CN115851232A - 一种环保型的高润湿性抑尘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环保型的高润湿性抑尘剂，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，包括：脂肪酸甲酯磺酸钠0.1％‑0.3％；渗透剂0.08％‑0.2％；海藻酸钠0.1％‑0.3％；氯化钠0.6％‑0.8％；余量为水，所述抑尘剂为网链状结构。本发明同时还公开了一种环保型的高润湿性抑尘剂的制备方法：以脂肪酸甲酯磺酸钠和渗透剂为原料，海藻酸钠作为粘结剂，氯化钠作为离子添加剂，采用复配方式制备抑尘剂。本发明的抑尘剂使煤粉颗粒在空气中的凝结沉降速度得到极大提高，从而达到更好的降尘率，并且降低了成本，对身体和环境无毒无害，润湿性强，保水效果好，抑尘效果显著，能有效捕集和粘结煤尘颗粒，应用前景好。
Description
技术领域
本发明属于矿井防尘用抑尘剂技术领域，具体地是涉及一种环保型的高润湿性抑尘剂及其制备方法。
背景技术
煤炭能源在我国能源结构中仍处于重要地位，随着国家对于环境污染的严格把控，对于如何实现煤炭的清洁生产尤其重要。其中，煤在开采、粉碎、筛选、运输、储存和煤岩破碎等过程中都会产生大量煤尘，井下煤尘浓度可高达1400mg/m3以上，因此，煤尘防治仍是煤炭行业亟需解决的问题。煤尘不仅会加剧仪器的损耗，更严重的是威胁井下工作者的生命安全，造成尘肺病等职业病。据统计，截止2021年底，累计报告职业病超90万例，其中，职业性尘肺病例约占报告职业病病例总数的50％，因此，煤尘对环境和人体的污染问题亟待解决。
煤尘防治往往是以煤层注水为基础，在源头上减少煤尘产量，但随着煤层开采深度增加，煤层越来越难以润湿，煤层注水效果较差。为提高抑尘效果，往往通过采取化学抑尘的方式来进一步降低煤尘量。
近年来，化学抑尘技术得到明显发展，部分化学抑尘剂对煤尘具有一定的降尘抑尘效果，如申请公布号为CN112321771A的中国专利《一种用于煤层注水高效渗透润湿型增润剂及其制备方法》中公开了一种用于煤层注水高效渗透润湿型增润剂，其原料组成为：1.25％的羟乙基纤维素、2.5％～4.5％的硬脂酰丙烯酸甲酯、1％～3％的丙烯酰胺、0.1％～0.5％的引发剂、0.0～0.5％的渗透剂、0.0～0.5％的润湿剂以及水。该发明中采用了1％～3％的丙烯酰胺，丙烯酰胺本身具有一定的毒性，当抑尘剂喷洒时，会对工作人员的神经系统造成损伤。申请公布号为CN112111247A的中国专利《一种环保润湿型抑尘剂及其制备方法、使用方法和应用》中公开了一种环保润湿型抑尘剂，所述环保润湿型抑尘剂按质量百分含量为100％计，包括：非离子型表面活性剂2％～10％、两性离子型表面活性剂2％～5％、无机盐助剂0.01％～1％、吸湿剂0.2％～1.5％和余量的水，其中，所述非离子型表面活性剂包括烷基糖苷和脂肪醇聚氧乙烯醚；所述两性离子型表面活性剂包括卵磷脂。在保证润湿性的前提下，烷基糖苷和脂肪醇聚氧乙烯醚的浓度为2％～10％，原料用量较多，造成抑尘剂成本过高。在抑尘剂粘度方面，缺少粘结性物质，难以使空气中的煤尘聚结成团从而沉降。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种环保型的高润湿性抑尘剂，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
本发明中所述的渗透剂为琥珀酸二辛酯磺酸钠。
优选地，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
优选地，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
优选地，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
优选地，所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
本发明的另一个目的是提供一种环保型的高润湿性抑尘剂的制备方法，所述制备方法的具体步骤如下：将海藻酸钠与水混合后得到海藻酸钠溶液，将海藻酸钠溶液放入磁力搅拌器中，在70℃下进行搅拌，搅拌至海藻酸钠溶液呈粘稠状，得海藻酸钠粘稠状溶液，再加入渗透剂与脂肪酸甲酯磺酸钠，得中间产物，向中间产物中加入氯化钠，搅拌溶解后得到抑尘剂，其中抑尘剂中的脂肪酸甲酯磺酸钠、渗透剂、海藻酸钠、氯化钠、水的质量百分含量总和为100％计，质量百分含量如下：
本发明抑尘剂是以脂肪酸甲酯磺酸钠和渗透剂为原料，海藻酸钠作为粘结剂，氯化钠作为离子添加剂，采用复配的方式制备而成。
本发明有益效果：
(1)本发明提供了一种环保型的高润湿性抑尘剂，其具有独特的亲水与亲油基团，在溶液的表面能定向排列。脂肪酸甲酯磺酸钠作为表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；其碳链具有亲油性，会与煤分子表面大量的疏水性基团芳香烃和环烷烃发生吸附。抑尘剂中的其他组分在海藻酸钠分子的作用下形成独特的层状网链状结构，捕集水分子并吸附在煤分子表面。
(2)本发明中所使用的脂肪酸甲酯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，含氧官能团丰富，亲水性较好，使煤尘更容易润湿，同时也能够使液体形成均匀稳定的分散体系，有效降低水溶液的表面张力，更好地达到降尘效果；本发明所用的渗透剂琥珀酸二辛酯磺酸钠也是一种活性良好的表面活性剂，其官能团位于整体碳链中央，其表面活性较好，渗透性、润湿性优异；本发明中的离子添加剂氯化钠，可以中和表面活性剂亲水基的电荷，减小胶束扩散的双电层厚度，减弱表面活性剂极性基间的相互排斥作用力，进而进一步提高润湿性；本发明所用的海藻酸钠，通过分子链伸展，形成网链状结构，通过捕集水分子，从而进一步提高了煤尘的亲水性；因此本发明的高润湿性的抑尘剂按3:1000的配比溶于水后形成抑尘剂溶液，通过喷洒抑尘剂溶液，使煤粉颗粒在空气中的凝结沉降速度得到极大提高，从而达到更好的降尘率并且降低了成本。
(3)本发明所制备的抑尘剂中的脂肪酸甲酯磺酸钠含有较为丰富的含氧官能团，与海藻酸钠形成的网链结构联合作用下，产品达到较好的抑尘效果。本发明的抑尘剂对煤尘接触角小、表面张力低，在保证较高润湿性的前提下具有一定的粘度。本发明的抑尘剂对身体和环境无毒无害、润湿性强、保水效果好、抑尘效果显著，能有效捕集和粘黏煤尘颗粒，应用前景好。
附图说明
图1是本发明一种环保型的高润湿性抑尘剂的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所选原料均可通过商业渠道购买获得。
如图1所示，将海藻酸钠与水混合后得到海藻酸钠溶液，将海藻酸钠溶液放入磁力搅拌器中，在70℃下进行搅拌，转速为1000rpm，搅拌海藻酸钠溶液至粘稠状，得海藻酸钠粘稠状溶液，再加入琥珀酸二辛酯磺酸钠与脂肪酸甲酯磺酸钠，得中间产物，向中间产物中加入离子增效剂氯化钠，搅拌溶解后得到本发明的环保润湿型抑尘剂。
其中脂肪酸甲酯磺酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠、海藻酸钠、氯化钠、水的质量百分含量见下述实施例。
实施例1
脂肪酸甲酯磺酸钠0.1％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.08％，海藻酸钠0.1％，氯化钠0.6％，余量为水。
实施例2
脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.2％，海藻酸钠0.3％，氯化钠0.8％，余量为水。
实施例3
脂肪酸甲酯磺酸钠0.2％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.13％，海藻酸钠0.15％，氯化钠0.6％，余量为水。
实施例4
脂肪酸甲酯磺酸钠0.18％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.1％，海藻酸钠0.12％，氯化钠0.7％，余量为水。
实施例5
脂肪酸甲酯磺酸钠0.14％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.08％，海藻酸钠0.10％，氯化钠0.65％，余量为水。
本发明还采用了实验室试验及现场工业试验结合的方法对本发明方法制备的抑尘剂的抑尘性能进行了测定。其中，现场工业试验能够更加宏观的反应降尘剂的实际降尘效果。
以下是对实施例3、实施例4与实施例5制备的抑尘剂进行的实验室试验与在某煤矿综采工作面的现场测试结果。
测试方法及结果如下：
1、实验室试验：通过ZTZL2000表面张力仪进行表面张力测定。
表1实验室表面张力测试结果
经测试，实施例3、实施例4与实施例5制备得到的抑尘剂的表面张力平均值为27.15mN/m，与清水的表面张力平均值相比，润湿性提高了62.22％，具有较好的润湿效果。
2、现场工业试验：测试对象为某煤矿综采工作面，测试条件为未采用任何防尘措施的条件、仅采用清水喷雾和在清水中添加本发明实施例3、实施例4、实施例5制得的抑尘剂的条件进行喷雾，其粉尘数据结果如表2所示。
表2采用不同措施时某煤矿综采工作面测定的粉尘数据
从表2中可以计算得出，使用了实施例3、实施例4、实施例5制得的抑尘剂与清水混合进行喷雾时，某煤矿综采工作面的全尘平均降尘率分别为58.31％，64.21％，71.17％，呼尘平均降尘率分别为56.04％，64.97％，75.46％；仅采用清水喷雾时全尘平均降尘率为43.93％，仅采用清水喷雾时呼尘平均降尘率为49.15％；采用实施例3、实施例4、实施例5制得的抑尘剂进行喷雾的全尘平均降尘率与仅采用清水喷雾相比分别提高了：14.38％，20.28％，27.24％，采用实施例3、实施例4、实施例5制得的抑尘剂进行喷雾的呼尘平均降尘率与仅采用清水喷雾相比分别提高了6.89％、15.82％、26.31％，降尘效率得到提高。其中，全尘平均降尘率为迎头处、司机处、距迎头20m处、距迎头30m处、距迎头40m处的全尘降尘率的平均值；呼尘平均降尘率为迎头处、司机处、距迎头20m处、距迎头30m处、距迎头40m处的呼尘降尘率的平均值。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
余量为水。
3.根据权利要求2所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
余量为水。
4.根据权利要求1所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
余量为水。
5.根据权利要求1所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂按质量百分含量总和为100％计，由下述组分组成：
余量为水。
6.根据权利要求1所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂，其特征在于：所述抑尘剂为网链状结构。
7.一种环保型的高润湿性抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：将海藻酸钠与水混合后得到海藻酸钠溶液，将海藻酸钠溶液放入磁力搅拌器中，在70℃下进行搅拌，搅拌至海藻酸钠溶液呈粘稠状，得海藻酸钠粘稠状溶液，再加入渗透剂与脂肪酸甲酯磺酸钠，得中间产物，向中间产物中加入氯化钠，搅拌溶解后得到抑尘剂，其中抑尘剂中的脂肪酸甲酯磺酸钠、渗透剂、海藻酸钠、氯化钠、水的质量百分含量总和按照100％计，质量百分含量如下：
水为余量。
8.根据权利要求7所述的一种环保型的高润湿性抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述搅拌的转速为1000rpm。
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| CN109971426A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-05 | 山东科技大学 | 一种生态友好型的高凝结性抑尘剂 |
| WO2020006817A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 山东科技大学 | 一种用于煤矿喷雾降尘的增润剂及制备方法 |
| CN112812745A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-18 | 中国矿业大学 | 一种绿色生物可降解复合抑尘剂及其制备方法 |
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2022
- 2022-11-17 CN CN202211439381.4A patent/CN115851232B/zh active Active
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| WO2020006817A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 山东科技大学 | 一种用于煤矿喷雾降尘的增润剂及制备方法 |
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