WO2018176713A1 - 高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用 - Google Patents

高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用 Download PDF

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WO2018176713A1
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sodium
friendly dust
environment
suppressant according
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Inventor
杨旭东
王宁
刘宁
朱绍银
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日东（青岛）研究院有限公司
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/22—Materials not provided for elsewhere for dust-laying or dust-absorbing

Definitions

  • the invention relates to the field of sanitation, in particular to an efficient and environmentally-friendly dust suppressant, a preparation method and application thereof.
  • the quilt cover woven fabric of bulk material has low strength, smoothness, light weight, easy to ride, short service life and high cost, which not only causes waste of resources, but also has troubles in the process of covering and smashing, which is not conducive to speeding up and increasing efficiency of the operation.
  • the wind-suppressing wall and the construction of the closed structure have a huge investment in dust suppression, and can not capture the dust floating in the air. For the working area where new dust is generated, the dust-reducing ability is limited.
  • the method of chemical dust suppression has been widely used in countries all over the world since its birth, and has achieved good results. It is considered to be the best way to solve the dust pollution of open dust sources in scientific research and industrial operation.
  • the existing dust suppressants can be roughly classified into a wet type, a cohesive type, a moisture absorbing type and a multi-functional composite type, among which a single function is mostly, and a composite type dust suppressant is reported less.
  • the dust suppression effect of a single dust suppressant is not ideal.
  • a general-purpose dust suppressant with universal application and good dust suppression effect has not been developed at home and abroad, and the research on composite dust suppressant with wide application range and ideal effect has just begun. Therefore, the development of an environmentally friendly road dust suppressant with good dust suppression effect is a technical problem that needs to be solved urgently.
  • the object of the present invention is to provide a highly effective environment-friendly dust suppressant, which solves the problems of single function and introduction of secondary pollution of existing products.
  • a second object of the present invention is to provide a method for preparing the above-described highly effective environment-friendly dust suppressant, which is simple, efficient, low in cost, and easy to promote.
  • the third object of the present invention is to provide the above-mentioned application of the high-efficiency environment-friendly dust suppressant, which is widely used in coal and various metal and non-metal mining areas, mineral powder slag storage yards, coal and mineral powder transportation, and mineral earthwork.
  • the present invention provides the following technical solutions:
  • An efficient and environmentally-friendly dust suppressant mainly composed of the following components: by weight,
  • An efficient and environmentally-friendly dust suppressant the high-efficiency environmentally-friendly dust suppressant can be mainly composed of the following components: by weight,
  • the above formula is a combination of a variety of high molecular weight polymer and small molecule moisture humectant and surfactant, which can effectively capture, adsorb and agglomerate dust particles, especially particles with smaller particle size (TSP, PM 2.5). , PM 10 , nitrogen oxides, automobile exhaust, etc.), but also has the functions of wetting, moisture absorption, anti-etching and so on.
  • the adhesive layer formed by the above dust suppressant also has great strength and can resist the erosion of the general natural climate.
  • the dust suppressing agent provided by the invention has a moisture retention rate of more than 40%, a dust suppression efficiency of more than 90%, and a dust suppression cycle of spraying for more than 7 days.
  • all the components or natural materials of the dust suppressant of the present invention may be naturally degraded, so that secondary pollution is not introduced, and it is an environmentally friendly treating agent.
  • each component does not only play a single main function, but also plays a secondary role.
  • the functionality, secondary functions may be done in conjunction with other components.
  • sodium silicate plays a synergistic role with modified starch/modified cellulose while maintaining water absorption properties; glycerol has excellent moisture retention and can absorb moisture from the air on the surface of dust.
  • a water-repellent layer is formed under the shell membrane to play a role of wetting. It also cooperates with the latex to maintain water and anti-evaporation, and greatly improves the dust suppression efficiency of the dust suppressant.
  • the components of the above formula are preferably selected from the following types, for example:
  • the latex is selected from any one of the group consisting of aqueous polyurethane, styrene-butadiene latex, pure acrylic latex and natural latex; preferably, the latex is an aqueous polyurethane; more preferably, the aqueous polyurethane is an anion
  • the water-based polyurethane has a solid content of 20% to 60%; more preferably, the anionic water-based polyurethane has a solid content of 30% to 50%.
  • the surfactant is selected from any one of the group consisting of an anionic surfactant and a nonionic surfactant, for example, the surfactant is selected from an anionic surfactant alone or a nonionic surfactant alone, or A mixture of an anionic surfactant and a nonionic surfactant is selected.
  • the anionic surfactant is selected from the group consisting of sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylsulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium tetradecylbenzenesulfonate, and pentadecylbenzenesulfonate. Any one of the group consisting of sodium, sodium cetylbenzenesulfonate, sodium heptadecylbenzenesulfonate and sodium octadecylbenzenesulfonate; preferably, the nonionic surfactant is a fat Alcohol polyoxyethylene ether.
  • the anionic surfactant is selected from any one of the group consisting of sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylsulfonate, and sodium lauryl sulfate.
  • the fatty alcohol polyoxyethylene ether has a molecular weight of 300-330 or 575-605.
  • the sodium alginate has a viscosity of 50-1000 cps, for example, 100 cps, 150 cps, 300 cps, 450 cps, 500 cps, 550 cps, 650 cps, 700 cps, 900 cps, and the like;
  • the sodium alginate has a viscosity of 50 to 600 cps; further preferably, the sodium alginate has a viscosity of 200 to 400 cps.
  • the polyvinyl alcohol has a molecular weight of 20,000-300,000; more preferably, the polyvinyl alcohol has a molecular weight of 20,000-30,000.
  • the modified starch is carboxymethyl starch and a sodium salt thereof;
  • the modified cellulose is selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl methyl Any of the group consisting of cellulose and hydroxypropylmethylcellulose.
  • the modified cellulose is hydroxypropyl methylcellulose.
  • each component also has an important influence on moisturizing properties and dust suppressing properties.
  • the following are preferred:
  • Latex 0.3-7%, such as 0.3%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, etc.;
  • Modified starch/modified cellulose 0.2-6% such as 0.2%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, etc.;
  • Sodium alginate 0.1-5% such as 0.1%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, etc.;
  • Polyvinyl alcohol 0.12-8% such as 0.12%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, etc.;
  • Sodium silicate 0-8% such as 0.01%, 0.02%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.08%, 0.09%, 0.1%, etc.;
  • Glycerol 20-60% such as 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, etc.;
  • Surfactant 0.01-5%, such as 0.01%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, etc.;
  • Latex 0.3-7%, more preferably 0.3-1%, such as 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, etc.;
  • Polyvinyl alcohol 0.12-8% preferably 0.12-1%, preferably 0.12-0.5%, such as 0.12%, 0.15%, 0.2%, 0.25%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45%, etc.;
  • Glycerol 20-60% preferably 20-50%, such as 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, etc.;
  • Surfactant 0.01-5%, preferably 0.01-0.02%, such as 0.015%, 0.02%, etc.;
  • the above-mentioned dust suppressant of the present invention may further contain a preservative, but the addition of the preservative has no significant effect on the dust suppressing effect of the dust suppressant.
  • the preservative is used in an amount of from 0.01 to 5% by weight, such as from 0.01%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, and the like.
  • the preservative is selected from the group consisting of sorbic acid and its salts, dehydroacetic acid and salts thereof, benzoic acid and salts thereof, calcium propionate and parabens;
  • the preservative is selected from the group consisting of sorbic acid and its salts or dehydroacetic acid and salts thereof.
  • the invention also provides the preparation method of the above high-efficiency environment-friendly dust suppressant:
  • the polyvinyl alcohol is dissolved in hot water and then mixed with the rest of the raw materials to obtain a product.
  • the temperature of the hot water is from 90 to 95 °C.
  • a certain amount of polyvinyl alcohol and water are first added to the reactor, and heated to a complete dissolution at a constant temperature (preferably 90-95 ° C);
  • the solution obtained in the above two steps is mixed to finally obtain a milky white liquid, that is, a dust suppressant solution.
  • the high-efficiency environment-friendly dust suppressant according to the present invention has significant advantages in adhesion, wettability, film formation, film strength, erosion resistance, and erosion resistance, and is stable and versatile for particles of different particle size ranges. Strong adsorption function, so it has a wide range of applications.
  • the present invention proposes the application of the above-mentioned highly effective environmentally-friendly dust suppressant, for example, a highly effective environment-friendly dust suppressant can be sprayed on a road for dust prevention.
  • the dust suppressant of the present invention can also be used for coal and various metal and non-metal mining areas, mineral powder slag storage yards, coal and mineral powder transportation, mineral earth storage and unloading yards, building demolition, along the road under construction, Thermal power plants, cement plants, steel plants, metallurgical plants, dust workshops, artificial beaches and desertification areas are especially suitable for roads with small dust particles, such as total suspended particulates (TSP), PM 2.5 , PM 10 and nitrogen oxides. Capture and adsorption of matter.
  • TSP total suspended particulates
  • the method for using the dust suppressant of the present invention is mainly sprayed, that is, the highly effective environment-friendly dust suppressant can be sprayed on the road surface.
  • the dust suppressing agent of the present invention is preferably used in an amount of from 1.5 to 3 L/m 2 .
  • the dust suppression stability is higher: the dust suppression period is at least 7 days;
  • the dust suppression effect is best for TSP, PM10, PM2.5 and roads with more NOx, and the PM 2.5 dust suppression efficiency and PM 10 dust suppression efficiency can reach more than 90% respectively;
  • modified starch / modified cellulose means “and / or”, that is, the meaning of "or”, “and”; that is, modified starch / modified cellulose, refers to the change A combination of starch or modified cellulose or modified starch and modified cellulose.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the amount of glycerin is different, which is 40% and 50%, respectively.
  • Example 2 The difference from Example 1 was that the aqueous polyurethane was replaced with a styrene-butadiene latex.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the amount of the aqueous polyurethane is different, and is 0.2%, 1%, and 7%, respectively.
  • Example 2 The difference from Example 1 was that sodium carboxymethylcellulose was replaced with hydroxypropylmethylcellulose, respectively, in amounts of 0.1%, 0.5%, and 6%, respectively.
  • Example 1 The difference from Example 1 was that sodium dodecylbenzenesulfonate was replaced with sodium dodecylsulfonate and fatty alcohol polyoxyethylene ether AEO-3, respectively.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the type and amount of sodium alginate are different, and sodium alginate having a viscosity of 200 cps of 1% and sodium alginate of 400 cps is selected as 3%, respectively.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the molecular weight and amount of polyvinyl alcohol are different, which are 0.12% of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 22,000 and 0.5% of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 105,000.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the amount of sodium silicate is different, and is 1%, 5%, and 8%, respectively.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the amount of sodium silicate is different and is 0.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that the amount of polyvinyl alcohol used is 0.5%.
  • Example 2 The difference from Example 1 was that potassium sorbate (used as a preservative) was added in an amount of 0.03%.
  • the dust suppressant models selected for Comparative Examples 1-5 are BSS, YYJ, WH, DS, and RC, respectively.
  • the dust suppressants of the above models are all commercially available products.
  • Moisturizing efficiency is an important indicator of the dust suppressant test of the present invention, and has a high moisturizing rate, which is beneficial to the effect of dust suppression. Under normal circumstances, the moisture retention rate of 35% or more can achieve a good dust suppression effect, in particular, when the moisture retention rate is above 40%, the dust suppression effect is better.
  • the soil sample is pretreated: soil samples of 10 mesh and below are selected, and baked in an oven at a temperature of 50 ° C for 300 min to remove water and placed in a desiccator for use.
  • Test method Weigh a soil sample with a certain mass particle size less than 10 mesh (pretreated) into a petri dish, and measure a certain amount of the dust suppressant solution to be evenly added to the surface of the soil sample, and slowly infiltrate into the soil. After the sample, the dish is placed in a constant temperature drying oven at 40 ° C, and the mass of the dish is weighed every other hour. The moisture retention rate of the sample is calculated according to the following formula (1):
  • ⁇ is the moisturizing rate, %
  • m 0 is the mass of the dish after the addition of the dust suppressant solution, g;
  • m i is the mass of the dish after drying to the i-th hour, g;
  • m is the mass of the dish without the addition of the dust suppressant solution, g.
  • the dust suppressant of the invention has good moisturizing performance and the moisturizing rate is more than 40%, which is far superior to the moisturizing performance of the existing dust suppressant commercial products, and is more favorable for achieving better dust suppression effect.
  • Dust suppression efficiency is one of the most important performance indicators of dust suppressants. The greater the value of the dust suppression efficiency, the better the dust suppression effect. Refer to the China Environmental Protection Industry Association standard "T / CAEPI 7-2017 water-soluble road dust suppressant", when the dust suppression efficiency ⁇ 80%, it will be considered that the dust suppression effect is good, also indicates that the dust suppressant has a good suppression Dust performance.
  • test method is as follows: soil samples of 10 mesh and below are selected, and baked in an oven at a temperature of 80 ° C for 180 min to remove water and set aside.
  • the wind erosion rate of sample 1 was obtained as E 1
  • the wind erosion rate of sample 2 was E 2
  • the average value was taken as E.
  • Multifunctional sampler 2050 continuous real-time monitoring TSP, PM 2.5, 10 concentration PM, NO x tester EC9841, sanitation spray trucks, counter, road dust suppressant, water.
  • Dust using road traffic is controlled with the generated air pollutants, continuous monitoring 14d, compared with unsprayed road dust suppressant contrast, after spraying dust suppressants, NO x, PM 2.5, 10 have significant concentrations of PM The reduction.
  • the dust suppression efficiency, the PM 2.5 dust suppression efficiency, the PM 10 dust suppression efficiency, and the dust suppression cycle of the dust suppressant of the inventive examples and the comparative examples were respectively tested.
  • the dust suppressant of the present invention has good dust suppression effect compared with the existing commercial products of dust suppressant, and the total dust suppression efficiency is above 85%, PM 2.5 dust suppression efficiency, PM 10 dust suppression efficiency. It has reached more than 90%, and can maintain dust suppression effect for a long time from 7 days to 12 days, which is more conducive to environmental improvement and protection.
  • the road surface friction attenuation rate is another important indicator of the dust suppressant test of the present invention. It indicates the influence on the road surface friction coefficient after spraying the dust suppressant, and is mainly used to evaluate whether the road dust safety has an impact on road driving safety. According to the China Environmental Protection Industry Association standard "T/CAEPI 7-2017 water-soluble road dust suppressant", the road surface friction attenuation rate (wet base ⁇ 10%, semi-wet base ⁇ 6%) is more suitable, will not affect the road Driving safely.
  • the relative damage rate of plant seeds is another important indicator of the dust suppressant test of the present invention, and it indicates the toxic effect of the spray dust suppressant on the greenbelt plants along the road.
  • the relative damage rate of plant seeds is below 40%, but from the perspective of higher safety, plant seeds are relatively victimized. The rate should be chosen below 20% or lower.
  • the invention solves the problems of single function and introduction of secondary pollution of the existing dust suppressant products, and is widely used, and is especially suitable for roads with small dust particles, for example, for total suspended particles (TSP), PM 2.5 , PM 10 and
  • TSP total suspended particles
  • PM 2.5 total suspended particles
  • PM 10 total suspended particles
  • the capture and adsorption of nitrogen oxides has a very good dust suppression effect and can maintain the dust suppression effect for a long time.
  • the dust suppressant of the present invention does not cause harm to the road driving safety, the plant poisoning effect is small, safer and more environmentally friendly, and is worthy of popularization and application.

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Abstract

一种高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用。解决了现有产品功能单一、引入二次污染等问题，并且应用广泛，尤其适用于粉尘颗粒较小的道路，例如对总悬浮微粒(TSP)、PM2.5、PM10和氮氧化物的捕捉吸附。所述的高效环保型抑尘剂主要由以下成分混合而成：按重量计，胶乳0.1-7％，改性淀粉/改性纤维素0.1-6％，海藻酸钠0.1-5％，聚乙烯醇0.1-8％，硅酸钠0-8％，丙三醇10-60％，表面活性剂0.01-5％，水余量。

Description

一种高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用
本申请要求于2017年3月27日提交中国专利局、申请号为CN201710188663.4、发明名称为“一种高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及环卫领域，尤其是涉及一种高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用。
背景技术
颗粒物污染对我国城市空气质量的影响范围很广，是大多数城市空气污染的首要因素。国内外一般对开放性尘源的防治对策主要有洒水抑尘、苫盖抑尘、设置挡风墙抑尘、建造封闭式结构、化学抑尘等。洒水抑尘不仅造成大量水资源的浪费，而且由于我们北方地区夏季气温高，蒸发快(一般喷洒一次只能保持10min左右)，而冬季气温低，易结冰，因此，其实际应用受到很大限制。散料的苫盖编织布强度低、光滑、重量轻、易兜风，使用寿命短、成本高，不仅造成了资源的浪费，而且苫盖和柴垛工序麻烦，不利于作业的提速增效。挡风抑尘墙和建造封闭式结构抑尘一次性投资巨大，且不能捕捉漂浮在空气中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，其抑尘能力有限。化学抑尘的方法从诞生之日起就为世界各国所广泛采用，取得了良好的效果，在科研和工业运行中被认为是解决开放性尘源扬尘污染的最佳方法。
现有抑尘剂大致可分为湿润型、粘结性、吸湿保湿型和多功能复合型，其中功能单一的居多，而复合型抑尘剂报道较少。一般来说，单一的抑尘剂抑尘效果不理想。目前国内外尚未研制出一种普遍适用、抑尘效果好的通用型抑尘剂，而适用范围广且效果理想的复合型抑尘剂研究也才刚刚起步。因此，开发一种具有良好抑尘效果的环境友好型路面抑尘剂是目前亟待解决的技术难题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效环保型抑尘剂，所述的抑尘剂解决了现有产品功能单一、引入二次污染等问题。
本发明的第二目的在于提供上述高效环保型抑尘剂的制备方法，所述的方法简单、高效、成本低，易于推广。
本发明的第三目的在于提供上述高效环保型抑尘剂的应用，其应用广泛，可用于煤炭及各类金属、非金属采矿区、矿物粉渣堆料场、煤炭及矿粉运输、矿物土方储存卸载场、 建筑物拆除、在建道路沿线、火电厂、水泥厂、钢铁厂、冶金厂、粉尘车间、人工沙滩和沙漠化地区等场所，尤其适用于粉尘颗粒较小的道路，例如对总悬浮微粒(TSP)、PM2.5、PM10和氮氧化物的捕捉吸附。
为了达到以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高效环保型抑尘剂，主要由以下成分混合而成：按重量计，
胶乳 0.1-7％，
改性淀粉/改性纤维素 0.1-6％，
海藻酸钠 0.1-5％，
聚乙烯醇 0.1-8％，
硅酸钠 0-8％，
丙三醇 10-60％，
表面活性剂 0.01-5％，
水余量。
一种高效环保型抑尘剂，所述高效环保型抑尘剂主要可以由以下成分混合而成：按重量计，
胶乳 0.1-7％，
改性淀粉/改性纤维素 0.1-6％，
海藻酸钠 0.1-5％，
聚乙烯醇 0.1-8％，
硅酸钠 0.1-8％，
丙三醇 10-60％，
表面活性剂 0.01-5％，
水余量。
以上配方选用多种功能不同的高分子聚合物与小分子的吸湿保湿剂以及表面活性剂组合而成，能够有效捕捉、吸附、团聚粉尘微粒，尤其是粒径较小的颗粒(TSP、PM2.5、PM10、氮氧化物、汽车尾气等)，同时还具有湿润、吸湿、防浸蚀等作用。以上抑尘剂形成的粘结层还具有很大强度，可以抵抗一般自然气候的冲刷。
经统计，本发明提供的抑尘剂的保湿率高达40％以上，抑尘效率高达90％以上，喷施一次的抑尘周期达7天以上。
另外，本发明所述抑尘剂所有的组分或天然取材，或者可自然降解，因此不会引入二次污染，为环保性处理剂。
应当注意的是，本发明的效果并不是由各个组份简单叠加而实现的，而是由各个组份有机协调协同实现的，即每个成分并不只是发挥单一的主体功能，还发挥次要的功能，次要功能可能与其它成分协同完成。例如，硅酸钠在起到吸水性能的同时，也和改性淀粉/改性纤维素起到协同粘结作用；丙三醇具有优良的保湿性，可以从空气中吸收水分，在粉尘表面的壳膜下形成一层保水层，从而起到润湿的作用，其还和胶乳协同起到保水、抗蒸发的作用，大大提高了抑尘剂的抑尘效率。
为了获得更高的保湿率和抑尘效率，更长的抑尘周期，上述配方的各成分优选选用以下类型，例如：
优选地，所述胶乳选自由水性聚氨酯、丁苯胶乳、纯丙胶乳和天然胶乳组成的组中的任意一种；优选地，所述胶乳为水性聚氨酯；更优选地，所述水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，其固含量为20％～60％；进一步优选地，所述阴离子型水性聚氨酯的固含量为30％～50％。
优选地，所述表面活性剂选自由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组中的任意一种，例如，表面活性剂单独选用阴离子表面活性剂或单独选用非离子表面活性剂，或者选择阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的混合物。
优选地，所述阴离子表面活性剂选自由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十五烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十七烷基苯磺酸钠和十八烷基苯磺酸钠组成的组中的任意一种；优选地，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选地，所述阴离子表面活性剂选自由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠组成的组中的任意一种。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的分子量为300-330或575-605。
优选地，所述海藻酸钠的粘度为50-1000cps，例如，100cps、150cps、300cps、450cps、500cps、550cps、650cps、700cps、900cps等；
更优选地，所述海藻酸钠的粘度为50-600cps；进一步优选地，所述海藻酸钠的粘度为200-400cps。
优选地，所述聚乙烯醇的分子量为2万-30万；更优选地，所述聚乙烯醇的分子量为2万-13万。
优选地，所述改性淀粉为羧甲基淀粉及其钠盐；所述改性纤维素选自由羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素组成的组中的任意一种。
更优选地，所述改性纤维素为羟丙基甲基纤维素。
同样，各成分的含量对保湿性能和抑尘性能也有重要影响，为获得较高水平的综合性能，在本发明的一些实施方式中，优选如下：
胶乳 0.3-7％，例如0.3％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％等；
改性淀粉/改性纤维素 0.2-6％，例如0.2％、1％、2％、3％、4％、5％、6％等；
海藻酸钠 0.1-5％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％等；
聚乙烯醇 0.12-8％，例如0.12％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％等；
硅酸钠 0-8％，例如0.01％、0.02％、0.04％、0.05％、0.06％、0.08％、0.09％、0.1％等；
丙三醇 20-60％，例如20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％等；
表面活性剂 0.01-5％，例如0.01％、1％、2％、3％、4％、5％等；
水余量。
在本发明的一些实施方式中，更优选地，按重量计，
胶乳 0.3-7％，更优选0.3-1％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％等；
改性淀粉/改性纤维素 0.2-6％，优选0.2-0.5％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.2％；
海藻酸钠 0.1-5％，优选1-3％，例如1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、2％、2.5％、3％等；
聚乙烯醇 0.12-8％，优选0.12-1％，优选0.12-0.5％，例如0.12％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％等；
硅酸钠 0.1-8％，优选1-8％，优选1-5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％等；
丙三醇 20-60％，优选20-50％，例如20％、25％、30％、35％、40％、45％等；
表面活性剂 0.01-5％，优选0.01-0.02％，例如0.015％、0.02％等；
水余量。
为了防止发霉，延长保存时间，本发明上述的抑尘剂还可以包含防腐剂，但防腐剂的加入与否，对抑尘剂的抑尘效果没有明显影响。
优选地，按重量计，所述防腐剂的用量为0.01-5％，例如0.01％、1％、2％、3％、4％、5％等。
优选地，所述防腐剂选自由山梨酸及其盐类、脱氢乙酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、丙酸钙和尼泊金酯类组成的组中的任意一种；优选地，所述防腐剂选自山梨酸及其盐类或脱氢乙酸及其盐类。
本发明还提供了上文高效环保型抑尘剂的制备方法：
将聚乙烯醇溶解在热水中，然后将其与其余原料混匀，即得产品。
优选地，所述热水的温度为90-95℃。
具体地，先将一定量的聚乙烯醇和水加入反应器中，恒温(优选90-95℃)加热至完全溶解；
然后将其余成分和剩余水加入容器中，搅拌均匀；
将以上两步得到的溶液混合，最终获得乳白色液体，即抑尘剂溶液。
由此可见，上述方法仅涉及简单的物理混合，因此操作简单，无需苛刻的反应条件，成本较低，更易推广。
由于本发明所述的高效环保型抑尘剂在粘结性、湿润性、成膜性、膜强度、抗冲刷、抗浸蚀都有显著优势，对不同粒径范围的颗粒都具有稳定、较强的吸附功能，因此适用范围广。
基于此，本发明提出上述高效环保性抑尘剂的应用，例如可将高效环保型抑尘剂喷洒于道路上用于防尘。此外，本发明抑尘剂，也可用于煤炭及各类金属、非金属采矿区、矿物粉渣堆料场、煤炭及矿粉运输、矿物土方储存卸载场、建筑物拆除、在建道路沿线、火电厂、水泥厂、钢铁厂、冶金厂、粉尘车间、人工沙滩和沙漠化地区等场所，尤其适用于粉尘颗粒较小的道路，例如对总悬浮微粒(TSP)、PM2.5、PM10和氮氧化物的捕捉吸附。
本发明抑尘剂的使用方法以喷洒为主，即将所述高效环保型抑尘剂喷洒于路面即可。
本发明抑尘剂的用量优选为1.5-3L/m2。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)保湿性更强：高达40％以上；
(2)抑尘稳定性更高：抑尘周期至少为7天；
(3)渗透性强：可快速捕捉吸附粉尘；
(4)更具针对性：对TSP、PM10、PM2.5和氮氧化物较多的路面的抑尘效果最佳，PM2.5抑尘效率、PM10抑尘效率分别都能够达到90％以上；
(5)取材天然或可降解，无二次污染；
(6)具有更高的道路应用安全性，喷洒本发明抑尘剂之后，不会对道路行驶安全产生危害；
(7)对植物的毒害影响更小，更安全、更环保。
关于本发明使用术语的定义：除非另有说明，本文中术语提供的初始定义适用于整篇说明书的该术语；对于本文没有具体定义的术语，应该根据公开内容和上下文以及本领域的一般知识和/或常识，给出本领域普通技术人员能够给予它们的含义或解释。
例如，聚乙烯醇1750中的“1750”是指平均聚合度，表示该聚乙烯醇的分子量约为1750×44(单体分子量)＝77000。
“改性淀粉/改性纤维素”中的“/”，表示“和/或”，即“或”、“和”的意思；也就是说，改性淀粉/改性纤维素，是指改性淀粉或改性纤维素或改性淀粉和改性纤维素的组合。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种高效环保型抑尘剂：
按照以下配方取料：按重量计，
阴离子型水性聚氨酯(固含量为50％)0.3％，
羧甲基纤维素钠 0.2％，
海藻酸钠(粘度：700-800cps)0.1％，
聚乙烯醇1750 0.12％，
硅酸钠 0.1％，
丙三醇 20％，
十二烷基苯磺酸钠 0.02％，
水余量。
制备过程：
(1)A溶液的制备：将聚乙烯醇1750和适量去离子水加入反应器中，恒温(90-95℃)加热至完全溶解；
(2)B溶液的制备：将其余原料和剩余去离子水加入容器中，搅拌均匀；
(3)将B溶液缓慢加入A溶液，并搅拌均匀，得到乳白色液体，即得该道路抑尘剂溶液。
实施例2-3
与实施例1的区别在于丙三醇用量不同，分别为40％、50％。
实施例4
与实施例1的区别在于将水性聚氨酯替换为丁苯胶乳。
实施例5-7
与实施例1的区别在于水性聚氨酯的用量不同，分别为0.2％、1％、7％。
实施例8-10
与实施例1的区别在于分别将羧甲基纤维素钠替换为羟丙基甲基纤维素，用量分别为0.1％、0.5％、6％。
实施例11-12
与实施例1的区别在于分别将十二烷基苯磺酸钠替换为十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3。
实施例13-14
与实施例1的区别在于海藻酸钠的类型和用量不同，分别选用粘度为200cps的海藻酸钠1％、400cps的海藻酸钠3％。
实施例15-16
与实施例1的区别在于聚乙烯醇的分子量和用量不同，分别为分子量2.2万的聚乙烯醇0.12％，分子量10.5万的聚乙烯醇0.5％。
实施例17-19
与实施例1的区别在于硅酸钠的用量不同，分别为1％、5％、8％。
实施例20
与实施例1的区别在于硅酸钠的用量不同，为0。
实施例21
与实施例1的区别在于聚乙烯醇的用量不同，为0.5％。
实施例22
与实施例1的区别在于添加了山梨酸钾(用作防腐剂)，用量为0.03％。
对比例1-5
对比例1-5所选用的抑尘剂型号分别为BSS、YYJ、WH、DS、RC，以上型号的抑尘剂均为现有市售产品。
以下通过试验例，来说明本发明抑尘剂的有益效果。
试验例1、保湿效率的测试
保湿效率是本发明抑尘剂测试的一项重要指标，具有较高的保湿率，有利于抑尘效果的发挥。通常情况下，保湿率在35％以上就可以达到良好的抑尘效果，特别是，保湿率在40％以上时，其抑尘效果更优。
首先对土样预处理：选取10目及以下的土样，50℃的温度条件下在烘箱中烘300min，除去水分，放入干燥器备用。
测试方法：称取一定质量粒径小于10目的土样(已预处理)放入培养皿中，量取一定量的抑尘剂溶液均匀滴加到土样表面，待其慢慢渗透入到土样中后，将尘皿放入40℃的恒温干燥箱中干燥，每隔一个小时称量一次尘皿的质量，根据下述公式(1)计算样品的保湿率：
Figure PCTCN2017095895-appb-000001
其中，
η为保湿率，％；
m0为滴加抑尘剂溶液后尘皿的质量，g；
mi为烘干至第i小时尘皿的质量，g；
m为未滴加抑尘剂溶液的尘皿质量，g。
通过上述方法，分别测试本发明实施例和对比例所述抑尘剂的保湿性能，结果见表1。
表1、保湿率的测试结果
  保湿率(％)   保湿率(％)
实施例1 40 对比例1 16.8
实施例2 44 对比例2 19.6
实施例3 45 对比例3 12.1
实施例4 40 对比例4 21.2
实施例5 40 对比例5 18.3
实施例6 41    
实施例7 41    
实施例8 40    
实施例9 41    
实施例10 40    
实施例11 41    
实施例12 41    
实施例13 42    
实施例14 42    
实施例15 43    
实施例16 41    
实施例17 40    
实施例18 45    
实施例19 43    
实施例20 42    
实施例21 42    
实施例22 41    
上述结果表明，本发明的抑尘剂具有良好的保湿性能，保湿率达到40％以上，远优于现有抑尘剂市售产品的保湿性能，更有利于达到更好的抑尘效果。
试验例2、抑尘效果的测试
2.1、抑尘效率的测试
抑尘效率是抑尘剂最重要的性能指标之一。抑尘效率的值越大，表明抑尘效果越好。参考中国环境保护产业协会标准《T/CAEPI 7-2017水溶性道路抑尘剂》，当抑尘效率≥80％时，就会被认为抑尘效果良好，也表明该抑尘剂具有良好的抑尘性能。
测试方法如下：选取10目及以下的土样，80℃的温度条件下在烘箱中烘180min，除去水分，备用。
取上述适量的土样分别盛放于2个表面皿中，使样品表面与表面皿平齐。将两个表面皿中分别喷洒抑尘剂(喷洒量按3L/m2)，80℃的温度条件下在烘箱中烘180min后分别进行称重，其中样品的质量为w1。之后分别放入风洞中，样品表面风速为30m/s的条件下进行5min的吹蚀，然后分别进行称重，剩余样品的质量为w2，按下述公式(2)分别计算风蚀率：
Figure PCTCN2017095895-appb-000002
式中：
E-样品风蚀率；
w1-吹蚀前土样的质量；
w2-吹蚀后土样的质量。
得到样品1的风蚀率为E1，样品2的风蚀率为E2，取其平均值为E。
然后，按下述公式(3)计算抑尘效率：
抑尘效率＝1－E   (3)；
2.2、PM2.5抑尘效率、PM10抑尘效率的测试
参照中国环境保护产业协会标准《T/CAEPI 7-2017水溶性道路抑尘剂》附录A-抑尘效率的测试方法。
每个样品进行三次试验，分别求得平均PM2.5抑尘效率(％)、PM10抑尘效率(％)，结果见表2。
2.3、抑尘周期的测试
主要仪器及材料:
2050型多功能采样器，可连续实时监测TSP、PM2.5、PM10浓度变化、NOx测试仪EC9841、 环卫喷洒车、计数器、道路抑尘剂、自来水。
选取一段市政道路，在喷洒路面及对照路面分别设置采样点，测试喷洒前后空气中扬尘主要参数NOx、PM2.5、PM10浓度变化。
配制抑尘剂溶液，利用环卫洒水车对路面进行喷洒作业。喷洒道路约2km，折合抑尘剂用量为1.5L/m2。喷洒只进行一次，并同时用相同水量喷洒对照点周围路面，随后不对区域路面做任何处理，直至监测结束，以便对比空气治理效果。喷洒抑尘剂前2d开始监测，总共监测14d。
采用道路抑尘的方式控制交通带产生的大气污染物，进行连续14d的监测，与未喷洒抑尘剂的对比路面相比，喷洒抑尘剂后，NOx、PM2.5、PM10浓度有明显的降低。
抑尘周期为自喷洒抑尘剂后，NOx、PM2.5、PM10浓度开始降低，即产生效果开始，持续至其浓度上升至喷洒前的浓度范围为止的时间。
按照上述方法，分别测试本发明实施例和对比例所述抑尘剂的抑尘效率、PM2.5抑尘效率、PM10抑尘效率和抑尘周期。
表2、抑尘效率、PM2.5抑尘效率、PM10抑尘效率和抑尘周期的测试结果
Figure PCTCN2017095895-appb-000003
Figure PCTCN2017095895-appb-000004
上述结果表明，与现有抑尘剂市售产品相比，本发明的抑尘剂具有良好的抑尘效果，总的抑尘效率在85％以上，PM2.5抑尘效率、PM10抑尘效率分别达到90％以上，且能够在7天～12天的较长时间内保持有抑尘效果，更有利于环境的改善和保护。
试验例3、路面摩擦衰减率的测试
路面摩擦衰减率是本发明抑尘剂测试的另一项重要指标，它表示喷洒抑尘剂之后对路面摩擦系数的影响，主要用于评价喷洒抑尘剂之后是否会对道路行驶安全产生影响。根据中国环境保护产业协会标准《T/CAEPI 7-2017水溶性道路抑尘剂》，路面摩擦衰减率(湿基≤10％，半湿基≤6％)，是较为适宜的，不会影响道路行驶安全。
参照标准JTG E60-2008和T0964-2008规定的路面摩擦衰减率测定方法，结果见表3。
表3、路面摩擦衰减率的测试结果
Figure PCTCN2017095895-appb-000005
Figure PCTCN2017095895-appb-000006
上述结果表明，与现有抑尘剂市售产品相比，本发明抑尘剂具有更高的道路应用安全性，喷洒本发明抑尘剂之后，路面摩擦衰减率较小，符合中国环境保护产业协会标准《T/CAEPI 7-2017水溶性道路抑尘剂》规定，不会对道路行驶安全产生危害。
试验例4、植物种子相对受害率的测试
植物种子相对受害率是本发明抑尘剂测试的另一项重要指标，它表示喷洒抑尘剂对道路旁绿化带植物的毒性影响。根据中国环境保护产业协会标准《T/CAEPI 7-2017水溶性道路抑尘剂》，植物种子相对受害率在40％以下是被允许的，但从更高的安全性上来说，植物种子相对受害率应当选择在20％以下或更低。
按照DB11/T 161-2012规定的方法，测试植物种子相对受害率，结果见表4。
表4、植物种子相对受害率的测试结果
Figure PCTCN2017095895-appb-000007
Figure PCTCN2017095895-appb-000008
上述结果表明，与现有抑尘剂市售产品相比，本发明抑尘剂对植物种子的毒害影响更小，更安全、更环保。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
工业实用性
本发明解决了现有抑尘剂产品功能单一、引入二次污染等问题，且应用广泛，尤其适用于粉尘颗粒较小的道路，例如，对总悬浮微粒(TSP)、PM2.5、PM10和氮氧化物的捕捉吸附，具有十分优良的抑尘效果，并能够在较长时间内保持有抑尘效果。同时，本发明的抑尘剂，也不会对道路行驶安全产生危害，植物毒害影响很小，更安全、更环保，非常值得推广应用。

Claims (23)

  1. 一种高效环保型抑尘剂，其特征在于，主要由以下成分混合而成：按重量计，
    胶乳 0.1-7％，
    改性淀粉/改性纤维素 0.1-6％，
    海藻酸钠 0.1-5％，
    聚乙烯醇 0.1-8％，
    硅酸钠 0-8％，
    丙三醇 10-60％，
    表面活性剂 0.01-5％，
    水余量。
  2. 一种高效环保型抑尘剂，其特征在于，主要由以下成分混合而成：按重量计，
    胶乳 0.1-7％，
    改性淀粉/改性纤维素 0.1-6％，
    海藻酸钠 0.1-5％，
    聚乙烯醇 0.1-8％，
    硅酸钠 0.1-8％，
    丙三醇 10-60％，
    表面活性剂 0.01-5％，
    水余量。
  3. 根据权利要求1或2所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述胶乳选自由水性聚氨酯、丁苯胶乳、纯丙胶乳和天然胶乳组成的组中的任意一种。
  4. 根据权利要求3所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述胶乳为水性聚氨酯。
  5. 根据权利要求4所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯，所述阴离子型水性聚氨酯的固含量为20％～60％；优选地，所述阴离子型水性聚氨酯的固含量为30％～50％。
  6. 根据权利要求1至5任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂选自由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组中的任意一种。
  7. 根据权利要求6所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十五烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十七烷基苯磺酸钠和十八烷基苯磺酸钠组成的组中的任意一种；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
  8. 根据权利要求7所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自由十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠组成的组中的任意一种。
  9. 根据权利要求7所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的分子量为300-330或575-605。
  10. 根据权利要求1至7任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述海藻酸钠的粘度为50-1000cps。
  11. 根据权利要求10所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述海藻酸钠的粘度为50-600cps；优选地，所述海藻酸钠的粘度为200-400cps。
  12. 根据权利要求1至10任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为2万-30万；优选地，所述聚乙烯醇的分子量为2万-13万。
  13. 根据权利要求1至12任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述改性淀粉为羧甲基淀粉及其钠盐；所述改性纤维素选自由羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素组成的组中的任意一种。
  14. 根据权利要求13所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述改性纤维素为羟丙基甲基纤维素。
  15. 根据权利要求1所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，按重量计，
    胶乳 0.3-7％，
    改性淀粉/改性纤维素 0.2-6％，
    海藻酸钠 0.1-5％，
    聚乙烯醇 0.12-8％，
    硅酸钠 0-8％，
    丙三醇 20-60％，
    表面活性剂 0.01-5％，
    水余量。
  16. 根据权利要求1-15任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，按重量计，
    胶乳 0.3-7％，优选0.3-1％，
    改性淀粉/改性纤维素 0.2-6％，优选0.2-0.5％，
    海藻酸钠 0.1-5％，优选1-3％，
    聚乙烯醇 0.12-8％，优选0.12-1％，优选0.12-0.5％，
    硅酸钠 0.1-8％，优选1-8％，优选1-5％，
    丙三醇 20-60％，优选20-50％，
    表面活性剂 0.01-5％，优选0.01-0.02％，
    水余量。
  17. 根据权利要求1-15任一项所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述抑尘剂还包含防腐剂。
  18. 根据权利要求17所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，按重量计，所述防腐剂的用量为0.01-5％。
  19. 根据权利要求17所述的高效环保型抑尘剂，其特征在于，所述防腐剂选自由山梨酸及其盐类、脱氢乙酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、丙酸钙和尼泊金酯类组成的组中的任意一种；优选地，所述防腐剂选自山梨酸及其盐类或脱氢乙酸及其盐类。
  20. 权利要求1-19任一项所述的高效环保型抑尘剂的制备方法，其特征在于，将聚乙烯醇溶解在热水中，然后将其与其余原料混匀，即得产品。
  21. 根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述热水的温度为90-95℃。
  22. 权利要求1-19任一项所述的高效环保型抑尘剂的应用，其特征在于，将所述高效环保型抑尘剂喷洒于道路上用于防尘，优先用于捕捉吸附总悬浮微粒、PM2.5、PM10和氮氧化物。
  23. 根据权利要求22所述的高效环保型抑尘剂的应用，其特征在于，所述高效环保型抑尘剂的用量为1.5-3L/m2。
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