CN112126409A - 一种秸秆利用降解型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种秸秆利用降解型抑尘剂，其包括以下重量份的组分，水9900‑10000份、异构十三醇聚氧乙烯醚30‑40份、羟乙基纤维素25‑35份、羟丙基甲基纤维素2‑4份以及吸水树脂4‑6份。本发明还涉及该抑尘剂的制备方法，本发明制得的抑尘剂在生产过程中，不产生“三废”，且其主料可从秸秆中提取，为秸秆综合利用提供了新方向。

Description

一种秸秆利用降解型抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于抑尘剂技术领域，具体涉及一种秸秆利用的降解型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

扬尘污染作为大气污染的重要推手之一，对居民的正常出行、生产生活带来极大的困扰，同时扬尘具有点多、面多、线长的特点，撒水抑尘、遮盖法抑尘等常用的抑尘手段收效甚微，抑尘剂基于其抑尘周期长且使用简便的特点在控制扬尘方面效果显著，但传统的抑尘剂由于含有一定的无机盐类吸湿剂具有一定的腐蚀作用，同时喷洒之后形成的覆盖层不易降解，易对环境造成二次污染。因此开发一种绿色环保可降解的抑尘剂具有重要意义。

我国作为农业大国，每年可生产7亿多吨秸秆，目前植物秸秆的综合利用途径较为单一，主要作为秸秆饲料使用，消耗量较小，每年的夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓烈的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。因此拓宽植物秸秆的利用途径对防治秸秆焚烧及提高秸秆的综合再利用率有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种秸秆利用降解型抑尘剂，该抑尘剂在生产过程中，不产生“三废”，且其主料可从秸秆中提取，为秸秆综合利用提供了新方向。

为实现上述目的，本发明的技术方案为，其包括以下重量份的组分，水9900-10000份、异构十三醇聚氧乙烯醚30-40份、羟乙基纤维素25-35份、羟丙基甲基纤维素2-4份以及吸水树脂4-6份。

进一步地，其包括以下重量份的组分，羟乙基纤维素质量浓度为30份、吸水树脂质量浓度为5份、羟丙基甲基纤维素质量浓度为2.5份、异构十三醇聚氧乙烯醚质量浓度35份，水9927.5份。

进一步地，所述吸水树脂为聚丙烯酸钠。

进一步地，所述羟乙基纤维素的制备方法包括以下步骤，

S1将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

S2对反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份和1000份的液碱、环氧丙烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟乙基纤维素。

进一步地，步骤S1中，纤维素粉碎后，过筛80-100目；步骤S2中，反应釜抽真空时真空度为9Mpa。

进一步地，所述羟丙基甲基纤维素的制备方法包括以下步骤，

（1）将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

（2）将反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份、1200份和1000份液碱、环氧丙烷、氯甲烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟丙基甲基纤维素。

进一步地，步骤（1）中，纤维素粉碎后，过筛80目或100目；步骤（2）中，反应釜抽真空的真空度为9Mpa。

进一步地，所述纤维素的提取方法为：其包括以下步骤，

步骤1：将植物秸秆粉碎成秸秆粉末后放入反应容器中；

步骤2：向步骤1的反应容器中依次加入质量分数为18%的氢氧化钠溶液，水和助剂，搅拌均匀后，在170℃温度，压力0.72MPa下保温2.5h ，过滤得到的固体为纤维素；

进一步地，步骤1中将植物秸秆粉碎成秸秆粉末，过筛80目；

步骤2中秸秆粉末和氢氧化钠溶液的质量比为10:1；

秸秆粉末和水的质量比为1:5；

助剂的添加量是过筛前秸秆粉末质量的1‰；所述助剂为结壳剂。

还包括步骤3，所述步骤3为将步骤2向过滤出纤维素剩余的液体中，加入剩余液体总质量1-1.5%的木质素沉淀剂，加温到80-85℃，搅拌0.5h，沉淀后，经离心分离，转速12000-15000r/min，10-20分钟，分离得到的固体经洗涤后得为高纯木质素，液体为高纯的半纤维素。

进一步地，将原料组分在预设比例混合后，形成混合溶液，将所述混合溶液的pH值调整为6-8后，升温至50℃，搅拌下至完全溶解。

本发明积极效果如下：

（1）本发明中提供了一种不仅能够有效抑制扬尘污染，而且完全可生物降解的无毒、无害、无二次污染的秸秆利用的降解型抑尘剂及制备方法，是一种绿色产品，同时由于其核心原材料来源于植物秸秆，为防治植物秸秆焚烧以及秸秆综合利用提供了新方向。

（2）本发明提供了一种用植物秸秆纤维素代替精制棉制得高保水、特低黏度的纤维素醚类衍生物羟乙基纤维素及羟丙基甲基纤维素的制备方法。它制备方法简单，操作步骤少，工序合理，制备的过程中无需对反应物进行水洗与调酸的等步骤，节省人力和原料成本，更有效地满足了工业上对羟丙基甲基纤维素低精度、大批量、高效率的要求。是一种新型绿色无污染的新材料。

（3）本发明提供了一种植物秸秆无污染零排放提取纤维素工艺，提取得到的纤维素用于制备抑尘剂的原材料，木质素再经炭化、洗涤、烘干得到高纯炭粉，半纤维素发酵制备生物肥料，整个过程不产生“三废”，是零排放清洁工艺技术。

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，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

本发明提供了一种秸秆利用降解型抑尘剂，其包括以下重量份的组分，羟乙基纤维素质量浓度为30份、吸水树脂质量浓度为5份、羟丙基甲基纤维素质量浓度为2.5份、异构十三醇聚氧乙烯醚质量浓度35份，水9927.5份。所述吸水树脂为聚丙烯酸钠。

所述羟乙基纤维素的制备方法包括以下步骤，

S1将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

S2对反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份和1000份的液碱、环氧丙烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟乙基纤维素。

进一步地，得到羟乙基纤维素，再经过除杂，得到纯度更高的羟乙基纤维素。除杂过程为将羟乙基纤维素粗品经导料管导出、风机除杂质，风机加热后可以使羟乙基纤维素中的易挥发的气体直接挥发脱离。

步骤S1中，纤维素粉碎后，过筛80目，可以使粉料的颗粒控制在较为容易反应的范围内，提高反应时的充分性。步骤S2中，反应釜抽真空时真空度为9Mpa。

所述羟丙基甲基纤维素的制备方法包括以下步骤，

（1）将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

（2）将反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份、1200份和1000份液碱、环氧丙烷、氯甲烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟丙基甲基纤维素。

进一步地，对得到羟丙基甲基纤维素，进行除杂后，得到纯度更高的羟丙基甲基纤维素。除杂过程为将羟丙基甲基纤维素粗品经导料管导出、风机除杂质，风机加热后可以使羟丙基甲基纤维素粗品中的易挥发的气体直接挥发脱离。

步骤（1）中，纤维素粉碎后，过筛80目；步骤（2）中，反应釜抽真空的真空度为9Mpa。

所述纤维素的提取方法为：其包括以下步骤，

步骤1：将植物秸秆粉碎成秸秆粉末后放入反应容器中；

步骤2：向步骤1的反应容器中依次加入质量分数为18%的氢氧化钠溶液，水和助剂，搅拌均匀后，在170℃温度，压力0.72MPa下保温2.5h ，过滤，经多道逆流洗涤后，得到的固体为纤维素；

步骤1中将植物秸秆粉碎成秸秆粉末，过筛80目；

步骤2中秸秆粉末和氢氧化钠溶液的质量比为10:1；

秸秆粉末和水的质量比为1:5；

助剂的添加量是过筛前秸秆粉末质量的1‰；所述助剂为结壳剂，结壳剂不限种类，为市售常规产品。

还包括步骤3，所述步骤3为将步骤2向过滤出纤维素剩余的液体中，加入剩余液体总质量1-1.5%的木质素沉淀剂，加温到80-85℃，搅拌0.5h，沉淀后，经离心分离，转速12000-15000r/min，10-20分钟，固体经多道洗涤后得为高纯木质素，液体为高纯的半纤维素。所述木质素沉淀剂为本领域技术人员所认识的常规木质素沉淀常用的絮凝剂。所述多道洗涤过程为现有技术的常规工序。

本发明还提供了一种上述抑尘剂的制备方法，该制备方法为将原料组分在预设比例混合后，形成混合溶液，将所述混合溶液的pH值调整为6-8后，升温至50℃，搅拌下至原料完全溶解。可以进一步通过过滤去除残余固体。

实施例2

本实施例2和实施例1的区别在于，本发明实施例2提供了一种秸秆利用降解型抑尘剂，其包括以下重量份的组分，水9900份、异构十三醇聚氧乙烯醚30份、羟乙基纤维素35份、羟丙基甲基纤维素2份以及吸水树脂6份。所述吸水树脂为聚丙烯酸钠。

制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例3和实施例1的区别在于，本发明实施例3提供了一种秸秆利用降解型抑尘剂，其包括以下重量份的组分，水10000份、异构十三醇聚氧乙烯醚40份、羟乙基纤维素25份、羟丙基甲基纤维素4份以及吸水树脂4份。所述吸水树脂为聚丙烯酸钠。

制备方法同实施例1。

制备方法同实施例1。羟丙基甲基纤维素的制备方法中，步骤（1）中，过筛100目，可以使粉料的颗粒控制在较为容易反应的范围内，提高反应时的充分性。

本发明整个过程不产生“三废”，是零排放清洁工艺技术。本发明提供了一种不仅能够有效的抑制扬尘飞扬，而且完全可生物降解的抑尘剂及制备方法，同时由于其核心原材料来源于植物秸秆，为秸秆综合利用提供了新方向。

对实施例1得到的抑尘剂进行测试，得到该抑尘剂:(1)黏度为106.3mPa·s、PH值为7.23、表面张力为49.29 mN/m、固含量为0.71%、密度为1.030g/cm³。

(2)具备良好的吸湿放湿性能，喷洒十天时间内的含水率平均值为4.88%；固化层性能良好，表干时间为4h，实干时间为7h形成质密坚硬的外壳，固结层强度为77.62kpa。

(3)具有良好的抗风蚀性能，其质量损失率小于5%；抗雨蚀性能良好，喷洒量增大，抗雨蚀性也在增强.

(4)良好的抗冻溶效果，经过四次冻融循环，壳体强度从77.62kpa降低到67.52kpa，无明显的破损和裂缝。

(5)通过现场应用试验，喷洒抑尘剂之后能有效的抑制扬尘，从而降低空气中的PM2.5和PM10，对PM2.5的去除率为10.31%，对PM10的去除率为14%。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：其包括以下重量份的组分，水9900-10000份、异构十三醇聚氧乙烯醚30-40份、羟乙基纤维素25-35份、羟丙基甲基纤维素2-4份以及吸水树脂4-6份。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：

其包括以下重量份的组分，羟乙基纤维素质量浓度为30份、吸水树脂质量浓度为5份、羟丙基甲基纤维素质量浓度为2.5份、异构十三醇聚氧乙烯醚质量浓度35份，水9927.5份。

3.根据权利要求1所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：所述吸水树脂为聚丙烯酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：所述羟乙基纤维素的制备方法包括以下步骤，

S1将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

S2对反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份和1000份的液碱、环氧丙烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟乙基纤维素。

5.根据权利要求4所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：步骤S1中，纤维素粉碎后，过筛80-100目；步骤S2中，反应釜抽真空时真空度为9Mpa。

6.根据权利要求1所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素的制备方法包括以下步骤，

（1）将重量份为1400份纤维素粉碎后放入反应釜中；

（2）将反应釜抽真空后，加入重量份分别为1100份、920份、1200份和1000份液碱、环氧丙烷、氯甲烷和二甲醚，混合均匀，在40℃下反应2.5h后，固液分离后得到羟丙基甲基纤维素。

7.根据权利要求6所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：步骤（1）中，纤维素粉碎后，过筛80目或100目；步骤（2）中，反应釜抽真空的真空度为9Mpa。

8.根据权利要求4或6所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：所述纤维素的提取方法为：其包括以下步骤，

步骤1：将植物秸秆粉碎成秸秆粉末后放入反应容器中；

步骤2：向步骤1的反应容器中依次加入质量分数为18%的氢氧化钠溶液，水和助剂，搅拌均匀后，在170℃温度，压力0.72MPa下保温2.5h ，过滤得到的固体为纤维素。

9.根据权利要求8所述的一种秸秆利用降解型抑尘剂，其特征在于：步骤1中将植物秸秆粉碎成秸秆粉末，过筛80目；

步骤2中秸秆粉末和氢氧化钠溶液的质量比为10:1；

秸秆粉末和水的质量比为1:5；

助剂的添加量是过筛前秸秆粉末质量的1‰；所述助剂为结壳剂;

还包括步骤3，所述步骤3为将步骤2向过滤出纤维素剩余的液体中，加入剩余液体总质量1-1.5%的木质素沉淀剂，加温到80-85℃，搅拌0.5h，沉淀后，经离心分离，转速12000-15000r/min，10-20分钟，分离得到的固体经洗涤后得为高纯木质素，液体为高纯的半纤维素。

10.权利要求1-9任一项所述的抑尘剂的制备方法，其特征在于：将原料组分在预设比例混合后，形成混合溶液，将所述混合溶液的pH值调整为6-8后，升温至50℃，搅拌下至完全溶解。