值比空白样提高5倍以上。
实施例4
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
C10MHGPB0.01份、葡甘露聚糖0.003份Skytype 608 0.005份、余量自来水。
在50℃下，将自来水加入混合器中，边搅拌边加入葡甘露聚糖，使其全部溶解，之后分别加入C10MHGPB和Skytype 608搅拌至完全溶解，出料。
为进一步表明本实施例的团聚，本发明按照下述方法进行了试验：称取0.5g燃煤飞灰颗粒，加入100mL自来水，使用超声波清洗器超声15min后，用5μm过滤袋过滤，然后转入烧杯中在磁力搅拌器上进行搅拌，使飞灰颗粒一直处于均匀状态。从中取10mL飞灰颗粒溶液，加入40mL自来水中，作为空白样。同样取10mL飞灰颗粒溶液，加入到40mL团聚剂溶液中，电磁搅拌仪匀速搅拌5min。采用激光粒度仪测试溶液中颗粒及团聚体的粒径分布，每个实验重复3次取平均值。
测试结果见图4。由图4可以看出，实施例4中燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值比空白样提高5倍以上。
实施例5
一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其原料以100重量份计，组成为：
C12DLPB 0.03份、燕麦葡聚糖0.004份、聚醚改性有机硅非离子表面活性0.003份、余量自来水。
在70℃下，将自来水加入混合器中，边搅拌边加入燕麦葡聚糖，使其全部溶解，之后分别加入C12DLPB和聚醚改性有机硅非离子表面活性搅拌至完全溶解，出料。
为进一步表明本实施例的团聚，本发明按照下述方法进行了试验：称取0.5g燃煤飞灰颗粒，加入100mL自来水，使用超声波清洗器超声15min后，用5μm过滤袋过滤，然后转入烧杯中在磁力搅拌器上进行搅拌，使飞灰颗粒一直处于均匀状态。从中取10mL飞灰颗粒溶液，加入40mL自来水中，作为空白样。同样取10mL飞灰颗粒溶液，加入到40mL团聚剂溶液中，电磁搅拌仪匀速搅拌5min。采用激光粒度仪测试溶液中颗粒及团聚体的粒径分布，每个实验重复3次取平均值。
测试结果见图5。由图5可以看出，实施例5中燃煤飞灰超细颗粒物区域粒径分布峰峰值比空白样提高5倍以上。

Claims (3)

1.一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其特征在于：其原料以100重量份计，组成为：糖基酰胺阳离子表面活性剂0.001-0.05份、多聚糖类化合物0.001-0.01份、有机硅表面活性剂0.0001-0.005份、余量水；
所述的糖基酰胺阳离子表面活性剂的结构式为：
Figure FDA0002405692540000011
或者
Figure FDA0002405692540000012
公式中R为C10-C18的长链烃基，y为10-18；
所述的多聚糖类化合物为燕麦葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖或者葡甘露聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂，其特征在于：所述的有机硅表面活性剂为Skytype608非离子有机硅表面活性剂或者聚醚改性有机硅非离子表面活性剂。
3.权利要求1-2中任意一项所述的一种降低燃煤超细颗粒物的化学团聚剂的制备方法，其特征在于：在20-70℃下，将水加入混合器中，边搅拌边加入多糖类化合物，使其全部溶解，之后分别加入糖基酰胺阳离子表面活性剂和有机硅表面活性剂搅拌至完全溶解，即制得化学团聚剂。
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