CN111690091A - 一种环保型抑尘剂的配方、制备方法及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型抑尘剂的配方、制备方法及其应用方法，其中配方组分按照质量百分比包括：6％～12％的淀粉、5％～10％的丙烯酸、1％～3％的碱性物质、1％～2％的尿素、0.04％～0.10％的引发剂和0.04％～0.07％的交联剂，余量为水。本公开的一个技术效果在于提供了一种效果优异，性能稳定的环保型抑尘剂。
Description
技术领域
本公开属于生态环境防治技术领域，具体地说，涉及一种环保型抑尘剂的配方、制备方法及其应用方法。
背景技术
随着经济的发展，城市化大规模基础建设的推进和工业化程度加深。人们生活更加方便和生活质量提高的同时，也伴生了许多环境问题，城市扬尘污染是其中一个主要问题。扬尘是由于地面上的尘土在风力、人为带动及其他带动方式而进入大气的开放性污染源。扬尘主要源于矿山、水泥厂、化工厂、火力发电场和建筑施工现场等。尤其扬尘中的颗粒物是影响我国城市空气质量的主要污染物。空气中的悬浮颗粒物可分为总悬浮颗粒物(粒径小于 100μm),可吸入颗粒物(PM10,粒径小于10μm),细颗粒物(PM2.5，粒径小于 2.5μm)。总悬浮颗粒中大颗粒多沉积于咽喉部，其中80％以上为PM10，易被人体吸入肺中，PM2.5可聚集于肺泡内，颗粒愈小，对人体健康的危害程度愈大。人们的环保意识逐渐增强，并对扬尘污染的防治日益重视，促使对有效防治扬尘方法的需求更为迫切。
目前为解决扬尘污染问题，我国普遍采用洒水和防尘网防治扬尘。洒水抑尘的作用在于通过润湿空气中细小的颗粒物，使其粘结成大颗粒后沉降，并到达在外力的作用下不能飞扬。但是由于水在短时间内极易蒸发，在抑尘过程中消耗大量水资源，且不能满足长期防治的需求。防尘网抑尘作用在于风通过防尘网中的开孔，改变自身的流动状态，大大降低风速，避免尘土被风力带入到环境中，此法操作复杂，不易回收，对悬浮颗粒物的去除效果不佳。因此开发环保型可降解的有效抑尘剂是有非常必要的。淀粉接枝改性制备抑尘剂获得广泛关注。淀粉自由基接枝乙烯类单体，目前主要通过淀粉糊化状态接枝，该法淀粉需在高温下糊化，消耗大量热能，并且接枝率低，导致产品成本高、抑尘效果不佳。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种环保型抑尘剂的配方的新技术方案。
根据本公开的一个方面，本身请提供一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，组分按照质量百分比包括：6％～12％的淀粉、5％～10％的丙烯酸、1％～3％的碱性物质、1％～2％的尿素、0.04％～0.10％的引发剂和0.04％～0.07％的交联剂，余量为水。
可选地，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾中的一种。
可选地，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种。
可选地，所述引发剂为过硫酸铵，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
根据本公开的另一个方面，本公开还提供一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
提供上述的配方；
将淀粉按照比例分散于水中后，按比例加入碱性物质和尿素，在室温条件下搅拌10～60分钟至淀粉溶解，获得透明液体；
按照比例向透明溶液加入引发剂和丙烯酸，在60～75℃条件下搅拌充分反应30～60分钟后，按照比例再加入交联剂并在60～75℃条件下继续搅拌反应30～60分钟，得到混合溶液；
将混合溶液在65～80℃条件下继续搅拌反应20～40分钟，结束反应调节溶液pH值为中性，得到环保型抑尘剂。
可选地，所述室温为10℃～30℃。
根据本公开的另一个方面，本公开还提供一种上述方法制备得到的环保型抑尘剂的应用方法，将环保型抑尘剂加水稀释5～30倍后以雾状喷洒在环境中。
可选地，将环保型抑尘剂加水稀释后的用量为1.5L～2.5L/m3。
本公开的一个技术效果在于提供了一种效果优异，性能稳定的环保型抑尘剂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是本公开实施例中环保型抑尘剂的制备方法路线示意图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本公开的实施方式，借此对本公开如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
提供一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，组分按照质量百分比包括：6％的玉米淀粉、5％的丙烯酸、1％的氢氧化钠、1％的尿素、 0.04％的引发剂过硫酸铵和0.04％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，余量为水。
参考图1，将6％的淀粉分散于水中后，加入1％的碱性物质和1％的尿素，在室温(10℃～30℃)条件下搅拌30分钟至淀粉溶解，获得透明液体；
向透明溶液加入0.04％的引发剂过硫酸铵和5％的丙烯酸，在65℃条件下搅拌充分反应40分钟后，再加入0.04％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺并在65℃条件下继续搅拌反应40分钟，得到混合溶液；
将混合溶液在70℃条件下继续搅拌反应30分钟，结束反应调节溶液pH 值为中性，得到环保型抑尘剂。
在室内密闭空间中模拟出环境被扬尘污染的情况，将制备得到的环保型抑尘剂加水稀释10倍后以雾状喷洒在环境中，用量为2L/m3，喷洒5小时后，测得PM2.5和PM10在喷洒产品前后的扬尘浓度(μg/m3)，以公式(抑尘率＝(喷洒前环境中扬尘浓度-喷洒后环境中扬尘浓度)/喷洒前环境中扬尘浓度)计算出抑尘率分别为65％和72％。制作出一定重量的沙堆样品，喷洒抑尘剂后待表面干燥后在20m/s的风吹条件下经过24小时，最后测得沙堆重量，根据公式(沙堆重量损失率＝风吹后沙堆重量/(原始沙堆重量+抑尘剂重量))计算出沙堆重量损失率仅为0.71％。并将抑尘剂在模具中成膜干燥后测得其重量后，埋在土壤中历时2个月后挖出纯化干燥称重，根据公式(降解率＝(土壤掩埋前抑尘剂膜重量-土壤掩埋后抑尘剂膜重量)/土壤掩埋前抑尘剂膜重量)计算其降解率可达75％以上。
实施例2
提供一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，组分按照质量百分比包括：6％的玉米淀粉、3％的马铃薯淀粉、7％的丙烯酸、2％的氢氧化钾、2％的尿素、0.07％的引发剂过硫酸铵和0.05％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，余量为水。
参考图1，将9％的淀粉分散于水中后，加入2％的碱性物质和2％的尿素，在室温(10℃～30℃)条件下搅拌50分钟至淀粉溶解，获得透明液体；
向透明溶液加入0.07％的引发剂过硫酸铵和7％的丙烯酸，在60℃条件下搅拌充分反应60分钟后，再加入0.05％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺并在60℃条件下继续搅拌反应60分钟，得到混合溶液；
将混合溶液在65℃条件下继续搅拌反应40分钟，结束反应调节溶液pH 值为中性，得到环保型抑尘剂。
在室内密闭空间中模拟出环境被扬尘污染的情况，将制备得到的环保型抑尘剂加水稀释5倍后以雾状喷洒在环境中，用量为1.5L/m3，喷洒5小时后，测得PM2.5和PM10的抑尘率分别为63％和70％。在20m/s的风吹条件下经过24小时，测定起重量损失率仅为0.73％。在土壤中历时2个月后，其降解率可达75％以上。
实施例3
提供一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，组分按照质量百分比包括：12％的木薯淀粉、10％的丙烯酸、3％的氢氧化锂、2％的尿素、 0.1％的引发剂过硫酸铵和0.07％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，余量为水。
参考图1，将12％的淀粉分散于水中后，加入3％的碱性物质和2％的尿素，在室温(10℃～30℃)条件下搅拌60分钟至淀粉溶解，获得透明液体；
向透明溶液加入0.1％的引发剂过硫酸铵和10％的丙烯酸，在75℃条件下搅拌充分反应30分钟后，再加入0.07％的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺并在75℃条件下继续搅拌反应30分钟，得到混合溶液；
将混合溶液在80℃条件下继续搅拌反应20分钟，结束反应调节溶液pH 值为中性，得到环保型抑尘剂。
在室内密闭空间中模拟出环境被扬尘污染的情况，将制备得到的环保型抑尘剂加水稀释30倍后以雾状喷洒在环境中，用量为2.5L/m3，喷洒5小时后，测得PM2.5和PM10的抑尘率分别为64.6％和68.2％。在20m/s的风吹条件下经过24小时，测定起重量损失率仅为0.86％。在土壤中历时2个月后，其降解率可达75％以上。
本发明利用中和丙烯酸的碱性物质及尿素提前加入反应体系中，预处理淀粉，大大降低生产过程所需要的能耗，并接枝上丙烯酸单体，有效地提高
丙烯酸接枝率，再通过交联反应而获得一种可降解、无污染、成本较低的抑尘剂。
参考上式，本发明的抑尘剂，聚合物分子间的交联度会形成网状结构，能有效通过氢键吸附、捕捉、团聚扬尘颗粒，起到湿润、粘接、吸湿、防风蚀的作用，利用该产品均匀喷洒于沙土表面，待表面干燥后形成一层固化层，有效防治扬尘且效果优异，性能稳定。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本公开的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，其特征在于，组分按照质量百分比包括：6％～12％的淀粉、5％～10％的丙烯酸、1％～3％的碱性物质、1％～2％的尿素、0.04％～0.10％的引发剂和0.04％～0.07％的交联剂，余量为水。
2.根据权利要求1所述的基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾中的一种。
3.根据权利要求1所述的基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的配方，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
5.一种基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供权利要求1-4任一所述的配方；
将淀粉按照比例分散于水中后，按比例加入碱性物质和尿素，在室温条件下搅拌10～60分钟至淀粉溶解，获得透明液体；
按照比例向透明溶液加入引发剂和丙烯酸，在60～75℃条件下搅拌充分反应30～60分钟后，按照比例再加入交联剂并在60～75℃条件下继续搅拌反应30～60分钟，得到混合溶液；
将混合溶液在65～80℃条件下继续搅拌反应20～40分钟，结束反应调节溶液pH值为中性，得到环保型抑尘剂。
6.根据权利要求5所述的基于碱/尿素预处理淀粉制备环保型抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述室温为10℃～30℃。
7.一种权利要求5或6制备方法制备得到的环保型抑尘剂的应用方法，其特征在于，将环保型抑尘剂加水稀释5～30倍后以雾状喷洒在环境中。
8.根据权利要求7所述的环保型抑尘剂的应用方法，其特征在于，将环保型抑尘剂加水稀释后的用量为1.5L～2.5L/m3。
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