CN111500261B - 一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法。本发明的一种生态环保道路抑尘剂各组成成分都是生物易降解成分，环保无污染；且对碳钢的腐蚀率小于0.17mm/a，对喷洒设备、道路设施及行驶车辆的影响极微小；本发明的一种生态环保道路抑尘剂喷洒路面后，在路面形成一层稳定的水膜，该水膜可将PM2.5、PM10粘附在膜内，有效降低大气中的PM2.5、PM10的含量，抑尘效果显著；本发明的一种生态环保道路抑尘剂具有良好的抗高温性能，在地表温度45~60℃范围内，对PM2.5、PM10仍然表现出良好的抑尘效果；本发明的一种生态环保道路抑尘剂制备方法简单，制备原料易得，容易进行批量、规模化生产。

Description

一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路扬尘治理技术领域，

尤其是，本发明涉及一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法。

背景技术

随着城市化进程和工业的发展，大气污染日益严重，成为人们不可忽视的环境问题。其中，可吸入颗粒物（PM2.5、PM10）会引起多种呼吸道疾病，尤其对老人、小孩的影响最大。目前，道路抑制扬尘最常用的方法是洒水。洒水主要通过润湿干燥的细小颗粒，使其重量增加，并粘结成大颗粒，使其不易在外力作用下飞扬。虽然操作简便，但由于水分容易蒸发，水与粉尘之间结合力较弱，不能满足长效抑尘的需求，必须定时洒水才能有效抑尘，水资源耗费量大且对交通也会有一定影响。现目前也有使用化学抑尘的，大部分道路抑尘剂都添加了氯化钙、氯化铝等无机盐作为吸湿剂，但这类无机盐对车辆的腐蚀性较强。

此外，目前关于道路抑尘剂的研究多侧重于抑尘剂在抗冻方面的研究，以提高抑尘剂在低温下的成膜性，进而增强其抑尘效果。然而，现实生活中很多工程施工，包括道路、房屋、桥梁的建造大多是在夏季进行施工作业，夏季气温高，在强日照条件下，地表温度可达45~60℃，甚至更高，在这种情况下，依靠道路洒水除尘效果甚微；而多数添加易降解的生物种子胶类的抑尘剂由于耐高温性较差，在高温下，这类抑尘剂的除尘成分会逐步发生降解导致抑尘剂粘度下降，进而其成膜性能显著下降，导致其抑尘效果大大降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种生态环保道路抑尘剂，包括以下质量百分比成分：

瓜尔豆胶 1%～5%

黄原胶 0.5%～3%

羧甲基纤维素钠 10%～20%

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1%～0.5%

脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1%～0.5%

无水乙醇 1%～10%

丙三醇 15%～40%

丙二醇 10%～20%

聚乙二醇 10%～25%

乙酸盐 5%～10%

水 余量。

优选地，所述瓜尔豆胶与所述黄原胶的质量比为（1~5）:1。

优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚-7、脂肪醇聚氧乙烯醚-9中的至少一种。

优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。

优选地，所述乙酸盐为乙酸钾、乙酸钙、乙酸镁、乙酸钠、乙酸铵中的至少一种。

优选地，所述无水乙醇、所述丙三醇、所述丙二醇、所述聚乙二醇的水含量≤0.5%。

优选地，所述水为去离子水或硬度（以Ca2CO3计）≤450mg/L的清水。

本发明还提供一种生态环保道路抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：

将无水乙醇、丙三醇、丙二醇、和聚乙二醇搅拌混合均匀制成第一混合溶液；

将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚加入所述第一混合溶液中，溶解完全制成第二混合溶液；

将瓜尔豆胶、黄原胶和羧甲基纤维素钠依次加入所述第二混合溶液中，搅拌均匀得第三混合溶液；

制备乙酸盐的水溶液；

将所述乙酸盐水溶液与所述第三混合溶液混合均匀得到生态环保道路抑尘剂。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

（1）本发明的一种生态环保道路抑尘剂各组成成分都是生物易降解成分，环保无污染；且对碳钢的腐蚀率小于0.17mm/a，对喷洒设备、道路设施及行驶车辆的影响极微小；

（2）本发明的一种生态环保道路抑尘剂利用瓜尔豆胶、黄原胶等的粘结、保水能力，喷洒路面后，在路面形成一层稳定的水膜，该水膜可将PM2.5、PM10粘附在膜内，有效降低大气中的PM2.5、PM10的含量，抑尘效果显著；

（3）本发明的一种生态环保道路抑尘剂具有良好的抗高温性能，在地表温度45~60℃范围内，对PM2.5、PM10仍然表现出良好的抑尘效果；

（4）本发明的一种生态环保道路抑尘剂制备方法简单，制备原料易得，容易进行批量、规模化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种生态环保道路抑尘剂，包括以下质量百分比成分：

瓜尔豆胶 1%～5%

黄原胶 0.5%～3%

羧甲基纤维素钠 10%～20%

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1%～0.5%

脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1%～0.5%

无水乙醇 1%～10%

丙三醇 15%～40%

丙二醇 10%～20%

聚乙二醇 10%～25%

乙酸盐 5%～10%

水 余量。

本实施例中的抑尘剂的成分中，瓜尔豆胶与黄原胶均具有良好的水溶性和无机盐兼容性，其水溶液粘度大，具有保水、乳化功能，且具有良好的成膜性。但瓜尔豆胶的热稳定性较差，在长时间高温下会发生降解，而黄原胶则具有更好的耐高温性能，通过瓜尔豆胶与黄原胶的复配，在保证抑尘剂体系良好的保水、成膜性同时，可提高抑尘剂体系的抗高温性能。优选地，抑尘剂体系中瓜尔豆胶与黄原胶的质量比为（1~5）:1。

优选地，脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚-7（AEO-7）、脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）中的至少一种。脂肪醇聚氧乙烯醚添加到抑尘剂中后可提高抑尘剂的抗酸耐碱性，使得抑尘剂在酸或碱条件下更稳定，且脂肪醇聚氧乙烯醚易于生物降解，为环保无污染原料。

优选地，聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。聚乙二醇可使得抑尘剂具有良好的保湿性和分散性，且可加强抑尘剂对PM2.5、PM10等颗粒的粘结性，提高除尘效果；此外，聚乙二醇在抑尘剂中还有一定的防腐性能。

优选地，乙酸盐为乙酸钾、乙酸钙、乙酸镁、乙酸钠、乙酸铵中的至少一种。乙酸盐具有良好的吸水性能，且乙酸钾在低温下可防止道路结冰，相比于氯化钙或氯化镁，对土壤的侵蚀和腐蚀性更小。

为控制抑尘剂的含水量，优选地，无水乙醇、丙三醇、丙二醇、聚乙二醇的水含量≤0.5%。这些醇类物质可增强抑尘剂的吸水性，且丙三醇可从空气中吸收硫化氢、氰化氢和二氧化硫等有害物质，净化空气；而丙二醇可提高抑尘剂的耐低温性能，具有防冻作用。

优选地，水为去离子水或硬度（以Ca₂CO₃计）≤450mg/L的清水。这样可以降低抑尘剂本身含尘量对空气的影响。

本发明实施例还提供一种生态环保道路抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将无水乙醇、丙三醇、丙二醇、和聚乙二醇搅拌混合均匀制成第一混合溶液；

（2）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚加入第一混合溶液中，溶解完全制成第二混合溶液；

（3）将瓜尔豆胶、黄原胶和羧甲基纤维素钠依次加入第二混合溶液中，搅拌均匀得第三混合溶液；

（4）制备乙酸盐的水溶液；

（5）将乙酸盐水溶液与第三混合溶液混合均匀得到生态环保道路抑尘剂。

以下结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法：

将0.05kg无水乙醇、0.33kg丙三醇、0.1kg丙二醇、0.2kg聚乙二醇-400（PEG-400）搅拌混合均匀，然后加入0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）和0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）搅拌溶解充分，最后加入0.05kg瓜尔豆胶、0.01kg黄原胶和0.1kg羧甲基纤维素钠分散均匀，得到悬浮母液。将0.1kg乙酸钾溶于0.05kg水，加入上述悬浮母液中，制得1公斤生态环保道路抑尘剂。使用时将其溶解于49kg自来水中，搅拌20min，制成50kg浓度为2%的生态环保抑尘液，直接喷洒即可。

本实施例的抑尘液的主要技术指标：粘度（25℃，mPa•s）：20； pH值：6.90；保湿率（%，50℃鼓风干燥，2h失水率）：≤18。

实施例2

本发明实施例2提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法：

将0.01kg无水乙醇、0.37kg丙三醇、0.1kg丙二醇、0.2kg聚乙二醇-400（PEG-400）搅拌混合均匀，然后加入0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）和0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）搅拌溶解充分，最后加入0.03kg瓜尔豆胶、0.03kg黄原胶和0.1kg羧甲基纤维素钠分散均匀，得到悬浮母液。将0.1kg乙酸钾溶于0.05kg水，加入上述悬浮母液中，制得1公斤生态环保道路抑尘剂。使用时将其溶解于49kg自来水中，搅拌20min，制成50kg浓度为2%生态环保抑尘液，直接喷洒即可。

本实施例的抑尘液的主要技术指标：粘度（25℃，mPa•s）：18；pH值：6.92；保湿率（%，50℃鼓风干燥，2h失水率）：≤19。

实施例3

本发明实施例3提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法：

将0.05kg无水乙醇、0.2kg丙三醇、0.2kg丙二醇和0.23kg聚乙二醇-600（PEG-600）搅拌混合均匀，然后加入0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）和0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）搅拌溶解充分，最后加入0.04kg瓜尔豆胶、0.02kg黄原胶和0.1kg羧甲基纤维素钠分散均匀，得到悬浮母液。将0.1kg乙酸钾溶于0.05kg水，加入上述悬浮母液中，制得1公斤生态环保道路抑尘剂。使用时将其溶解于199kg自来水中，搅拌20min，得到200kg浓度为0.5%生态环保抑尘液，直接喷洒即可。

本实施例的抑尘液的主要技术指标：粘度（25℃，mPa•s）：8；pH值：6.95；保湿率（%，50℃鼓风干燥，2h失水率）：≤26。

实施例4

本发明实施例4提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法：

将0.05kg无水乙醇、0.25kg丙三醇、0.15kg丙二醇和0.25kg聚乙二醇-600（PEG-600）搅拌混合均匀，然后加入0.002kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）和0.002kg脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）搅拌溶解充分，最后加入0.04kg瓜尔豆胶、0.02kg黄原胶和0.1kg羧甲基纤维素钠分散均匀，得到悬浮母液。将0.05kg乙酸钾溶于0.086kg水，加入上述悬浮母液中，制得1公斤生态环保道路抑尘剂。使用时，将其溶解于199kg自来水中，搅拌20min，得到200kg浓度为0.5%生态环保抑尘液，直接喷洒即可。

本实施例的抑尘液的主要技术指标：粘度（25℃，mPa•s）：6；pH值：6.97；保湿率（%，50℃鼓风干燥，2h失水率）：≤27。

实施例5

本发明实施例5提供一种生态环保道路抑尘剂及其制备方法：

将0.1kg无水乙醇、0.17kg丙三醇、0.15kg丙二醇和0.1kg聚乙二醇-400（PEG-400）搅拌混合均匀，然后加入0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）和0.005kg脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9）搅拌溶解充分，最后加入0.01kg瓜尔豆胶、0.01kg黄原胶和0.15kg羧甲基纤维素钠分散均匀，得到悬浮母液。将0.2kg乙酸钾溶于0.1kg水，加入上述悬浮母液中，制得1公斤生态环保道路抑尘剂。使用时，将其加入19kg自来水中，搅拌10min，制得20kg浓度为5%生态环保抑尘液。

本实施例的抑尘液的主要技术指标：粘度（25℃，mPa•s）：81；pH值：6.89；保湿率（%，50℃鼓风干燥，2h失水率）：≤11。

对比例1

其与实施例2不同之处在于，抑尘剂成分中不加黄原胶，其余成分用量相同。

对比例2

其与实施例3不同之处在于，抑尘剂成分中不加黄原胶，其余成分用量相同。

对比例3

其与实施例5不同之处在于，抑尘剂成分中不加黄原胶，其余成分用量相同。

应用例

本发明应用例提供一种验证本发明实施例1~实施例5及对比例1~对比例3制备的抑尘液的抑尘效率的测试方法。测试方法按照T/CAEPI 7-2017附录A中的方法构建道路扬尘环境舱并分别测试。测试时抑尘液的使用量为100mL/m²。测定温度设定45℃、55℃和60℃三个场景。测定结果如表1所示。

从表1中看到，抑尘液浓度由0.5%提高到2%后，其抑尘效率显著提升；抑尘液浓度在2%以上时，在45℃~60℃内，对PM2.5和PM10的抑尘效率均在80%以上，表明本发明实施例制备的生态环保道路抑尘剂具有良好的耐高温性能，在较高温度下仍然具有优异的抑尘效果。对比例1~对比例3的结果表明，同样条件下，添加黄原胶成分的抑尘剂在较高温度下，具有更好的抑尘效果。

按照JB/T 7901-2001的方法对本发明实施例1~实施例5制备的抑尘液进行碳钢腐蚀率测试，测试结果如表2所示。

从表2中看到，本发明施例1~实施例5制备的抑尘液对碳钢的腐蚀率均小于0.17mm/a，表明本发明实施例制备的生态环保抑尘剂对喷洒设备、道路设施及行驶车辆的影响极微小，可以安全使用。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，包括以下质量百分比成分：

瓜尔豆胶 1%～5%

黄原胶 0.5%～3%

羧甲基纤维素钠 10%～20%

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1%～0.5%

脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1%～0.5%

无水乙醇 1%～10%

丙三醇 15%～40%

丙二醇 10%～20%

聚乙二醇 10%～25%

乙酸盐 5%～10%

水 余量；

所述瓜尔豆胶与所述黄原胶的质量比为（1~5）:1。

2.根据权利要求1所述的一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚-7、脂肪醇聚氧乙烯醚-9中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，所述乙酸盐为乙酸钾、乙酸钙、乙酸镁、乙酸钠、乙酸铵中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，所述无水乙醇、所述丙三醇、所述丙二醇、所述聚乙二醇的水含量≤0.5%。

6.根据权利要求1所述的一种生态环保道路抑尘剂，其特征在于，所述水为去离子水或以CaCO₃计硬度≤450mg/L的清水。

7.权利要求1~6中任一项所述的一种生态环保道路抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将无水乙醇、丙三醇、丙二醇、和聚乙二醇搅拌混合均匀制成第一混合溶液；

将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚加入所述第一混合溶液中，溶解完全制成第二混合溶液；

将瓜尔豆胶、黄原胶和羧甲基纤维素钠依次加入所述第二混合溶液中，搅拌均匀得第三混合溶液；

制备乙酸盐的水溶液；

将所述乙酸盐水溶液与所述第三混合溶液混合均匀得到生态环保道路抑尘剂。