CN110041890A - 生物基复合型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚10％～30％，腰果酚磺酸盐10％～30％，乳酸钙镁盐1％～5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.5％～1％，甘油0.5％～3％，余量为去离子水；制备方法为：(1)将去离子水分成A、B两份；(2)在装有A份去离子水的搅拌罐1中加入腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、乳酸钙镁盐和甘油，搅拌至完全溶解，得到混合物a；(3)在装有B份去离子水的搅拌罐2中加入硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物，在50℃下，搅拌、静置，得到混合物b；(4)将混合物b与混合物a搅拌混合均匀，即得到生物基复合型抑尘剂。本发明提供的抑尘剂具有很好的生物可降解性，并且不会二次污染水土环境，抑尘效率高达90％以上。

Description

生物基复合型抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种生物基复合型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

近年来，在“坚决打好蓝天保卫战”的过程中，抑尘剂控制粉尘浓度的技术被广泛采用；人们开始使用道路抑尘剂来控制可吸入的颗粒物，降低可吸入颗粒物的浓度，加快改善空气质量。但是，随着抑尘剂技术的广泛应用，生态环境对抑尘剂要求更加严苛——绿色环保。

目前，烷基酚聚氧乙烯醚作为表面活性剂在抑尘剂制备中使用较为常见；如专利CN101003721B《一种润湿型抑尘剂》配方中大量使用壬基酚聚氧乙烯醚作为润湿剂来提高抑尘剂的润湿作用；专利CN104312538B《一种治理粉尘用润湿型抑尘剂》和CN104073222B《治理近地表空气中可吸入颗粒物的道路抑尘剂及制备方法》中以烷基酚聚氧乙烯醚作为表面活性剂制备抑尘剂，提高抑尘剂的渗透性；专利CN104151472B《自交联高分子抑尘剂及制备方法》中采用壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵作为反应型乳化剂，通过乳液聚合制备抑尘剂。

然而，壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)被排放到环境中会迅速分解成一种公认的环境激素壬基酚(NP)，它不仅能模拟雌激素，对生物的性发育产生影响，并且干扰生物的内分泌，对生殖系统具有毒性；还能通过食物链在生物体内不断蓄积，极少量的NP就能改变水族动物的荷尔蒙比例，破坏其繁殖能力并改变其生活习惯，如同帜等论文《壬基酚对鱼、藻、溞的毒性研究及风险评价》已有相关毒性介绍。最重要的是，早在20世纪80年代，壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)及其相关化学物即成为《保护东北大西洋海洋环境公约》(OSPAR Convention)的第一批提出优先控制的15类化学物质之一；并于2005年1月17日在各个成员国生效的欧盟指令2003/53/EC(76/769/EEC指令的第26次修订)也要求：不得销售和使用NP/NPE，或者作为配制品的一个组分时，其浓度应小于0.1％。虽然在国内没有这种指令和要求，但是其对环境的破坏是不可否认、不容忽视的。

因此，急需研发出一种对环境友好，不会产生二次污染，且可生物降解的抑尘剂。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的之一是提供一种生物基复合型抑尘剂，为解决现有抑尘方式中抑尘剂存在二次污染，破坏生态环境，达不到美丽中国建设和绿色矿山建设要求的问题；本发明的目的之二是提供一种生物基复合型抑尘剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚10％～30％，腰果酚磺酸盐10％～30％，乳酸钙镁盐1％～5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.5％～1％，甘油0.5％～3％，余量为去离子水。

进一步，所述生物基复合型抑尘剂包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚15％～25％，腰果酚磺酸盐10％～20％，乳酸钙镁盐1.5％～3％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.7％～1％，甘油1％～2.5％，余量为去离子水。

进一步，所述腰果酚聚氧乙烯醚的HLB值为9～14。其中，HLB值为亲水疏水平衡值，也称水油度。

进一步，所述腰果酚磺酸盐为腰果酚磺酸钠、腰果酚磺酸钾、腰果酚磺酸镁、腰果酚磺酸钙中的一种或两种。

进一步，所述乳酸钙镁盐按质量百分数计，包括20％～80％的乳酸钙，余量为乳酸镁。

进一步，所述硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的制备方法为：按质量百分数计，以4％的羧甲基纤维素钠、76％的丙烯酸、14％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为原料，5.7％的硅藻土为无机添加剂，0.3％的过硫酸钾为引发剂，在60℃的条件下反应5h，即得到硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物。

上述生物基复合型抑尘剂采用如下方法制得：

(1)将上述去离子水分成A、B两份，其中，A份：B份为7:3；

(2)在装有A份去离子水的搅拌罐1中加入上述腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、乳酸钙镁盐和甘油，搅拌至完全溶解，得到混合物a；

(3)在装有B份去离子水的搅拌罐2中加入上述硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物，在50℃下，搅拌1～2小时，然后静置溶胀0.5～2小时，得到混合物b；

(4)将混合物b加入搅拌罐1中，与混合物a搅拌混合均匀，即得到生物基复合型抑尘剂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)所选原材料主要为生物质资源，来源广泛，价格低廉，绿色天然，无毒无害。

(2)利用其制备的生物基抑尘剂具有很好的生物可降解性，并且不会二次污染水土环境；抑尘剂中腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐的使用能够加大抑尘剂溶液对粉尘的湿润性，增加粉尘被湿润的速度，同时由于硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物，能够在环境在吸收水，促使粉尘凝并，保持一定的含湿量，与其他组分复合使用，抑尘效率高达90％以上。

(3)本发明抑尘剂配方温和无刺激，在生产和配制过程中安全性高，无职业健康危害，便于施工操作。

(4)作为生物基抑尘剂，本发明的抑尘剂既可应用在城市道路，也可在矿山运输路面以及其他骨料场等粉尘污染场所广泛应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明方法进行详细说明。其中，HLB值为亲水疏水平衡值，也称水油度。

一、制备生物基复合型抑尘剂

实施例1

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚20％，腰果酚磺酸钠15％，乳酸钙镁盐2％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物1％，甘油2％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括50％的乳酸钙和50％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法为：

按质量百分数计，以4％的羧甲基纤维素钠、76％的丙烯酸、14％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为原料，5.7％的硅藻土为无机添加剂，0.3％的过硫酸钾为引发剂，在60℃的条件下采用水溶液聚合反应5h，即得到硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物。

上述生物基复合型抑尘剂的制备方法为：

(1)将上述去离子水分成A、B两份，其中，A份：B份为7:3；

(2)在装有A份去离子水的搅拌罐1中加入上述腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸钠、乳酸钙镁盐和甘油，搅拌至完全溶解，得到混合物a；

(3)在装有B份去离子水的搅拌罐2中加入上述硅藻土/羧甲基纤维素钠，在50℃下，搅拌1～2小时，然后静置溶胀0.5～2小时，得到混合物b；

(4)将混合物b加入搅拌罐1中，与混合物a搅拌混合均匀，即得到生物基复合型抑尘剂。

实施例2

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚10％，腰果酚磺酸钾10％，乳酸钙镁盐1％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.5％，甘油0.5％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括80％的乳酸钙和20％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例3

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚30％，腰果酚磺酸钾30％，乳酸钙镁盐5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物1％，甘油3％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括20％的乳酸钙和80％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例4

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚15％，腰果酚磺酸镁10％，乳酸钙镁盐1.5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.7％，甘油1％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括60％的乳酸钙和40％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例5

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚25％，腰果酚磺酸镁10％，腰果酚磺酸钠10％，乳酸钙镁盐3％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物1％，甘油2.5％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括40％的乳酸钙和60％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例6

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚20％，腰果酚磺酸钙8％，腰果酚磺酸钾7％，乳酸钙镁盐2％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.9％，甘油2％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括30％的乳酸钙和70％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例7

一种生物基复合型抑尘剂，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚18％，腰果酚磺酸钠8％，腰果酚磺酸钾7％，乳酸钙镁盐2.5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.85％，甘油2％，余量为去离子水。

其中，乳酸钙镁盐，以质量百分数计，包括70％的乳酸钙和30％的乳酸镁。

其中，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的合成方法同实施例1。

实施例2-7的生物基复合型抑尘剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，仅各组分的用量不同。

二、性能测试

2.1)生物降解性测试

参照GB/T21803-2008《化学品快速生物降解性DOC消减试验》对本实施例1～7制备的抑尘剂进行生物降解性测定，试验结果表明，以实施例1～7中抑尘剂为受试物质，14d的观察期的DOC去除率皆大于93％，而国标中明确规定14d的观察期的DOC去除率大于70％，则属于快速降解，可见本发明抑尘剂具备快速生物降解性。测定结果见表1。

2.2)抑尘效率测试

参照国家煤炭行业标准MT/T712中关于抑尘效率公式：总粉尘降尘效率＝(总粉尘浓度-抑尘后的总粉尘浓度)/总粉尘浓度×100％。本发明实施例1～7中抑尘剂抑尘效率测试结果如表1。

表1性能测试结果

	抑尘效率	DOC去除率(14天观察期)
			实施例1	94％	95％
实施例2	92％	94％
			实施例3	91％	95％
实施例4	93％	94％
			实施例5	92％	93％
实施例6	93％	94％
			实施例7	91％	95％

从上表可知，本发明提供的抑尘剂具有很好的生物可降解性，在使用过程中不会二次污染水土环境，对环境友好；同时，本发明的抑尘剂中各功能组分的复合使用，显著降低粉尘浓度，具有很高的抑尘效率，可应用在城市道路、矿山运输路面以及其他骨料场等粉尘污染场所。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种生物基复合型抑尘剂，其特征在于，包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚10％～30％，腰果酚磺酸盐10％～30％，乳酸钙镁盐1％～5％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.5％～1％，甘油0.5％～3％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的生物基复合型抑尘剂，其特征在于，所述生物基复合型抑尘剂包括如下质量百分数的组分：腰果酚聚氧乙烯醚15％～25％，腰果酚磺酸盐10％～20％，乳酸钙镁盐1.5％～3％，硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物0.7％～1％，甘油1％～2.5％，余量为去离子水。

3.根据权利要求1所述的生物基复合型抑尘剂，其特征在于，所述腰果酚聚氧乙烯醚的HLB值为9～14。

4.根据权利要求1所述的生物基复合型抑尘剂，其特征在于，所述腰果酚磺酸盐为腰果酚磺酸钠、腰果酚磺酸钾、腰果酚磺酸镁、腰果酚磺酸钙中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的生物基复合型抑尘剂，其特征在于，所述乳酸钙镁盐按质量百分数计，包括20％～80％的乳酸钙，余量为乳酸镁。

6.根据权利要求1所述的生物基复合型抑尘剂，其特征在于，所述硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物的制备方法为：按质量百分数计，以4％的羧甲基纤维素钠、76％的丙烯酸、14％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为原料，5.7％的硅藻土为无机添加剂，0.3％的过硫酸钾为引发剂，在60℃的条件下反应5h，即得到硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物。

7.一种如权利要求1-6任一所述的生物基复合型抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将上述去离子水分成A、B两份，其中，A份：B份为7:3；

(2)在装有A份去离子水的搅拌罐1中加入上述腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、乳酸钙镁盐和甘油，搅拌至完全溶解，得到混合物a；

(3)在装有B份去离子水的搅拌罐2中加入上述硅藻土/羧甲基纤维素钠复合物，在50℃下，搅拌1～2小时，然后静置溶胀0.5～2小时，得到混合物b；

(4)将混合物b加入搅拌罐1中，与混合物a搅拌混合均匀，即得到生物基复合型抑尘剂。