CN113583630A - 一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,属于碳材料石墨烯与固尘剂的交叉技术领域,可解决现有固尘剂的降解、环保和固尘效果难以同时优化的问题,首先,设计合成一种可化学交联氧化面粉中蛋白的多臂交联剂,其次,对含有可降解蛋白和淀粉的面粉进行氧化改性,得到水溶性稳定好的氧化面粉,最后,将上述自制交联剂、氧化面粉加入水中溶解,而后依次加入PVA、石墨烯和硼酸,通过机械搅拌均匀,形成一种石墨烯基可降解高强固尘剂。相对传统固尘剂,不仅绿色环保,固尘效果好,且含有的石墨烯和硼酸对土壤具有优异的改良效果和肥效,同时制造成本低,制备过程简单,易于工业化生产和规模化推广。
Description
技术领域
本发明属于碳材料石墨烯与固尘剂的交叉技术领域,具体涉及一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法。
背景技术
近年来,各国在固尘粉尘治理是当前大气污染防治的一项重要课题,很多粉尘问题都源于人为排放,如建筑施工工地扬尘、矿山开采扬尘、道路运输扬尘、工业生产扬尘等。水力降尘固尘是目前最常见、最简便的除尘方法,但是水的表面张力大、对粉尘的浸润效果差,而且易挥发,因此单纯依靠洒水固尘效率较很低、而且作用时间很短,难以满足当前环保的需要。目前主要还是采用绿色“密目网”来防止扬尘,但是,该类型“密目网”多为不可降解材料,给环境带来二次污染,且“密目网”在风比较大环境中难以固定,对周围实施和设备带来危险。
最近,开发出固尘剂,喷洒于裸土表面后,可迅速与砂土结合并固化成一层半永久的防尘壳,抑制尘土飘散,防尘效果可达90%以上,固尘效果要远远强于密目网,经8级风吹尘测试,完全不起尘,因而固尘剂成为未来防止扬尘的最有效方法。目前关于固尘剂已有一些研究和报道,如CN200810057756.4以硅胶为主要原料制备固尘剂,为了提高固尘效果,硅胶在原料中的比例在百分之八十以上,但是该固尘剂存在降解困难的问题;CN201110160998.8以天然乳胶、天然植物纤维、丙三醇、表面活性剂及水制备抑尘剂,成本较高,同样存在难降解的问题。综上所述,现有固尘剂还存在降解、环保和固尘效果难以同时优化的问题。
发明内容
本发明针对现有固尘剂存在降解、环保和固尘效果难以同时优化的问题,提供一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法。
本发明采用如下技术方案:
一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,包括如下步骤:
第一步,氧化面粉交联剂的制备
以1,6-己二醇缩水甘油醚和三乙烯四胺为原料,添加到三颈烧瓶中并连续搅拌,而后在搅拌条件下,升温至60℃ 并保持30min,得到氧化面粉交联剂;
第二步,氧化面粉的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入水和面粉搅拌均匀,得到面粉水分散溶液,而后加入H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温,得到氧化面粉;
第三步,石墨烯基可降解高强固尘剂浆料的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入水和PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,得到PVA水溶液,加入氧化面粉,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入氧化面粉交联剂、石墨烯、硼酸后,机械搅拌0.5h后,即可得到石墨烯基可降解高强固尘剂的浆料;
第四步,石墨烯基可降解高强固尘剂的制备
将石墨烯基可降解高强固尘剂浆料通过加入水调配固含量,得到石墨烯基可降解高强固尘剂水分散溶液,而后加入碱性玫瑰精,在室温下机械搅拌1h,即可得到绿色的石墨烯基可降解高强固尘剂。
第一步中所述1,6-己二醇缩水甘油醚和三乙烯四胺质量比为10:0.5~2。
第二步中所述面粉水分散溶液的质量浓度为5-40%,面粉与双氧水的质量比为100:2~10。
第三步中所述PVA水溶液的质量浓度为5-15%,PVA与氧化面粉的质量比为100:20~50。
第三步中所述氧化面粉和氧化面粉交联剂的质量比为100:2~5,PVA与硼酸的质量比为100:2~10,PVA与石墨烯的质量比为100:0.5~2.0。
第四步中所述水分散溶液调配固含量为0.1~5%,碱性玫瑰精的加入量为水溶液固含量的1~5%。
本发明的有益效果如下:
本发明制备了一种新型“石墨烯基可降解高强固尘剂”,由低成本、绿色环保的可降解材料为主要成分(如面粉、PVA),同时结合交联剂(如硼酸、多臂交联剂)和加强剂(石墨烯)来提高固尘效果,更重要的是加入的低含量石墨烯和硼酸可以有效提高土壤肥效。相对现有固尘剂,新设计的固尘剂不仅绿色环保、可降解、固尘效果好,且不仅不会带来二次污染,对土壤有利。
具体实施方式
一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,包括如下步骤:
第一步,氧化面粉交联剂的制备
以1,6-己二醇缩水甘油醚和三乙烯四胺为原料,添加到三颈烧瓶中并连续搅拌,而后在搅拌条件下,升温至60℃ 并保持30min,得到氧化面粉交联剂;
第二步,氧化面粉的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入水和面粉搅拌均匀,得到面粉水分散溶液,而后加入H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温,得到氧化面粉;
第三步,石墨烯基可降解高强固尘剂浆料的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入水和PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,得到PVA水溶液,加入氧化面粉,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入氧化面粉交联剂、石墨烯、硼酸后,机械搅拌0.5h后,即可得到石墨烯基可降解高强固尘剂的浆料;
第四步,石墨烯基可降解高强固尘剂的制备
将石墨烯基可降解高强固尘剂浆料通过加入水调配固含量,得到石墨烯基可降解高强固尘剂水分散溶液,而后加入碱性玫瑰精,在室温下机械搅拌1h,即可得到绿色的石墨烯基可降解高强固尘剂。
实施例1
将20g的1,6-己二醇缩水甘油醚和2.0g三乙烯四胺添加到三颈烧瓶中并连续搅拌。升温至60℃,在搅拌条件下反应30分钟。 在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入200ml水和20g面粉搅拌均匀,而后加入10.0g H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温。
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入200ml水和15.0g PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,加入40ml的氧化面粉水溶液,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入0.2g氧化面粉交联剂、0.3g石墨烯和1.0g硼酸后,机械搅拌0.5h后,加入300ml水机械搅拌0.5h后,加入6g性玫瑰精,继续在室温下机械搅拌1.0h,即可得到绿色石墨烯基可降解高强固尘剂样品1。
实施例2
将10g的1,6-己二醇缩水甘油醚和2.0g三乙烯四胺添加到三颈烧瓶中并连续搅拌。升温至60℃,在搅拌条件下反应30分钟。 在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入200ml水和20g面粉搅拌均匀,而后加入10.0g H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温。
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入200ml水和15.0g PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,加入40ml的氧化面粉水溶液,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入0.2g氧化面粉交联剂、0.3g石墨烯和1.0g硼酸后,机械搅拌0.5h后,加入300ml水机械搅拌0.5h后,加入6g性玫瑰精,继续在室温下机械搅拌1.0h,即可得到绿色石墨烯基可降解高强固尘剂样品2。
实施例3
将20g的1,6-己二醇缩水甘油醚和2.0g三乙烯四胺添加到三颈烧瓶中并连续搅拌。升温至60℃,在搅拌条件下反应30分钟。 在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入200ml水和20g面粉搅拌均匀,而后加入10.0g H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温。
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入200ml水和10.0g PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,加入40ml的氧化面粉水溶液,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入0.2g氧化面粉交联剂、0.3g石墨烯和1.0g硼酸后,机械搅拌0.5h后,加入300ml水机械搅拌0.5h后,加入6g性玫瑰精,继续在室温下机械搅拌1.0h,即可得到绿色石墨烯基可降解高强固尘剂样品3。
实施例4
将20g的1,6-己二醇缩水甘油醚和2.0g三乙烯四胺添加到三颈烧瓶中并连续搅拌。升温至60℃,在搅拌条件下反应30分钟。 在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入200ml水和20g面粉搅拌均匀,而后加入10.0g H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温。
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入200ml水和15.0g PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,加入40ml的氧化面粉水溶液,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入0.2g氧化面粉交联剂、0.5g石墨烯和2.0g硼酸后,机械搅拌0.5h后,加入300ml水机械搅拌0.5h后,加入6g性玫瑰精,继续在室温下机械搅拌1.0h,即可得到绿色石墨烯基可降解高强固尘剂样品4。
实施例5
将20g的1,6-己二醇缩水甘油醚和2.0g三乙烯四胺添加到三颈烧瓶中并连续搅拌。升温至60℃,在搅拌条件下反应30分钟。 在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入200ml水和20g面粉搅拌均匀,而后加入10.0g H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温。
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入200ml水和15.0g PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,加入40ml的氧化面粉水溶液,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入0.2g氧化面粉交联剂、0.5g石墨烯和2.0g硼酸后,机械搅拌0.5h后,加入300ml水机械搅拌0.5h后,加入6g性玫瑰精,继续在室温下机械搅拌1.0h,即可得到绿色石墨烯基可降解高强固尘剂样品5。
表1. 不同配方的固尘剂的性能
Claims (6)
1.一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步,氧化面粉交联剂的制备
以1,6-己二醇缩水甘油醚和三乙烯四胺为原料,添加到三颈烧瓶中并连续搅拌,而后在搅拌条件下,升温至60℃并保持30min,得到氧化面粉交联剂;
第二步,氧化面粉的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中加入水和面粉搅拌均匀,得到面粉水分散溶液,而后加入H2O2,反应温度升至60℃,保温氧化0.3h,随后继续升温至85℃,保温氧化1.0h,氧化完毕冷却室温,得到氧化面粉;
第三步,石墨烯基可降解高强固尘剂浆料的制备
在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的装置中,加入水和PVA,升温至70℃,机械搅拌溶解后,得到PVA水溶液,加入氧化面粉,升温至80℃,机械搅拌0.5h后,冷却至室温,依次加入氧化面粉交联剂、石墨烯、硼酸后,机械搅拌0.5h后,即可得到石墨烯基可降解高强固尘剂的浆料;
第四步,石墨烯基可降解高强固尘剂的制备
将石墨烯基可降解高强固尘剂浆料通过加入水调配固含量,得到石墨烯基可降解高强固尘剂水分散溶液,而后加入碱性玫瑰精,在室温下机械搅拌1h,即可得到绿色的石墨烯基可降解高强固尘剂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:第一步中所述1,6-己二醇缩水甘油醚和三乙烯四胺质量比为10:0.5~2。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:第二步中所述面粉水分散溶液的质量浓度为5~40%,面粉与双氧水的质量比为100:2~10。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:第三步中所述PVA水溶液的质量浓度为5~15%,PVA与氧化面粉的质量比为100:20~50。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:第三步中所述氧化面粉和氧化面粉交联剂的质量比为100:2~5,PVA与硼酸的质量比为100:2~10,PVA与石墨烯的质量比为100:0.5~2.0。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯基可降解高强型固尘剂的制备方法,其特征在于:第四步中所述水分散溶液调配固含量为0.1~5%,碱性玫瑰精的加入量为水溶液固含量的1~5%。
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