CN110373156A

CN110373156A - 一种环保水溶性黏结型抑尘剂及其制备方法

Info

Publication number: CN110373156A
Application number: CN201910807048.6A
Authority: CN
Inventors: 杜冰峰; 胡晓虎
Original assignee: Putian (shanghai) Geotechnical Technology Co Ltd; Eco (shanghai) Environmental Technology Engineering Co Ltd
Current assignee: Putian (shanghai) Geotechnical Technology Co Ltd; Eco (shanghai) Environmental Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: CN110373156B

Abstract

本发明涉及一种环保水溶性黏结型抑尘剂及其制备方法，包括以下百分比含量组分：乳酸钠：0.1‑2％、预糊化淀粉：0.1‑6％、甘油：2‑10％、黏结剂：0.1‑5％、尿素：1‑5％、聚丙烯酸树脂：0.2‑2％、表面活性剂：0.1‑1％、乳液：0.1‑3％、十二碳醇酯0.02‑0.5％、环保颜料：0.1‑2％、余量为水，通过搅拌混合最终得到。与现有技术相比，本发明可以用于矿山尾矿库、城市裸露地面、市政建设、煤矿运输、堆场等裸露场地抑尘等，几乎不受使用场地的限制，降低环境污染，减少资源浪费。

Description

一种环保水溶性黏结型抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种环保水溶性黏结型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展与人民生活水平的日益提高，人们对于环境的关注度也在与日俱增。随着城市建设项目数量以及规模的不断加强，不可避免的会产生粉尘污染，这些粉尘由于粒径小，会随着风力作用，车辆的行进而带起成为扬尘。以目前的环境形势来看，我国的扬尘环境污染问题较为严重，已经引起了社会上的强烈反应。

二十世纪二十年代开始，西方国家就开始使用最简单的抑尘剂来降低矿井中的煤尘，从此化学抑尘剂开始出现并逐渐应用在矿井、化石燃料的开采以及运输储存等扬尘严重区域。随着化学工艺以及高分子材料的不断创新发展，越来越多的材料和方法被应用到抑尘剂的创新发展中。到目前为止，被公认的抑尘剂抑尘机理有三种，包括润湿机理、凝并机理以及固结机理。润湿机理是使用相关方法使被抑尘面上的粉尘颗粒始终含有一定的湿度，能够加大粉尘颗粒物的密度，从而导致粉尘颗粒物的沉降速度加大，同时保持一定湿润度也有利于粉尘颗粒的相互粘附而形成更大的颗粒物有利于颗粒物的去除；凝并机理就是通过增加粉尘颗粒物的粘结性，能够在抑尘面上使细小粉尘颗粒发生凝聚从而形成大粉尘颗粒，以此来增加颗粒物的粒径，使粉尘颗粒物的沉降速度加大，能够较快的使粉尘颗粒物沉降；固结机理就是使用化学手段方法让被抑尘面上的粉尘颗粒能够快速的形成一层表面，这种表面具有一定的强度和硬度，能够抵挡风力、机械作业等外力因素的扰动，从而达到抑尘的目的。

复合型化学抑尘剂是将两种或两种以上抑尘剂在物理或化学作用下复合而成，把粘结、吸湿、保水等功能综合为一体，是各类抑尘剂功能的统一结合体。该类抑尘剂抑尘效果较为优越，适用范围也相对广。李晋生等研制出一种复合型抑尘剂，通过在北京市部分城市道路的喷洒实验，能够有效的降低路面上的PM 10和PM 2.5浓度，同时也对氮氧化物有一定吸附作用，抑尘效果明显。国外主要有日本的聚丙烯酸盐添加表面活性剂组成复合型化学抑尘剂。澳大利亚的聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、聚乙酸酯乙烯、丙二醇和丁三醇组成的复合型化学抑尘剂等。南非的由肥皂粉添加Mg₂SiO₃·5H₂O和水玻璃组成的复合型化学抑尘剂。

专利CN107828378A公开了一种复合型扬尘抑制剂及其制备方法，由脲酶制剂、海藻酸钠、尿素、氯化钙、镁砂、正硅酸乙酯、四氧化三铁粉末等原料制成，本发明抑制剂采用颗粒结构，外层包覆脲酶制剂，通过改性海藻酸钠将脲酶与内部成分隔离，使用时稀释于水中溶解，脲酶加速尿素水解与氯化钙生成碳酸钙，其较大的黏结性能把扬尘颗粒黏结到一起形成大颗粒，同时通过改性镁砂的大面积吸附，有效保证了扬尘的快速高效抑制，较传统抑尘剂大大改善了抑尘效果和使用成本，但是该抑尘剂原料成本高，生产过程复杂，没办法进行大规模推广。

虽然近年来国内不断推出各种类型的抑尘剂，但或多或少存在一些具体的使用问题，而本发明人着重研究一种新型扬尘抑制剂，该抑尘剂价格合理、便于推广使用，原材料来源广泛、易于实施、推广性强，具有无毒、无味、无腐蚀，易于喷洒等特点。

本发明人在总结现有技术的基础之上，研究开发一种使用方便、有效作用时间长、成本低廉的水溶性黏结型抑尘剂，其经济指标与喷水法相当或优于喷水法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于矿山尾矿库、城市裸露地面、市政建设、煤矿运输、堆场等裸露场地抑尘等，几乎不受使用场地的限制，降低环境污染，减少资源浪费的环保水溶性黏结型抑尘剂及其制备方法，便于监管，降低成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种环保水溶性黏结型抑尘剂，包括以下百分比含量组分：

乳酸钠：0.1-2％，优选0.1-0.8％

预糊化淀粉：0.1-6％，优选0.5-2％

甘油：2％-10％，优选2-7％

黏结剂：0.1-5％，优选0.3-2％

尿素：1-5％，优选1-3％

聚丙烯酸树脂：0.2-2％，优选0.2-0.7％

表面活性剂：0.1-1％，优选0.1-0.6％

乳液：0.1-3％，优选0.1-1％

十二碳醇酯0.02-0.5％，优选0.05-0.3％

环保颜料：0.1-2％，优选0.1-1％

余量为水。

其中，乳酸钠、尿素充当吸湿剂，使粉尘表面保持湿润，乳酸钠超强吸水性使抑尘剂的保湿效果更长效，同时尿素还使膜表面更加平整；

甘油具有保湿作用，降低水分流失，与吸湿剂结合使用，使路面持续保持一定含水量，可以适应不同地区、不同环境，保证抑尘效果；

表面活性剂可以增强抑尘剂对粉尘的浸润，加快其渗透速度；

黏结剂使得粉尘之间的作用力加强，最终形成的结合物具有较强的材料强度；

聚丙烯酸树脂涂膜性能优异，耐光、耐候性佳，耐热，耐过度烘烤、耐化学品性及耐腐蚀等性能都极好；

预糊化淀粉做成膜助剂，能与聚丙烯酸树脂中的官能团反应形成网状结构，增加抑尘剂的粘度，淀粉本身具有吸水溶胀性能，更好保护颜料，使其不会沉淀到土壤，同时加强成膜强度和抗蚀性；

乳液在溶液中使环保颜料显色效果更加，同时加强膜强度和抗破坏性；十二碳醇酯有助于抑尘剂成膜，膜流平性、展色性好，凝固点低，水解稳定性好；

几种原材料进行复配，会使抑尘剂溶液内部会产生网状结构，使其抑尘效果更佳，环保颜料在抑尘剂溶液中会被包裹在网格结构中，不会沉淀到土壤里去，更好的覆盖表层，其主要作用在于喷洒前后的区分，便于管理与维护，从而降低抑尘成本。所有抑尘剂的原材料均环境友好，具有较好的经济效益。

进一步地，所述的黏结剂包括羧甲基纤维素、阿拉伯树胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或聚丙烯酰胺的一种或多种。

进一步地，所述的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或OP-10的一种或多种。

进一步地，所述的乳液包括苯丙乳液或纯丙乳液。

进一步地，所述的环保颜料包括绿色的食品级颜料。

一种环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将水分为A、B两部分，并分别进行加热，其中两部分质量比为A：B＝(0.5-2)：1；

(2)按质量百分比，将表面活性剂、预糊化淀粉、黏结剂、聚丙烯酸树脂混合均匀后，加入A部分水，搅拌后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)按质量百分比，将乳酸钠、甘油、乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，搅拌后得到水溶液b；

(4)先搅拌水溶液b，然后缓慢加入水溶液a，继续搅拌后即得环保水溶性黏结型抑尘剂。

进一步地，步骤(1)中将A部分加热至60-70℃，将B部分加热至40-50℃。

进一步地，步骤(2)中所述搅拌的转速为100-200rpm，搅拌的时间为20-40min。

进一步地，步骤(3)中所述搅拌的转速为100-200rpm，搅拌的时间为20-40min。

进一步地，步骤(4)中所述先搅拌的转速为100-150rpm，所述继续搅拌的时间为5-20min。

本发明提供的抑尘剂为油包水的乳浊液，上述乳浊液喷洒后，其中的有效成分与粉尘进行吸附和络合，将细小易扬尘的粉尘粘合，团聚为粒径较大的不扬尘颗粒，从根本上实现了抑尘的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)冰点低，在冬季低温(-5℃)环境下使用，能够保证不会结冰；

(2)抑尘时效长(3-6个月)，抗侵蚀性(风蚀、雨蚀)强；

(3)保湿性强，吸湿剂和保湿剂的加入，能够长时间使地面水分含量大于4％，使粉尘无法被风吹起，达到抑制扬尘的效果；渗透性强，抑尘剂加入表面活性剂，极大降低水溶液的表面张力，使抑尘剂在短时间内渗透速度快，结壳厚；

(4)满足标准《中国铁道行业标准TB/T 3210.1-2009》对固化层厚度、抑尘效率的要求，粘结性能优良，能够有效抑制扬尘；

(5)环保颜料的加入，在喷洒场合能明显区分，便于监督与管理，降低成本；

(6)便于生产、运输，成本低，环保无污染，非常适合用于城市道路、建筑工地、煤矿运输、堆场等场所的扬尘污染治理，为改善大气环境和减轻雾霾污染提供一种有效可靠的解决途径。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.3％、预糊化淀粉：0.9％、聚丙烯酸树脂：0.2％、甘油：5％、甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％、尿素：0.7％、苯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.05％、环保颜料：0.5％、剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，甲基纤维素的型号是为M-450，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(1)将水分为A、B两部分，A加热至60-70℃，B加热至40-50℃。其中A:B的质量比为1:1；

(2)将十二烷基苯磺酸钠、预糊化淀粉、甲基纤维素、聚丙烯酸树脂搅拌均匀，然后加入A部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将乳酸钠、甘油、苯丙乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后，得到水溶液b；

(4)转速100-150rpm下搅拌水溶液b，并缓慢加入水溶液a，搅拌10min后即得成品。

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

实施例2

本实施例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.5％、预糊化淀粉：1％、聚丙烯酸树脂：0.4％、甘油：8％、羟丙基甲基纤维素：1％、聚丙烯酰胺：0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚：0.4％、尿素：0.5％、纯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.1％、环保颜料：0.5％、剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，羟丙基甲基纤维素的粘度是为200000Pa·s，聚丙烯酰胺的分子量是为1200万，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸树脂搅拌均匀，然后加入A部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将乳酸钠、甘油、纯丙乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后，得到水溶液b；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

实施例3

本实施例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.3％、预糊化淀粉：0.9％、聚丙烯酸树脂：0.2％、甘油：0.5％、阿拉伯树胶：2％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％、尿素：0.5％、苯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.07％、环保颜料：0.5％、剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(2)将十二烷基苯磺酸钠、预糊化淀粉、阿拉伯树胶、聚丙烯酸树脂搅拌均匀，然后加入A部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

实施例4

本实施例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.1％、预糊化淀粉：1.5％、聚丙烯酸树脂：0.4％、甘油：5％、羟甲基纤维素：2％，OP-10：0.2％、尿素：0.9％、苯丙乳液：0.4％、十二碳醇酯：0.2％、环保颜料：0.4％、剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(2)将OP-10、预糊化淀粉、羟甲基纤维素、聚丙烯酸树脂搅拌均匀，然后加入A部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

实施例5

一种环保水溶性黏结型抑尘剂，包括以下百分比含量组分：

乳酸钠：0.1％，预糊化淀粉：0.1％，甘油：2％，黏结剂：0.1％，尿素：1％，聚丙烯酸树脂：0.2％，表面活性剂：0.1％，乳液：3％，十二碳醇酯0.5％，环保颜料：2％，余量为水。

预糊化淀粉做成膜助剂，增加抑尘剂的粘度，淀粉本身具有吸水溶胀性能，更好保护颜料，使其不会沉淀到土壤，同时加强成膜强度和抗蚀性；

在本实施例中，黏结剂选择羧甲基纤维素，表面活性剂选择十二烷基苯磺酸钠，乳液选择苯丙乳液，环保颜料选择绿色的食品级颜料。

通过以下步骤制备：

(1)将水分为A、B两部分，将A部分加热至60℃，将B部分加热至40℃。其中两部分质量比为A：B＝0.5：1；

(2)按质量百分比，将表面活性剂、预糊化淀粉、黏结剂、聚丙烯酸树脂混合均匀后，加入A部分水，搅拌后冷却至室温，得到水溶液a；搅拌的转速为100rpm，搅拌的时间为40min。

(3)按质量百分比，将乳酸钠、甘油、乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，搅拌后得到水溶液b；搅拌的转速为100rpm，搅拌的时间为40min。

(4)先搅拌水溶液b，转速为100rpm，然后缓慢加入水溶液a，继续搅拌20min后即得环保水溶性黏结型抑尘剂。

该抑尘剂为油包水的乳浊液，上述乳浊液喷洒后，其中的有效成分与粉尘进行吸附和络合，将细小易扬尘的粉尘粘合，团聚为粒径较大的不扬尘颗粒，从根本上实现了抑尘的目的。

实施例6

一种环保水溶性黏结型抑尘剂，包括以下百分比含量组分：

乳酸钠：2％，预糊化淀粉：6％，甘油：10％，黏结剂：5％，尿素：5％，聚丙烯酸树脂：2％，表面活性剂：1％，乳液：0.1％，十二碳醇酯0.02％，环保颜料：0.1％，余量为水。

在本实施例中，黏结剂选择聚丙烯酰胺，表面活性剂选择脂肪醇聚氧乙烯醚，乳液选择纯丙乳液，环保颜料选择绿色的食品级颜料。

通过以下步骤制备：

(1)将水分为A、B两部分，将A部分加热至70℃，将B部分加热至50℃。其中两部分质量比为A：B＝2：1；

(2)按质量百分比，将表面活性剂、预糊化淀粉、黏结剂、聚丙烯酸树脂混合均匀后，加入A部分水，搅拌后冷却至室温，得到水溶液a；搅拌的转速为200rpm，搅拌的时间为20min。

(3)按质量百分比，将乳酸钠、甘油、乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，搅拌后得到水溶液b；搅拌的转速为200rpm，搅拌的时间为20min。

(4)先搅拌水溶液b，转速为150rpm，然后缓慢加入水溶液a，继续搅拌5min后即得环保水溶性黏结型抑尘剂。

对比例1

本对比例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.3％、预糊化淀粉：0.9％、聚丙烯酸树脂：0.2％、甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％、苯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.05％、环保颜料：0.5％、剩余为水。其中，甲基纤维素的型号是为M-450，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(3)将乳酸钠、苯丙乳液、尿素、十二碳醇酯和环保颜料加入B部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后，得到水溶液b；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

对比例2

本对比例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.3％、预糊化淀粉：0.9％、聚丙烯酸树脂：0.2％、甘油：5％、甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％、尿素：0.7％、苯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.05％、剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，甲基纤维素的型号是为M-450；通过以下步骤制备得到：

(3)将乳酸钠、甘油、苯丙乳液、尿素、十二碳醇酯加入B部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后，得到水溶液b；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

对比例3

本对比例提供一种环保水溶性黏结型抑尘剂，由以下质量份数的组分构成，乳酸钠：0.3％、预糊化淀粉：0.9％、聚丙烯酸树脂：0.2％、甘油：5％、十二烷基苯磺酸钠：0.4％、尿素：0.7％、苯丙乳液：0.3％、十二碳醇酯：0.05％、环保颜料：0.5％，剩余为水。其中，甘油的纯度规格为95％，环保颜料为绿色的食品级颜料；通过以下步骤制备得到：

(2)将十二烷基苯磺酸钠、预糊化淀粉、聚丙烯酸树脂搅拌均匀，然后加入A部分水，转速100-200rpm下搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

然后，将抑尘剂经过充分溶解后，喷洒使用。

表1：对9组例子所制抑尘剂进行测试

由于甘油具有保湿作用，降低水分流失，与吸湿剂结合使用，使路面持续保持一定含水量，可以适应不同地区、不同环境，保证抑尘效果；对比实施例1和对比例1可以看出，由于对比例1中未加甘油，使得保湿性能下降了20％左右。

由于环保颜料在抑尘剂溶液中会被包裹在网格结构中，不会沉淀到土壤里去，更好的覆盖表层，其主要作用在于喷洒前后的区分，便于管理与维护。对比实施例1和对比例2可以看出，由于对比例2未加颜料，难以区分喷洒前后的区域，难以管理，可能会重复喷洒，浪费材料。

由于黏结剂使得粉尘之间的作用力加强，最终形成的结合物具有较强的材料强度；对比实施例1和对比例3可以看出，由于对比例3中未加黏结剂，使得抑尘剂的抑尘性能下降10％左右，保湿性能也下降了18％左右。

Claims

1.一种环保水溶性黏结型抑尘剂，其特征在于，包括以下百分比含量组分：乳酸钠：0.1-2％、预糊化淀粉：0.1-6％、甘油：2-10％、黏结剂：0.1-5％、尿素：1-5％、聚丙烯酸树脂：0.2-2％、表面活性剂：0.1-1％、乳液：0.1-3％、十二碳醇酯0.02-0.5％、环保颜料：0.1-2％、余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂，其特征在于，所述的黏结剂包括羧甲基纤维素、阿拉伯树胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或聚丙烯酰胺的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂，其特征在于，所述的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或OP-10的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂，其特征在于，所述的乳液包括苯丙乳液或纯丙乳液。

5.根据权利要求1所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂，其特征在于，所述的环保颜料包括绿色的食品级颜料。

6.一种如权利要求1所述的环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将A部分加热至60-70℃，将B部分加热至40-50℃。

8.根据权利要求6所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的转速为100-200rpm，搅拌的时间为20-40min。

9.根据权利要求6所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述搅拌的转速为100-200rpm，搅拌的时间为20-40min。

10.根据权利要求6所述的一种环保水溶性黏结型抑尘剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述先搅拌的转速为100-150rpm，所述继续搅拌的时间为5-20min。