CN113789153B - 一种粉尘抑制剂及其制备与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉尘抑制剂及其制备与使用方法，粉尘抑制剂由以下质量百分比的组成物制得：月桂醇聚氧乙烯醚12‑20％、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯1‑3％、乙二醇0.3‑0.6％、水75‑82％、香精硫酸0.05‑0.2％、十二烷基硫酸钠1.5‑3％、卡松0.05‑0.2％。本发明提供的粉尘抑制剂由经济环保的原料制备获得，整个制备工艺简单，易操作，在较低的温度下依然保持很好的粉尘沉降的效果。

Description

一种粉尘抑制剂及其制备与使用方法

技术领域

本发明属于粉尘抑制技术领域，具体涉及一种粉尘抑制剂及其制备与使用方法。

背景技术

工业粉尘危害环境和人体健康，随着我国工业化程度加深，粉尘污染问题越发严重，粉尘主要有沙漠、公路、铁路、码头、矿山、煤场、采矿、采石、水泥厂、化工厂、火力发电厂，建设施工现场，冶炼厂，工业尾气排放等。粉尘不仅造成大量资源损失，而且污染周边环境，影响生产和生活。对于环保要求的增强，人们对粉尘的治理日益重视，对有效防尘抑尘方法需求更为迫切。

目前我国最常用的抑尘方法是生物纳膜抑尘技术、云雾抑尘技术及湿式收尘技术。

生物纳膜抑尘技术，生物纳膜是层间距达到纳米级的双电离层膜，能最大限度增加水分子的延展性，并具有强电荷吸附性；将生物纳膜喷附在物料表面，能吸引和团聚小颗粒粉尘，使其聚合成大颗粒状尘粒，自重增加而沉降；该技术的除尘率最高可达99％，但存在成本较高和技术难度较大的特点。

云雾抑尘技术是通过高压离子雾化和超声波雾化，可产生1μm～100μm的超细干雾；超细干雾颗粒细密，充分增加与粉尘颗粒的接触面积，水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞并凝聚，形成团聚物，团聚物不断变大变重，直至最后自然沉降，达到消除粉尘的目的；所产生的干雾颗粒，30％～40％粒径在2.5μm以下，对大气细微颗粒污染的防治效果明显，该方法简单，应用广泛，但难度在于水雾分子的容污能力的结合速度问题。

湿式收尘技术通过压降来吸收附着粉尘的空气，在离心力以及水与粉尘气体混合的双重作用下除尘；独特的叶轮等关键设计可提供更高的除尘效率，但因特点主要用于排放气体处理，使用范围并不广泛。

云雾抑尘技术是目前应用最广泛，成本最低的办法，但是水雾抑尘存在用水量大、效果不明显、降尘速度、工业粉尘接合能力以及水分子容污能力低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉尘抑制剂，以解决上述现有技术的不足。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种粉尘抑制剂，由以下质量百分比的组成物制得：月桂醇聚氧乙烯醚12-20％、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯1-3％、乙二醇0.3-0.6％、水75-82％、香精硫酸0.05-0.2％、十二烷基硫酸钠1.5-3％、卡松0.05-0.2％。

较佳地，所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯与月桂醇聚氧乙烯醚的比值为：1：6-20。

本发明公开了上述粉尘抑制剂的制备方法，操作步骤如下：

步骤1：将月桂醇聚氧乙烯醚溶于去离子水中，适当搅拌以加快溶解速度，并控制起泡量；

步骤2：在步骤1的液体中(为加速非离子表面活性剂溶解，可升温至40-60℃)加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，并适当调整其与月桂醇聚氧乙烯醚的比例，加入乙二醇作为溶解剂，搅拌溶解；

步骤3：添加十二烷基硫酸钠，搅拌静置；

步骤4：静置，待液体呈澄清透明后，添加香精硫酸，并补足适量去离子水，调节液体的PH值调节在6.5-7.5之间；

步骤5：最后加入卡松，搅拌至溶解。

本发明还提供了上述的粉尘抑制剂的使用方法，将粉尘抑制剂与水混合后喷洒使用，粉尘抑制剂与水的质量比为：1:300-700。

有益效果：1)本发明提供的粉尘抑制剂由经济环保的原料制备获得，整个制备工艺简单，易操作，而且对环境不产生污染；2)该环保型粉尘抑制剂与水比例混合后从喷嘴高速喷出，形成高速雾化射流，不仅提高了水雾与粉尘的结合能力，而且喷雾后地面不形成积水；3)本发明提供的粉尘抑制剂溶解在水中，在低温下的稳定性很好，较低的温度下依然保持很好的粉尘沉降的效果。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容，实施例中方法如无特殊说明均为常规方法，使用的试剂如无特殊说明均为常规市售或按常规方法配制的试剂。

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

本发明提供的一种粉尘抑制剂，由以下质量百分比的组成物制得：月桂醇聚氧乙烯醚12-20％、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯1-3％、乙二醇0.3-0.6％、水75-82％、香精硫酸0.05-0.2％、十二烷基硫酸钠1.5-3％、卡松0.05-0.2％。

进一步优化方案，所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯与月桂醇聚氧乙烯醚的比值为：1：6-20。

上述粉尘抑制剂的制备方法，其操作步骤如下：

步骤1：将月桂醇聚氧乙烯醚溶于去离子水中，适当搅拌以加快溶解速度，并控制起泡量；

步骤2：在步骤1的液体中(为加速非离子表面活性剂溶解，可升温至40-60℃)加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，并适当调整其与月桂醇聚氧乙烯醚的比例，加入乙二醇作为溶解剂，搅拌溶解；

步骤3：添加十二烷基硫酸钠，搅拌静置；

步骤4：静置，待液体呈澄清透明后，添加香精硫酸，并补足适量去离子水，调节液体的PH值调节在6.5-7.5之间；

步骤5：最后加入卡松，搅拌至溶解。

本发明粉尘抑制剂的使用方法如下：将粉尘抑制剂与水混合后喷洒使用，粉尘抑制剂与水的质量比为：1:300-700。

本发明提供的粉尘抑制剂由经济环保的原料制备获得，整个制备工艺简单，易操作，而且对环境不产生污染，对人体刺激小。该粉尘抑制剂溶解(不可直接使用)在水中后(常规比例溶液：水＝1：500，重度粉尘地区可以降低比例，可以根据现场粉尘情况采用最低1:300，最高1:700比例混合使用)与压缩空气混合后从喷嘴高速喷出，形成高速雾化射流，提高了水雾与粉尘的结合能力，降尘率是普通喷雾的十倍，利用含有的阴性离子溶剂可以提供对工业粉尘的降尘能力，比普通粉尘抑制剂提高80％的吸附效果，而且喷雾后地面不形成积水。本申请提供的抑制剂在低温下的稳定性很好，可以达到快速高效降尘的目的。本发明可应用于冶金和石化行业、采矿、工程建设、房屋建设、环境等多个行业的生产粉尘、以及排放粉尘的抑制。

月桂醇聚氧乙烯醚是一种化学物质，分子式是C58H118O24，中文同义词:α-十二烷基-ω-羟基(氧-1,2-乙二基)的聚合物、平平加O、平平加O-20、匀染剂O、月桂醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚O-20、醇醚、醇乙氧基化物，是用月桂醇与环氧乙烷经过加成反应制备月桂醇醚，是一种重要的非离子型表面活性剂。本发明中的月桂醇聚氧乙烯醚，是市面常用非离子类表面活性剂，具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶等功能，是表面活性剂中对皮肤刺激性最低的品种之一；它能与各种表面活性剂复配，降低它们的刺激性，改善产品的性能，代替AES，既能降低产品的刺激性又不增加成本。

吐温60，又名聚山梨酸酯60、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。分子式C64H126O26，柠檬色至橙色油状液体或半凝胶体，轻微特殊臭味，略带苦味。溶于水、苯胺、醋酸乙酯及甲苯，不溶于矿物油及植物油。外观：黄色至琥珀色油状液体或膏状物，羟值(KOHmg/g)：80-105；皂化值(KOHmg/g)：40-55；酸值(KOHmg/g)：≤2.0；水份(％)：≤3；HLB值：14.5。由山梨糖醇和山梨糖醇酐与硬脂酸部分酯化而成的混合物，并按每摩尔山梨糖醇及其单、双酐与20mol氧化乙烯进行缩合而成。是本发明中重要的稳定剂和分散剂，是一种非离子表面活性剂，提高该抑制剂在水中的溶解速度，以及其保持溶剂在水中稳定性。

乙二醇107-21-1是市面常用的一种产品，无色、无臭、有甜味、粘稠液体，主要用于生产合成表面活性剂溶剂，并能够降低水溶液的冰点，让产品能适应更多环境条件，提高溶液表面活性，具有较高亲水亲油特性，是常规工业产品，工业上采用氯乙醇法、环氧乙烷水合法和乙烯直接水合法。

十二烷基硫酸钠K12，又称AS，简称SDS，属阴离子表面活性剂，别名：椰油醇(或月桂醇)硫酸钠、K12、发泡剂等k12或k-12十二烷基硫酸钠。结构式CH3(CH2)11OSO3Na，分子量288.39。白色至微黄色粉末，微有特殊气体，表观密度0.25g/mL，熔点180～185℃(分解)，易溶于水，HLB值为40.无毒。性能：白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感，具有去污、乳化和优异的发泡力，是一种无毒的阴离子表面活性剂，其生物降解度>90％。工业粉尘大多数为阳离子成分，增加阴离子表面活性剂能够挺高与该类离子粉尘接合的能力，达到快速降尘的目的；pH：6.5-7.5；熔点(℃)：204-207。用月桂醇经三氧化硫磺化后中和，喷粉制得，属阴离子表面活性剂。易溶于水，与阴离子、非离子复配伍性好，泡沫丰富。抑制剂按用水量的1/500添加，喷雾所用水在工业粉尘现场是常见喷水抑尘系统的一倍以上，降尘所用时间也仅为常见喷水抑尘系统的50％不到。

香精硫酸，常用化工产品，用于作为抑制剂的气味调节，属于产品常配。

卡松，卡松是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MI)和2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮(CMI)及无机盐稳定剂的混合物，通常CMI∶MI＝3∶1。是一种优良的杀菌剂，普遍使用于各类清洗剂产品中，是抑制微生物生长的一种防腐剂。其对酵母菌、真菌、革兰氏菌、异氧菌、藻类等具有较好的抑制效果，提高产品使用寿命。

实施例1：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至6.6；加入卡松，搅拌至溶解。

实施例2：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至6.9；加入卡松，搅拌至溶解。

实施例3：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至7.3；加入卡松，搅拌至溶解。

实施例4：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至6.5；加入卡松，搅拌至溶解。

实施例5：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至7.4；加入卡松，搅拌至溶解。

实施例6：提供一种粉尘抑制剂，包括：

制备方法包括如下步骤：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量；添加吐温60，加入比例量乙二醇；添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，PH值调节至7.1；加入卡松，搅拌至溶解。

本发明提供的粉尘抑制剂由经济环保的原料制备获得，整个制备工艺简单，易操作，而且对环境不产生污染；该环保型粉尘抑制剂与水比例混合后从喷嘴高速喷出，形成高速雾化射流，不仅大大提高了水雾与粉尘的结合能力，降尘率达到80％以上(粉尘浓度62mg/m3)，而且喷雾后地面不形成积水。

本发明选用材料与其他产品不同，属于更加环保安全的溶剂，其次是重量比例比其他同类化合物高30％以上，能够大幅度提升水分子容纳粉尘的能力，是一般雾化水的十倍以上；本发明粉尘抑制剂按用水量的1/500添加，喷雾所用水量也仅为常见喷水抑尘系统的10％左右，具有节水的优势，降尘所用时间也仅为常见喷水抑尘系统的50％不到。

对比例1：提供了常用云雾除尘抑制用的水，经过处理工业用水，符合自来水标准，无添加。

对比例2：提供了一种市场常用含有清洗成分清洗剂，具有粉尘抑制能力，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量AES溶于水中，搅拌溶解，添加尼诺尔，并适当调整比例，加入例量二甲基月桂基氧化胺，二甲苯硫酸钠，再加入氯化钠，添加EDTA，添加香精硫酸，加入卡松，搅拌至溶解。

对比例3：提供了一种市场常用含有清洗成分清洗剂，具有粉尘抑制能力，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量ABS-Na溶于水中，搅拌溶解，添加尼诺尔，并适当调整比例，加入例量乙醇，搅拌，逐步添加op-10，EDTA，苯甲酸钠，香精硫酸，搅拌至溶解。

对比例4：提供了一种市场常用含有清洗成分清洗剂，具有粉尘抑制能力，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量ABS-Na溶于水中，搅拌溶解，添加尼诺尔，并适当调整比例，加入例量乙醇，搅拌，逐步添加AES，甲醛，EDTA，OP-10，香精硫酸，搅拌至溶解。

对比例5：提供了一种国标清洗剂，具有粉尘抑制能力，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量AES溶于水中，搅拌溶解，添加椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，并适当调整比例，加入例量磺酸，搅拌，逐步添加CAB，K12，氧化胺，氢氧化钠，搅拌至溶解。

对比例6：提供了一种国标洗涤剂，具有粉尘抑制能力，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量AES溶于水中，搅拌溶解，添加磺酸，并适当调整比例，加入例量6501，搅拌，逐步添加op-10，K12，搅拌，添加氯化钠，6502，氢氧化钠，增白剂，卡松搅拌至溶解。

对比例7：提供了一种粉尘抑制剂，所述粉尘抑制剂，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量，添加吐温60，加入比例量乙二醇，添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，注意PH值调节至6.5至7.5，加入卡松，搅拌至溶解。

对比例8：提供了一种粉尘抑制剂，所述粉尘抑制剂，以重量份计，包括：

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制备方法如下：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量，添加吐温60，加入比例量乙二醇，添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，注意PH值调节至6.5至7.5，加入卡松，搅拌至溶解。

对比例9：提供了一种粉尘抑制剂，所述粉尘抑制剂，以重量份计，包括：

制备方法如下：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量，添加吐温60，加入比例量乙二醇，添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，注意PH值调节至6.5至7.5，加入卡松，搅拌至溶解。

对比例10：提供了一种粉尘抑制剂，所述粉尘抑制剂，以重量份计，包括：

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制备方法如下：将适量月桂醇聚氧乙烯醚溶于水中，搅拌溶解，减少起泡量，添加吐温60，加入比例量乙二醇，添加K12(十二烷基硫酸钠)，搅拌，增添水量，添加香精硫酸，注意PH值调节至6.5至7.5，加入卡松，搅拌至溶解。调制后溶液发现沉淀物，不可溶解。

性能评价——粉尘抑制性能测试

粉尘浓度测试仪：ZH01-B，是一款通过激光散射原理、采用泵吸采样制造的粉尘检测仪，主要检测空气中悬浮的颗粒物，数据输出为浓度重量模式。

对本发明提供的实施例和对比例分别进行20℃和0℃下的粉尘抑制性能测试，具体操作如下：在工业粉尘现场，粉尘飞扬，常规粉尘测试仪粉尘浓度测量仪中的示数达到350mg/m³，各实施例、对比例粉尘抑制药剂均按照1:500比例溶解于水中，采用小于30微米喷头后，喷撒现场，喷撒十分钟，待雾气自然降尘，静置10分钟，测试试验后的粉尘浓度。观察地面是否形成积水，积水程度的多少以“+”来表示，“+”越多，积水越严重，同时观察粉尘地面结团情况，程度以“+”来表示，“+”越多结合粉团颗粒越大。

表一：性能测试表

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由表一可以看出：本发明提供的抑制剂具有很好的降尘效果，在低温下的稳定性也很好；而且通过对比发现，非离子表面活性剂含量过高，容易造成结团现象，且存在不可溶解问题，且在低温环境下性能状态变化太大，溶解剂和分散剂含量过低或过高会引发溶剂溶解问题，出现性能偏差加大等问题，阴离子表面活性剂含量过高会引起PH值变化，PH值过低会导致抑制效果变差。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种粉尘抑制剂，其特征在于，由以下质量百分比的组成物制得：月桂醇聚氧乙烯醚12-20%、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯1-3%、乙二醇0.3-0.6%、水75-82%、香精硫酸0.05-0.2%、十二烷基硫酸钠1.5-3%、卡松0.05-0.2%；所述香精硫酸为一种化工产品，用作抑制剂的气味调节。

2.如权利要求1所述的粉尘抑制剂，其特征在于：所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯与月桂醇聚氧乙烯醚的比值为：1：6-20。

3.如权利要求1或2所述的粉尘抑制剂的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：

步骤1：将月桂醇聚氧乙烯醚溶于去离子水中，适当搅拌以加快溶解速度，并控制起泡量；

步骤2：在步骤1的液体中加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，并适当调整其与月桂醇聚氧乙烯醚的比例，加入乙二醇作为溶解剂，搅拌溶解；

步骤3：添加十二烷基硫酸钠，搅拌静置；

步骤4：静置，待液体呈澄清透明后，添加香精硫酸，并补足适量去离子水，调节液体的PH值调节在6.5-7.5之间；

步骤5：最后加入卡松，搅拌至溶解。

4.如权利要求1或2所述的粉尘抑制剂的使用方法，其特征在于：将粉尘抑制剂与水混合后喷洒使用，粉尘抑制剂与水的质量比为：1:300-700。