CN110746935A - 抑尘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性长效复合型环保抑尘剂。该抑尘剂的成分包括改性淀粉、微晶纤维素和麦芽糊精，所述改性淀粉占抑尘剂总质量的40％以上。本发明的抑尘剂，抑尘效率高，PM10抑尘效率≥80％，PM2.5抑尘效率≥80％，结壳时间3‑6个月，亚硝酸盐氮含量低于0.001，对皮肤无刺激，对代表的水生生物低毒或者微毒，碳钢腐蚀率≤0.18mm/a，无Hg、Cd、Cr、Pb、As等重金属成分，食用级别，能使易产生扬尘的表面产生高粘度的固化膜，大大降低风蚀率，避免扬尘污染和损失，具有重要的环境效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于除尘抑尘技术领域，具体涉及一种改性长效复合型环保抑尘剂。
背景技术
随着现代社会的高速发展，城镇化建设的快速推进，人民生活水平显著提高的同时，汽车尾气污染、沙尘天气、雾霾等环境问题日益严重。粉尘按颗粒大小可分为两类：直径大的称为降尘，份量重容易沉降，直径小的称为飘尘，它以气溶胶形式长期飘浮在空气中，人们肉眼看不到。粉尘中含有多种重金属，飘尘能够吸附各种有毒物质，其中有的是致癌物质。吸附着有毒物质的飘尘到处飘荡，严重影响人民的身心健康，呼吸系统疾发病率显著提高。传统的绿网遮盖，存在遮盖不严、易破损、难降解，对环境存在二次污染等弊端。
专利201110280627.3公开了一种抑尘剂，包括以下重量百分比的原料：植物种子胶0.6～0.8％、改性纤维素0.1～0.3％、分散剂0.05～0.09％和余量的水。其中，植物种子胶是由瓜尔豆、田菁豆、葫芦巴等豆科植物的胚乳磨碎得到，制备成本高。且该抑尘剂的吸湿性能不强，结壳较硬，易破碎，对于小分子悬浮物PM2.5的去除效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性长效复合型抑尘剂，有效去除空气中的PM10和PM2.5颗粒。
一种抑尘剂，包括改性淀粉、微晶纤维素和麦芽糊精，所述改性淀粉占抑尘剂总质量的40％以上。
所述改性淀粉为丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉，其制备方法如下：按照重量份数，取丙烯酸5-10份，以10％的NaOH溶液调节丙烯酸中和度为80％，再取150-200份淀粉溶于容器中，在75-95℃下水浴加热、搅拌0.5-2h；然后取过硫酸钾1-3份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5-2份、丙烯酸5-10份、醋酸乙烯酯5-10份、溶解于80-100份水中，然后缓慢加入上述容器中放入微波反应釜中在磁力搅拌下反应10-20min，制成。
所述微波反应釜设定反应温度为60-70℃。
所述丙烯酸与醋酸乙烯酯的用量质量比为2：1。
所述微波反应的时间为15min。
所述抑尘剂还包括助溶剂、消泡剂、食用色素中的一种或一种以上。
所述抑尘剂由如下重量百分比的组分构成：改性淀粉60％、微晶纤维素20％、麦芽糊精18％、助溶剂1.7％、消泡剂0.2％、食用色素0.1％。
上述抑尘剂的使用方法，将配置好的抑尘剂粉剂按照粉剂：水＝1:(50-200)的比例充分搅拌均匀制备成抑尘液体，加入水罐等容器中，溶解完全喷洒使用。
本发明的有益效果：本发明的抑尘剂，抑尘效率高，PM10抑尘效率≥80％，PM2.5抑尘效率≥80％，结壳时间3-6个月，亚硝酸盐氮含量低于0.001，对皮肤无刺激，对代表的水生生物低毒或者微毒，碳钢腐蚀率≤0.18mm/a，无Hg、Cd、Cr、Pb、As等重金属成分，食用级别，能使易产生扬尘的表面产生一层高粘度的固化膜，大大降低风蚀率，避免扬尘污染和损失，具有重要的环境效益和经济效益。
附图说明
图1为反应时间对丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉的影响。
图2为不同单体选用接枝改性淀粉的影响。
图3为水、5％的抑尘剂、不含微晶纤维素的5％的抑尘剂保水性测试结果。
图4为水、5％的抑尘剂、不含麦芽糊精的5％的抑尘剂抗风蚀性测试结果。
图5为水、5％的抑尘剂、不含麦芽糊精的5％的抑尘剂抗震荡性测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1丙烯酸与醋酸乙烯酯的用量比对改性淀粉性能的影响
改性淀粉为丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉，其制备方法如下：取丙烯酸，以10％的NaOH溶液调节丙烯酸中和度为80％，再取180g淀粉溶于三角瓶容器中，在80℃下水浴加热、搅拌1h；然后取过硫酸钾2g、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1g、丙烯酸、醋酸乙烯酯、溶解于90g水中，然后缓慢加入上述三角瓶容器中放入微波反应釜中(65℃)在磁力搅拌下反应15min。前后2次丙烯酸的取用质量相等，丙烯酸和醋酸乙烯酯的总用量为24g，丙烯酸：醋酸乙烯酯的用量比分别设置为1：2，1：1，2：1，3：1，4：1，实验结果如表1所示：
表1原料配比对丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉性能的影响
丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉粘度过大会导致在使用过程中不易化开，粘度过低则粘结性不好不容易成膜，由表1可知当单体配比丙烯酸：醋酸乙烯酯2∶1时得到的溶液粘度适中较稳定，放置不分层，成膜性很好。
实施例2微波反应时间的对改性淀粉性能影响
改性淀粉为丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉，其制备方法如下：取丙烯酸8g，以10％的NaOH溶液调节丙烯酸中和度为80％，再取180g淀粉溶于三角瓶容器中，在80℃下水浴加热、搅拌1h；然后取过硫酸钾2g、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1g、丙烯酸8g、醋酸乙烯酯8g、溶解于90g水中，然后缓慢加入上述三角瓶容器中放入微波反应釜中(65℃)在磁力搅拌下反应；微波辐射下，由于接枝聚合反应时间较短，缩短了丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉合成时间，发明人设计反应时间为5min、10min、15min、20min、25min时分析其性能，结果如图1所示。
由图1可看出，随着反应时间增加其粘度先增加后趋于稳定，在15min达到稳定，改性淀粉的成膜性较好。5min时反应时间较短，产物接枝不完全，故其粘度较小，在15min时接枝达到最大化，继续增加反应时间，接枝率变化不大，选择微波辐射时间为15min。
实施例3单体选择对改性淀粉性能影响
改性淀粉其制备方法如下：取丙烯酸8g，以10％的NaOH溶液调节丙烯酸中和度为80％，再取180g淀粉溶于三角瓶容器中，在80℃下水浴加热、搅拌1h；然后取过硫酸钾2g、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1g、丙烯酸8g、第二单体8g、溶解于90g水中，然后缓慢加入上述三角瓶容器中放入微波反应釜中在磁力搅拌下反应；第二单体分别选择为异氰酸酯丙烯酸乙酯、乙酸-3-丁烯酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯，结果如图2所示。
由图2可以看到，以异氰酸酯丙烯酸乙酯、乙酸-3-丁烯酯、甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸作为组合单体制备的改性淀粉粘度较高，导致其成膜后脆性较大，且这些化合物相比醋酸乙烯酯价格较高，因此，本发明选用醋酸乙烯酯作为反应单体，达到最佳效果。
实施例4抑尘剂制备
抑尘剂由如下组分混匀制成：丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉60g、微晶纤维素20g、麦芽糊精18g、聚乙二醇1.7g、硅油0.2g、食用色素0.1g。组成成分中，丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉是核心组分，主要起渗透、吸湿的作用，并且在空气中能一定程度上形成软化膜，麦芽糊精能使施工地、道路、煤炭等易扬扬尘表面形成一层高粘度的固化膜，风尘率大大降低，微晶纤维素具有良好的保湿的效果，能使得软化膜和固化膜保持长久，丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉、微晶纤维素、麦芽糊精3种核心组分的相互作用能使得扬尘表面形成软化膜和硬化膜双膜结构，且保持持久不破裂，抑制扬尘效果持久。
使用本发明制备的抑尘剂时，按照抑尘剂：水＝1:100(或者1：50/1：200，根据需求灵活配比)充分搅拌均匀制备成抑尘液体；将制备好的抑尘液体加入水罐等容器中，溶解完全即可喷洒使用。聚乙二醇作为助溶剂，在使用该抑尘剂时，使得组分能快速分散均匀于水中，硅油作为消泡剂，起到消泡的作用，食用色素使得在实现抑尘的同时，抑尘剂还带有颜色，可根据客户对外观颜色的需求进行生产。
本实施例的抑尘剂按照抑尘剂：水＝1:100的比例稀释，稀释后经北京华大方科商品质量检验有限公司检测结果如下：该产品无味或略轻微气味；PH值7.2；密度(25℃)1.00～1.10g/ml；溶解速度6.9；亚硝酸盐氮含量低于0.001；粘度(25℃)5-7mPa.s；对皮肤无刺激，对代表的水生生物低毒或者微毒，碳钢腐蚀率≤0.18mm/a，无Hg、Cd、Cr、Pb、As等重金属成分，食用级别；抑尘效率：PM10抑尘效率≥80％，PM2.5抑尘效率≥80％，结壳时间3-6个月。
实施例5抑尘剂性能测试
1.保水性测试
取煤粉放于两个培养皿中，分别用水和5％的抑尘剂溶液处理，置于25℃测量45h，每隔5h测一组数据，最后计算出抑尘剂的含水率；对比实验组增加一组5％的抑尘剂成分中不含微晶纤维素组；
计算保水率公式：α＝(M2-M1)/M2×100％；
式中：M2-初始煤粉的质量；M1-40h后煤粉的质量ɑ-煤粉的含水率％。
结果如图3所示，喷洒5％抑尘剂溶液的煤粉含水率较大，吸水、保水性强，45h含水率可以达到5.2％，而喷洒水的煤粉含水率只有0.5％。所以该抑尘剂保水性能较强，保水率可达到86.7％，5％抑尘剂中除去微晶纤维素组分，含水率显著降低至3.8％，保水率降低至63.3％。
2.抗风蚀性测试
在两个培养皿中加入适量煤粉，分别喷洒水和5％的抑尘剂溶液，待其干燥后，用吹风机模仿自然风，分别对其处理5h，每隔1h测量一次重量，然后计算煤粉损失率，对比实验组增加一组5％的抑尘剂成分中不含麦芽糊精组；
煤粉的损失率公式：L＝(G2-G1)/G1×100％；
式中：L-损失率％；G1-煤粉的初始质量；G2-吹扫后煤粉的质量。
结果如图4所示，喷洒5％抑尘剂煤样在风吹5h后煤粉损失率基本趋于稳定，煤粉损失率较小为6.9％；喷洒水的煤样煤粉损失率较大为65.9％；5％抑尘剂中除去麦芽糊精组分，煤样煤粉损失率较大为35.9％，且随着时间增加损失还会快速加大。
3.抗震荡性测试
取煤粉分别放入两个培养皿中，分别用水和5％抑尘剂溶液处理，待其干燥后，在实验中以HY-4型调速多用振荡器模拟火车车厢的震动，速度150r/min，测试该抑尘剂的抗震荡性能，振荡30h，每隔5h测一组数据，最后计算出煤粉损失率；对比实验组增加一组5％的抑尘剂成分中不含麦芽糊精组；
煤粉的损失率公式：K＝(G2-G1)/G1×100％；
式中：K-损失率％；G1-煤粉的初始质量；G2-震荡后煤粉的质量。
结果如图5所示，30h以内喷洒5％抑尘剂溶液的煤粉损失率在一段时间后趋于稳定，其煤粉损失率较低为5.5％，喷洒水的损失率远高于喷洒抑尘剂其损失率65.6％；5％抑尘剂中除去麦芽糊精组分，煤样煤粉损失率较大为26.9％。
Claims (8)
1.一种抑尘剂，其特征在于，包括改性淀粉、微晶纤维素和麦芽糊精，所述改性淀粉占抑尘剂总质量的40％以上。
2.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述改性淀粉为丙烯酸-醋酸乙烯酯接枝改性淀粉，其制备方法如下：按照重量份数，取丙烯酸算5-10份，以10％的NaOH溶液调节丙烯酸中和度为80％，再取150-200份淀粉溶于容器中，在75-95℃下水浴加热、搅拌0.5-2h；然后取过硫酸钾1-3份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5-2份、丙烯酸算5-10份、醋酸乙烯酯5-10份、溶解于80-100份水中，然后缓慢加入上述容器中放入微波反应釜中在磁力搅拌下反应10-20min，制成。
3.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述微波反应釜设定反应温度为60-70℃。
4.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述丙烯酸与醋酸乙烯酯的用量质量比为2：1。
5.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述微波反应的时间为15min。
6.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述抑尘剂还包括助溶剂、消泡剂、食用色素中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述抑尘剂，其特征在于，所述抑尘剂由如下重量百分比的组分构成：改性淀粉60％、微晶纤维素20％、麦芽糊精18％、助溶剂1.7％、消泡剂0.2％、食用色素0.1％。
8.权利要求1所述抑尘剂的使用方法，其特征在于，将配置好的抑尘剂粉剂按照粉剂：水＝1:(50-200)的比例充分搅拌均匀制备成抑尘液体，加入水罐等容器中，溶解完全喷洒使用。
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