CN110845993A

CN110845993A - 一种复合抑尘剂

Info

Publication number: CN110845993A
Application number: CN201911225611.5A
Authority: CN
Inventors: 谢建军; 唐丽萍; 刘赛; 刘洋; 康红梅
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明提供了一种复合抑尘剂，配方包括一定比例的高吸水性树脂、聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠、表面活性剂、助剂和水。该复合抑尘剂对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，无裂缝，抑尘效果好，且成本较低。

Description

一种复合抑尘剂

技术领域

本发明涉及抑尘剂技术领域，具体涉及一种复合抑尘剂。

背景技术

雾霾中主要成分之一为大气颗粒物PM_2.5。大气颗粒物来源分为两类：一类是自然源；另一类是人为源。自然源主要包括：岩石土壤风化、火山爆发、森林大火、沙尘暴以及各种有机物质的自燃过程等。人为源主要包括：交通道路扬尘、机动车尾气排放、工业扬尘、建筑工地扬尘、裸露地面扬尘、街头无序烧烤、垃圾焚烧、农田秸秆焚烧、燃放烟花爆竹、寺庙香火、烹饪油烟和烟民抽烟等。可见，扬尘在空气污染中占据了不可忽视的分量。根据环保部门的监测和分析，扬尘污染是PM_2.5最主要来源之一，也是造成城市颗粒物污染严重的主要因素。扬尘主要来源于道路扬尘、施工扬尘、煤炭行业产生的扬尘和裸露料堆扬尘等。

扬尘污染是世界公害之一，对人类和环境都有很大危害，如人类吸入高浓度扬尘会导致肺病发病率提高，强烈的扬尘颗粒刺激可引起气管炎、鼻炎、咽喉炎等呼吸道炎症。另外，高浓度扬尘还会造成能见度降低，可引起酸雨，对植物以及机械设备都会有腐蚀，对环境卫生影响也十分突出。因此，扬尘防治技术研究和开发一直受到高度重视，其发展水平也在不断提高。

目前，抑尘方法主要有洒水抑尘、挡风抑尘网抑尘、遮盖抑尘、园林绿化抑尘、化学抑尘，而化学抑尘剂是粉尘(扬尘)防治中最有效的方法之一，特别是吸湿型高分子类化学抑尘剂能对粉尘料堆和路面上的粉尘起到良好的抑制作用，它既能防止风力和雨水侵蚀、保持水分、使粉尘表面形成坚硬的固结外壳，又能针对环境湿度变化而表现出吸放湿功能，以达到控制或减少粉尘伤害人类和环境的目的。

化学抑尘剂按作用机理可分为润湿型化学抑尘剂、粘结型化学抑尘剂、凝聚型化学抑尘剂、复合型化学抑尘剂四大类。

高吸水树脂是近几年迅速发展起来的一种交联密度很低、既不溶于水也不溶于任何有机溶剂的一种高膨胀性和亲水性新型功能高分子材料，具有良好吸水、保水、吸湿、放湿、粘性等特性。由于此类物质具有独特的三维空间网络结构，通过水合作用能吸收自身重量几百倍或几千倍的水而溶胀呈凝胶状，在外力或加压情况下水分也不会流失，所以具有良好的保水能力。这些特性使其在防尘领域里具有巨大发展潜力，但目前这些研究基本上还处于实验室模拟研究和现场小型规模试验阶段。该类抑尘剂保水、抗压性能突出，但其制备成本相对较高，应用面仅限于道路及堆料场。

复合型化学抑尘剂是由两种或两种以上抑尘剂在一定物理和/或化学条件下复合而成的，其把湿润、粘结、凝并、吸湿、保水等功能综合为一体，是上述各种类型抑尘剂功能的统一。湿润是通过湿润剂的湿润作用，增强水的捕尘性能。粘结是将粉尘颗粒与地面黏接，使之与路面土质融为一体，提高路面强度。凝并是把细微粉尘颗粒聚集成较粗大粉尘颗粒，从而控制可悬浮粉尘污染。吸湿则是吸收空气中水分，增加路面尘土含水量，增加尘土重量，并增强路面柔韧性，减少破碎，抑制粉尘扬起。保水则是抑制尘土中水分蒸发，延长水分在尘土或地面中的停留时间，以达到较高的抑尘效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新的复合抑尘剂，该复合抑尘剂对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，无裂缝，抑尘效果好，且成本较低。

本发明的技术方案是：

配方1：一种复合抑尘剂，配方和配比为：

高吸水性树脂，质量分数为0.10％～0.20％；

质量浓度为8％～14％的聚乙烯醇水溶液，质量分数为3％～8％；

羧甲基纤维素钠，质量分数为0.06％～0.15％；

表面活性剂，质量分数为0.20％～0.30％；

其余为水。

配方2：一种复合抑尘剂，配方和配比为：

高吸水性树脂，质量分数为0.10％～0.20％；

羧甲基纤维素钠，质量分数为0.06％～0.15％；

表面活性剂，质量分数为0.20％～0.30％；

助剂1，所述助剂占复合抑尘剂的质量分数为0.1％～1.0％；所述助剂1选自甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单烷基醚、甘油、异丙醇、甲酰胺、乙二基甘油、卤化物中的一种或几种；

助剂2，所述助剂2占复合抑尘剂的质量分数为0.3％～1.0％，助剂2选自水玻璃、NaHCO₃、氯仿、三聚氰胺及其磷酸盐、磷酸胍类物质、季戊四醇、尿素、聚磷酸铵、多聚磷酸铵及其微胶囊化物中的一种或几种。

其余为水。

助剂的加入有利于提高复合吸尘剂的性能。

进一步优选方案，所述高吸水性树脂选自PAA、PAM、PAAM、PAAMPS中的任何一种。

进一步优选方案，所述聚乙烯醇选自PVA-1799、PVA-1788、PVA-2199中的任何一种。

进一步优选方案，所述表面活性剂选用OP-10、OP-20、OP-40、吐温60(TW-60)、吐温80(TW-80)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、SP-60、SP- 80中的一种或两种。

进一步优选方案，所述卤化物选自无水CaCl₂、无水MgCl₂、NaCl、NH₄Cl中的一种或几种。

进一步优选方案，配方1的制备方法包括以下步骤：

称取上述比例的高吸水树脂溶于水中，待其充分吸水后加入羧甲基纤维素钠，搅拌直至完全溶解，然后依次加入表面活性剂、聚乙烯醇水溶液，搅拌混合均匀。

进一步优选方案，配方2的制备方法包括以下步骤：

称取上述比例的高吸水树脂溶于水中，待其充分吸水后加入羧甲基纤维素钠，搅拌直至完全溶解，然后依次加入表面活性剂、聚乙烯醇水溶液、助剂1与助剂2，搅拌混合均匀。

与现有技术相比，本发明的优势是：本发明所制备的复合抑尘剂粘度低，易喷晒，成膜性好，无裂缝，抑尘效果好，且成本较低。另外还具有较好的抗冻和阻燃效果。

附图说明

图1是实施例1的产品凝固前(a,b)与凝固后(c,d)冷冻前(a,c)及冷冻后(b,d)的实物照片；

图2是实施例2的产品凝固前(a,b)与凝固后(c,d)冷冻前(a,c)及冷冻后(b,d)的实物照片；

图3是实施例3的产品与水在自然条件下的吸湿放湿性能。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

尘样制备：将泥土、木粉和煤渣分别放入105℃烘箱中充分烘干，然后分别用粉碎机粉碎，过100目筛子，备用。为模拟出与外界道路上尘土相近的尘样，本实验所制尘样成分质量比为泥土：木粉：煤粉＝15：1：1。

失水率测定方法：称取150g尘样放入结晶皿中，将待测抑尘剂溶液喷洒到尘样表面，使其慢慢渗入到尘样中且全部润湿，称量此时尘样质量，然后放入恒温鼓风干燥箱中，每隔一段时间记录尘样质量。本实验设定温度为50℃。失水率计算公式为：

试样失水率＝[(湿样质量－失水后尘样质量)/湿样质量]×100％。

10％聚乙烯醇溶液制备方法：称取30g聚乙烯醇溶解于270g水中，可边搅拌边将本品缓缓加入25℃左右冷水中充分溶胀、分散和逸出一些挥发性物质(切勿在40℃以上水中加入该产品直接进行溶解，以免出现包状和皮溶内生现象)，而后升温到95℃左右加速溶解，并保温2～2.5h，直到溶液不再含有微小颗粒，再经过28目纱布过滤杂质后，即可备用。同此方法可以配置其它浓度的聚乙烯醇溶液备用。

其它原料均为市购产品。

实施例所述百分含量均为质量百分含量。

实施例1

配方：高吸水性树脂PAA质量分数为0.15％，10％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.1％，表面活性剂选用OP-10且质量分数为0.25％，其余为水。

称取上述比例的高吸水树脂溶于水中，待其充分吸水后加入羧甲基纤维素钠，搅拌直至完全溶解，然后依次加入表面活性剂、聚乙烯醇水溶液，搅拌混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.52，粘度为16.0mPa.s，渗透时间为5.61min；8h失水率为8.52％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，但是冷冻以后有少许裂痕，见图1所示。

实施例2

高吸水性树脂PAA质量分数为0.15％，10％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.1％，表面活性剂选用OP-10且质量分数为0.25％，甘油质量分数0.6％，多聚磷酸铵质量分数0.8％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.5，粘度为17.7mPa.s，渗透时间为4.64min；8h失水率为7.12％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，成膜性好,无裂缝，如图2所示。

实施例3

高吸水性树脂PAA质量分数为0.15％，10％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.1％，表面活性剂选用OP-10且质量分数为0.25％，NaCl质量分数0.8％，水玻璃质量分数0.6％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.25，粘度为15.5mPa.s，渗透时间为4.45min；8h失水率为8.43％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，无裂缝。

实施例4

高吸水性树脂PAA质量分数为0.15％，10％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.06％，表面活性剂选用吐温-80且质量分数为0.2％。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.1，粘度为10.7mPa.s，渗透时间为4.04min；8h失水率为7.87％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，成膜性好，有少许裂缝。

实施例5

高吸水性树脂PAA质量分数为0.1％，14％聚乙烯醇溶液质量分数为8％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.15％，表面活性剂选用吐温-80且质量分数为0.2％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.6，粘度为25.3mPa.s，渗透时间为6.4min；8h失水率为7.9％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，成膜性好，有少许裂缝。

实施例6

高吸水性树脂PAA质量分数为0.1％，14％聚乙烯醇溶液质量分数为8％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.15％，表面活性剂选用吐温-80且质量分数为0.2％，乙二醇质量分数0.6％，三聚氰胺磷酸盐质量分数0.8％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.75，粘度为22.3mPa.s，渗透时间为6.04min；8h失水率为8.72％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，成膜性好，无裂缝。

实施例7

高吸水性树脂PAA质量分数为0.2％，8％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.15％，表面活性剂选用OP-10/SDBS且质量分数为0.15％/0.1％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.85，粘度为14.8mPa.s，渗透时间为4.75min； 8h失水率为9.43％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，有少许裂缝。

实施例8

高吸水性树脂PAA质量分数为0.2％，8％聚乙烯醇溶液质量分数为5％，羧甲基纤维素钠质量分数为0.15％，表面活性剂选用OP-10/SDBS且质量分数为0.15％/0.1％，无水CaCl₂质量分数0.4％，无水NaCl质量分数0.5％，季戊四醇质量分数0.4％，三氯甲烷质量分数0.6％，其余为水。按上述复合抑尘剂的制备方法依次加入各组分，边加边搅拌至混合均匀，测定其性能。该复合抑尘剂的基本性能为：pH＝7.05，粘度为12.5mPa.s，渗透时间为3.75min；8h失水率为7.43％，喷晒顺畅，对粉尘的润湿性好，无冒泡，且成膜性好，无裂缝。

附表1其它抑尘剂与本试验优化配方抑尘剂对比

以上所述为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种复合抑尘剂，其特征是，配方和配比包括：

高吸水性树脂，质量分数为0.10%~0.20%；

质量浓度为8%~14%的聚乙烯醇水溶液，质量分数为3%~8%；

羧甲基纤维素钠，质量分数为0.06%~0.15%；

表面活性剂质量分数为0.20%~0.30%；

其余为水。

2.根据权利要求1所述复合抑尘剂，其特征是，还包括助剂1与助剂2，所述助剂1占复合抑尘剂的质量分数为0.2%~1.0%，所述助剂2占复合抑尘剂的质量分数为0.3%~1.0%；所述助剂1选自甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单烷基醚、甘油、异丙醇、甲酰胺、乙二基甘油、卤化物中的一种或几种；助剂2选自水玻璃、NaHCO₃、氯仿、三聚氰胺及其磷酸盐、磷酸胍类物质、季戊四醇、尿素、聚磷酸铵、多聚磷酸铵及其微胶囊化物中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述复合抑尘剂，其特征是，所述高吸水性树脂选自PAA、PAM、PAAM、PAAMPS中的任何一种。

4.根据权利要求1或2所述复合抑尘剂，其特征是，所述聚乙烯醇选自PVA-1799、PVA-1788、PVA-2199中的任何一种。

5.根据权利要求1或2所述复合抑尘剂，其特征是，所述表面活性剂选用OP-10、OP-20、OP-40、吐温60、吐温80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、SP-60、SP-80中的一种或两种。

6.根据权利要求1或2所述复合抑尘剂，其特征是，所述卤化物选自无水CaCl₂、无水MgCl₂、NaCl、NH₄Cl中的一种或几种。

7.根据据权利要求1所述复合抑尘剂，其特征是，制备方法包括以下步骤：

8.根据据权利要求2所述复合抑尘剂，其特征是，制备方法包括以下步骤：

称取上述比例的高吸水树脂溶于水中，待其充分吸水后加入羧甲基纤维素钠，搅拌直至完全溶解，然后依次加入表面活性剂、聚乙烯醇水溶液、助剂1和助剂2，搅拌混合均匀。