CN114381235A - 一种高效环保生物复合抑尘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效环保生物复合抑尘剂及其制备方法，复合抑尘剂包括绿藻提取物、植物胶、植物油、改性淀粉、表面活性剂和乳化剂等组分。制备时先将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于35～45℃、5～10MPa的条件下均化10～20min，再将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于30～35℃、5～10MPa的条件下均化10～20min，即得。本发明中的抑尘剂组分均为天然物质，无腐蚀、可降解，对环境友好，不会造成二次污染。并且，由于抑尘剂中不含有化学成分，使用后对人体和植物无任何毒害，可在任何场合使用。
Description
技术领域
本发明属于抑尘剂技术领域，具体涉及一种高效环保生物复合抑尘剂及其制备方法。
背景技术
空气是人类赖以生存的一大因素，空气中有大量飘尘、灰尘、以及微细粒子，带有很多细菌、病菌。人需要呼吸空气以维持生命，一个成年人每天呼吸大约2万多次，吸入空气达15至20立方米。因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。
近年来，在“坚决打好蓝天保卫战”的过程中，抑尘剂控制粉尘浓度的技术被广泛采用；人们开始使用道路抑尘剂来控制可吸入的颗粒物，降低可吸入颗粒物的浓度，加快改善空气质量。但是，随着抑尘剂技术的广泛应用，生态环境对抑尘剂要求更加严苛——绿色环保。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种高效环保生物复合抑尘剂及其制备方法，以实现在抑尘的同时不会造成环境二次污染的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种高效环保生物复合抑尘剂，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物10～20份，植物胶5～10份，植物油3～6份，改性淀粉3～6份，表面活性剂1～3份和乳化剂1～3份。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，本发明中的高效环保生物复合抑尘剂，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物15份，植物胶8份，植物油5份，改性淀粉4份，表面活性剂2份和乳化剂2份。
本发明采取上述技术方案的有益效果是：本发明中的抑尘剂以绿藻提取物、植物胶、植物油、改性淀粉等作为主要组分，这些组分均从植物中获取，对环境友好，由于未引入化学成分，使用后不会对环造成二次污染。
抑尘剂中的绿藻提取物主要成分为绿藻多糖，绿藻多糖中的糖类含有较多的羧基和羟基等亲水基团，具有良好的吸水性能，可以起到渗透、吸湿的作用，结合其余几种组分，可在形成质地柔软且稳定的软化膜，能够有效防止粉尘的扩散。同时，绿藻多糖还具有良好的絮凝吸附作用，可以对空气中的微小可以进行吸附，进一步提升抑尘效果。
抑尘剂中的植物胶具有良好的黏性，其不仅可以使抑尘剂中的其余组分在粉尘源表面牢固附着，形成稳定的抑尘薄膜，而且可以对空气中的粉尘进行黏附，提升抑尘剂的抑尘效果。
抑尘剂中的植物油具有良好的吸湿和保湿性能，与绿藻提取物协同作用，可以提升抑尘剂的成膜性能和抑尘效果。另外，植物油中含有较多的植物多酚，植物多酚可以作为交联剂，促进改性淀粉的交联，形成稳定的空间网络结构。交联后的改性淀粉与绿藻多糖和植物胶共同作用，在粉尘源表面形成抑尘薄膜，能够在较长时间内抑制粉尘的扩散。
抑尘剂中所用淀粉为改性淀粉，相比普通淀粉，改性淀粉具有更好的耐水、吸附等性能，其与其余组分共同作用，可以提升所形成抑尘膜的综合性能。
进一步，所述绿藻提取物经过以下步骤制得：
S1：将新鲜绿藻与15～25％(v/v)的乙醇溶液按1g:5～8ml的料液比混合，再将混合物制成浆液，然后向浆液中加入纤维素酶和果胶酶，于室温下酶解6～12h，得酶解物；
S2：将酶解液与15～25wt％的柠檬酸溶液按1:1～2的体积比混合，在35～40℃下以50～60kHz的频率超声处理15～30min，随后离心，分离上清液和沉淀；
S3：将分离后的上清液浓缩至体积不在变化，即得。
本发明采取上述进一步技术方案的有益效果是：本发明在对绿藻进行提取时，以乙醇溶液作为提取液，再结合纤维素酶和果胶酶，绿藻内的有效成分可以快速溶出。
在对绿藻进行酶解后，继续用柠檬酸溶液结合超声对酶解后的酶解液进行处理，一方面，能够使绿藻细胞质中的绿藻多糖能够较好地被分离至提取液中，以提高后续制备得到的绿藻提取物中的绿藻多糖的含量，另一方面，通过柠檬酸来对绿藻多糖进行提取，所得提取物中残留有低含量的柠檬酸盐，能够对绿藻提取物起到防腐和保鲜作用。
进一步，植物胶为田菁胶、瓜尔胶、胡麻胶和香豆胶中的至少一种。
进一步，植物油为茶籽油、棕榈油、亚麻籽油和橄榄油中的至少一种。
进一步，改性淀粉经过以下步骤制得：
S1：将可溶性淀粉制成30～35wt％的淀粉乳，并调节其pH为8～10；
S2：向淀粉乳中加入次氯酸钠，拌匀后于室温下反应4～6h；
S3：将S2反应后的混合物的pH值调节至6～7，然后抽滤，并用乙醇对抽滤后的淀粉进行洗涤，再干燥，即得。
进一步，表面活性剂为海藻酸钠。
进一步，乳化剂为蔗糖酯或大豆磷脂。
本发明还公开了一种高效环保生物复合抑尘剂的制备方法，制备方法包括以下步骤：
S1：将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于35～45℃、5～10MPa下均化10～20min；
S2：将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于30～35℃、5～10MPa下均化10～20min，即得。
制备方法字在上述技术方案的基础上，还可以做如下进一步的改进。
进一步，S1中均化温度为40℃，均化压力为8MPa，均化时间为15min；S2中均化温度为30℃，均化压力为6MPa，均化时间为15min。
本发明的有益效果是：
1.本发明中的抑尘剂组分均为天然物质，无腐蚀、可降解，对环境友好，不会造成二次污染。并且，由于抑尘剂中不含有化学成分，使用后对人体和植物无任何毒害，可在任何场合使用。
2.本发明中的抑尘剂各组分相互配合，可以在粉尘源表面形成膜层，能够有效抑制粉尘的扩散，所形成的膜层稳定性良好，可在较长时间内发挥作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种高效环保生物复合抑尘剂，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物15份，植物胶8份，植物油5份，改性淀粉4份，表面活性剂2份和乳化剂2份。其中，植物胶为瓜尔胶，植物油为茶籽油，表面活性剂为海藻酸钠，乳化剂为蔗糖酯。
绿藻提取物经过以下步骤制得：
S1：将新鲜绿藻与20％(v/v)的乙醇溶液按1g:6ml的料液比混合，再将混合物制成浆液，然后向浆液中加入纤维素酶和果胶酶，于室温下酶解8h，得酶解物；所加入的纤维素酶和果胶酶质量相等，均占新鲜绿藻质量的0.1％；
S2：将酶解液与20wt％的柠檬酸溶液按1:1的体积比混合，在37℃下以55kHz的频率超声处理20min，随后离心，分离上清液和沉淀；
S3：将分离后的上清液浓缩至体积不在变化，即得。
改性淀粉经过以下步骤制得：
S1：将可溶性淀粉制成30wt％的淀粉乳，并调节其pH为9；
S2：向淀粉乳中加入次氯酸钠，拌匀后于室温下反应5h；所加入的次氯酸钠占可溶性淀粉质量的10％；
S3：将S2反应后的混合物的pH值调节至6，然后抽滤，并用乙醇对抽滤后的淀粉进行洗涤，再干燥，即得。
本实施例中的高效环保生物复合抑尘剂经过以下步骤制得：
(1)将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于40℃、8MPa的条件下均化15min；
(2)将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于30℃、6MPa的条件下均化15min，即得。
实施例2
一种高效环保生物复合抑尘剂，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物10份，植物胶10份，植物油3份，改性淀粉6份，表面活性剂1份和乳化剂3份。其中，植物胶为胡麻胶，植物油为棕榈油，表面活性剂为海藻酸钠，乳化剂为大豆磷脂。
绿藻提取物经过以下步骤制得：
S1：将新鲜绿藻与15％(v/v)的乙醇溶液按1g:5ml的料液比混合，再将混合物制成浆液，然后向浆液中加入纤维素酶和果胶酶，于室温下酶解6h，得酶解物；所加入的纤维素酶和果胶酶质量相等，均占新鲜绿藻质量的0.1％；
S2：将酶解液与15wt％的柠檬酸溶液按1:1的体积比混合，在37℃下以50kHz的频率超声处理30min，随后离心，分离上清液和沉淀；
S3：将分离后的上清液浓缩至体积不在变化，即得。
改性淀粉经过以下步骤制得：
S1：将可溶性淀粉制成35wt％的淀粉乳，并调节其pH为8；
S2：向淀粉乳中加入次氯酸钠，拌匀后于室温下反应4h；所加入的次氯酸钠占可溶性淀粉质量的10％；
S3：将S2反应后的混合物的pH值调节至7，然后抽滤，并用乙醇对抽滤后的淀粉进行洗涤，再干燥，即得。
本实施例中的高效环保生物复合抑尘剂经过以下步骤制得：
(1)将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于35℃、10MPa的条件下均化10min；
(2)将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于35℃、10MPa的条件下均化10min，即得。
实施例3
一种高效环保生物复合抑尘剂，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物20份，植物胶5份，植物油6份，改性淀粉3份，表面活性剂3份和乳化剂1份。其中，植物胶为胡麻胶，植物油为棕榈油，表面活性剂为海藻酸钠，乳化剂为大豆磷脂。
绿藻提取物经过以下步骤制得：
S1：将新鲜绿藻与25％(v/v)的乙醇溶液按1g:8ml的料液比混合，再将混合物制成浆液，然后向浆液中加入纤维素酶和果胶酶，于室温下酶解12h，得酶解物；所加入的纤维素酶和果胶酶质量相等，均占新鲜绿藻质量的0.1％；
S2：将酶解液与25wt％的柠檬酸溶液按1:2的体积比混合，在40℃下以60kHz的频率超声处理15min，随后离心，分离上清液和沉淀；
S3：将分离后的上清液浓缩至体积不在变化，即得。
改性淀粉经过以下步骤制得：
S1：将可溶性淀粉制成30wt％的淀粉乳，并调节其pH为10；
S2：向淀粉乳中加入次氯酸钠，拌匀后于室温下反应6h；所加入的次氯酸钠占可溶性淀粉质量的10％；
S3：将S2反应后的混合物的pH值调节至6，然后抽滤，并用乙醇对抽滤后的淀粉进行洗涤，再干燥，即得。
本实施例中的高效环保生物复合抑尘剂经过以下步骤制得：
(1)将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于45℃、5MPa的条件下均化20min；
(2)将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于30℃、5MPa的条件下均化20min，即得。
对比例1
一种复合抑尘剂，该抑尘剂与实施例1中的抑尘剂相比，组分中缺少植物油。
对比例2
一种复合抑尘剂，该抑尘剂与实施例1中的抑尘剂相比，组分中的改性淀粉替换为普通淀粉。
对比例3
一种复合抑尘剂，该抑尘剂与实施例1中的抑尘剂相比，组分中缺少植物胶。
结果分析
取7个培养皿，编号1～7，并在每个培养皿中加入等量的煤粉。然后将实施例和对比例中制得的复合抑尘剂配制成质量浓度为5％的抑尘剂溶液，在1～3号培养皿中分别喷洒实施例1～3中抑尘剂制得抑尘剂溶液，在4～6号培养皿中分别喷洒对比例1～3中抑尘剂制得抑尘剂溶液，在7号培养皿中喷洒水。
待培养皿干燥后，用吹风机模仿自然风，分别对其处理5h，每隔1h测量一次重量，然后按如下公式计算煤粉损失率。
式中，S为煤粉损失率，G1为煤粉的初始质量，G2为吹扫后煤粉的质量。结算结果列于表1。
表1煤粉的损失率
虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物10～20份，植物胶5～10份，植物油3～6份，改性淀粉3～6份，表面活性剂1～3份和乳化剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：
绿藻提取物15份，植物胶8份，植物油5份，改性淀粉4份，表面活性剂2份和乳化剂2份。
3.根据权利要求1或2所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于，所述绿藻提取物经过以下步骤制得：
S1：将新鲜绿藻与15～25％(v/v)的乙醇溶液按1g:5～8ml的料液比混合，再将混合物制成浆液，然后向浆液中加入纤维素酶和果胶酶，于室温下酶解6～12h，得酶解物；
S2：将酶解液与15～25wt％的柠檬酸溶液按1:1～2的体积比混合，在35～40℃下以50～60kHz的频率超声处理15～30min，随后离心，分离上清液和沉淀；
S3：将分离后的上清液浓缩至体积不在变化，即得。
4.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于：所述植物胶为田菁胶、瓜尔胶、胡麻胶和香豆胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于：所述植物油为茶籽油、棕榈油、亚麻籽油和橄榄油中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于，所述改性淀粉经过以下步骤制得：
S1：将可溶性淀粉制成30～35wt％的淀粉乳，并调节其pH为8～10；
S2：向淀粉乳中加入次氯酸钠，拌匀后于室温下反应4～6h；
S3：将S2反应后的混合物的pH值调节至6～7，然后抽滤，并用乙醇对抽滤后的淀粉进行洗涤，再干燥，即得。
7.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于：所述表面活性剂为海藻酸钠。
8.根据权利要求1所述的高效环保生物复合抑尘剂，其特征在于：所述乳化剂为蔗糖酯或大豆磷脂。
9.如权利要求1～8任一项所述的高效环保生物复合抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将植物胶、植物油、表面活性剂和乳化剂按配方量混合，于35～45℃、5～10MPa的条件下均化10～20min；
S2：将配方量的绿藻提取物和改性淀粉加入到经S1处理后的混合物中，于30～35℃、5～10MPa的条件下均化10～20min，即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：S1中均化温度为40℃，均化压力为8MPa，均化时间为15min；S2中均化温度为30℃，均化压力为6MPa，均化时间为15min。
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| CN115678501B (zh) * | 2022-12-08 | 2024-01-26 | 山东科技大学 | 一种露天矿用高效生物降解抑尘剂及其制备方法 |
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