專(zhuān)利名稱(chēng)：改性明膠抑塵劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑塵劑及其制備方法，特別涉及一種兼保水和固結(jié) 的新型抑塵劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
粉塵污染是影響城市環(huán)境的一個(gè)重要因素，而細(xì)粉塵一可吸入顆粒 物己成為許多國(guó)家尤其是大城市的首要污染物，人們一直致力于粉塵污 染的防治技術(shù)。在己有的粉塵防治技術(shù)中，最新穎和最有效的方法之一
是化學(xué)抑塵，該方法自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來(lái)， 一直得到人們的高度重 視。近幾十年來(lái)，其應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步拓寬?；瘜W(xué)抑塵方法的推廣與 表面活性劑和高分子功能材料等的迅猛發(fā)展緊密相關(guān)。用于改善環(huán)境粉 塵的高分子材料有很多，并且許多材料有較高的吸水和保水作用，其制 造生產(chǎn)及使用已有許多披露。然而許多高分子材料顆粒物是疏水性的， 很難與水相容，其污染又往往是開(kāi)放性和隨機(jī)性的，在許多情況下，顆 粒物污染控制非常困難。且這類(lèi)材料因成本較高，使其應(yīng)用受到相當(dāng)大 的限制:另一方面，在具體使用中發(fā)現(xiàn)，由于這類(lèi)材料的高吸水倍率會(huì)使 土壤發(fā)生板結(jié)，造成植物生長(zhǎng)的困難；同時(shí)還會(huì)引起土壤鹽漬化。部分高 分子吸水材料由于不可降解，還會(huì)引起對(duì)土壤的污染。因此研發(fā)適用面 廣，成本低廉且無(wú)污染的新型抑塵劑是十分必要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種兼保水和固結(jié)的新型抑塵劑及其制備方 法，增大粉塵含濕量、增大粉塵粒徑。該抑塵劑低成本、環(huán)保、實(shí)施方 便，抑塵效果明顯。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
改性明膠抑塵劑，是由以下重量百分比原料組成的
工業(yè)明膠2%_10%;
水60—99%;
無(wú)機(jī)酸2%_腦;
表面活性劑0%—10%;
交聯(lián)劑0%—10%;
氫氧化鈉0. 01%—5%;
乳化劑0—5%。
所述的改性明膠抑塵劑，其抑塵劑原料組分在實(shí)施前，獨(dú)立儲(chǔ)存， 亦可按配比制備成溶液儲(chǔ)存。
改性明膠抑塵劑的制備方法，是通過(guò)以下步驟制備的
用無(wú)機(jī)酸將工業(yè)明膠在20—8(TC下，降解2—15小時(shí)后用氫氧化鈉 中和到中性即可；40—5(TC為最佳降解溫度，6—8小時(shí)為最佳降解時(shí)間； 根據(jù)不同地段塵土的成分和性質(zhì)不一，將酸降解后的明膠溶液做潤(rùn)濕和 滲透試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果添加表面活性物質(zhì)增加對(duì)不同塵土的潤(rùn)濕和滲 透效果；表面活性物質(zhì)是十二烷基磺酸鈉、聚乙二醇、聚氧乙烯型、脂 肪酸甘油酯表面活性物質(zhì)，或使用甲醛、丙三醇、N， N-亞甲基雙丙烯酰 胺有機(jī)物或氯化鋁無(wú)機(jī)物對(duì)降解的明膠進(jìn)行交聯(lián)，來(lái)適應(yīng)不同的季節(jié)或溫度的保水要求；或添加山梨酸醇脂肪酸酯類(lèi)、磷脂類(lèi)、糖脂類(lèi)可生物 降解的乳化劑強(qiáng)化成膜、增大固結(jié)力。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
利用明膠與水相容性很好，并具很好的粘接性和保水性， 一定配比 的上述物質(zhì)的水溶液能夠形成具有良好粘結(jié)力和保水性的復(fù)合高分子抑 塵效果，達(dá)到濕潤(rùn)、凝并、固結(jié)作用。濕潤(rùn)是使得顆粒表面較長(zhǎng)時(shí)間保 持一定的濕度，提高粉塵密度;凝并是將細(xì)微粉塵凝并成較大直徑的粉塵
顆粒，增大粉塵直徑;固結(jié)是在顆粒表面形成一定強(qiáng)度和硬度的表層以抵
抗風(fēng)力等一些因素的破壞作用，且這種固結(jié)在二次灑水后仍然能較好的 保持，可降低抑塵劑的使用次數(shù)。
明膠是一類(lèi)來(lái)源廣泛的動(dòng)物蛋白，可溶于熱水，可吸收相當(dāng)于其質(zhì)
量5—10倍的水，具有親水性、持水性、親和性、低粘度性、分散穩(wěn)定
性以及生物相容性和降解性等優(yōu)良性質(zhì)。本發(fā)明采用無(wú)機(jī)酸在一定溫度 下降解，盡量維持其保水性能的同時(shí)增加與水的相容性，降低其粘度，
便于實(shí)施。制備后抑塵劑的性能指標(biāo)為(1)PH值:7—8; (2)粘度1一 30mpa.s; (3)耐高溫〉40°C ; (4)提高飽和吸水率:提高表層土壤及粉塵的 飽和吸水率〉20%; (5)降低滲透率:粉塵在自然條件下的入滲速率平均為 2. 81毫米/分鐘，在抑塵劑下為O. 08—0.90毫米/分鐘，提高了粉塵的 表面吸附作用，吸濕保水時(shí)間長(zhǎng)；(6) 35匸恒高溫下的抗蒸發(fā)時(shí)間65小 時(shí)(至含水量4%為止)，蒸發(fā)速率為4. 8克/小時(shí)，單位面積蒸發(fā)速率O. 678克/厘米；(7)對(duì)細(xì)小粉塵具有強(qiáng)粘結(jié)作用，固結(jié)路面，可防止灑水對(duì) 泥質(zhì)路面造成的沖洗破壞；(8)表面張力減小，基本消除了噴灑時(shí)的二次揚(yáng)塵。(9)二次保水效果好，二次灑水是不加抑塵劑，其仍然能較好的保 持水分，固結(jié)土壤，而不被與水沖走。
本發(fā)明抑塵劑不僅能有效抑制粉塵飛揚(yáng)，而且能夠吸水、鎖水，使 塵土表面固結(jié)，使得粉塵較長(zhǎng)日寸間保持潤(rùn)濕狀態(tài)，另外，該抑塵劑易 降解，對(duì)基體和粉料無(wú)腐蝕，不含任何產(chǎn)生污染的成份，屬于綠色環(huán)保 產(chǎn)品。本發(fā)明針對(duì)不同條件下研制的明膠降解抑塵劑和水為參照，通過(guò) 對(duì)其水溶性、保濕性能、粘度、在土層中的滲透試驗(yàn)、凝并能力和固結(jié) 能力的模擬對(duì)比試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了明膠用作抑塵劑的應(yīng)用性能。模擬試驗(yàn)結(jié) 果顯示，該抑塵劑在保濕、凝并和固結(jié)能力方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí) 際抑塵和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證實(shí)了該抑塵劑通過(guò)保濕、凝并和固結(jié)三種功能協(xié) 同作用抑制揚(yáng)塵，彌補(bǔ)了其它類(lèi)型抑塵劑在抑塵性能和實(shí)際操作可行性 上的不足，具有推廣使用意義。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)例一針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛少的公園或庭院等場(chǎng)地、泥質(zhì)道路。 一種抑塵劑，由以下重量百分比原料組分按下述反應(yīng)條件制得
工業(yè)明膠2%—10%; 水60—99%; 無(wú)機(jī)酸2%—10% ; 交聯(lián)劑0%—10%。 常溫下向恒溫水浴鍋中預(yù)先加入自來(lái)水，升溫至4(TC，然后分別往 三口瓶中加入0.2kg水、O,Olkg明膠、0.74kg酸，硝酸，攪拌至完全溶解混合均勻，恒溫4(TC降解8小時(shí)，然后移出，冷卻至室溫后用氫氧化 鈉中和到中性。制得抑塵劑溶液粘度約為lmpa.s， pH值為7.3。也可根 據(jù)不同的保水要求可適當(dāng)加入甲醛再繼續(xù)交聯(lián)三、四個(gè)小時(shí)。
由于不同的無(wú)機(jī)酸對(duì)明膠的降解程度和速度不同，也可采用磷酸和 硝酸等取代鹽酸，其中磷酸和硝酸降解還可使土壤增肥，改善土壤的鹽 漬成分。另外，交聯(lián)劑也可用丙三醇等有機(jī)物或氯化鋁等無(wú)機(jī)物對(duì)降解 的明膠進(jìn)行適當(dāng)交聯(lián)，其原料可因地制宜、靈活多變。
與大多數(shù)高分子材料一樣，適當(dāng)加溫如5(TC可加快降解。同時(shí)，適 當(dāng)?shù)慕宦?lián)，只是為提高抑塵劑的鎖水性和保水性，除滲透性改變外，適 度交聯(lián)不會(huì)影響其他性能。此時(shí)，制備好的抑塵劑可灌裝入灑水車(chē)或其 他噴灑設(shè)備實(shí)現(xiàn)噴灑。
實(shí)例二針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛多的公路和街道。
一種抑塵劑，由以下重量百分比原料組分按下述反應(yīng)條件制得
工業(yè)明膠2%—10%; 水60—99%; 無(wú)機(jī)酸2%—10%; 表面活性劑0%—10%; 交聯(lián)劑0%—10%。
取剛配置的lmol\L的鹽酸溶液200ml和10kg明膠。攪拌至完全溶 解混合均勻后，恒溫4(TC降解8小時(shí)，然后移出，冷卻至室溫后用氫氧 化鈉滴定至中和。制得的抑塵劑溶液粘度約為lmp . s， pH值為7. 2。
因?yàn)椴煌囟蔚膲m土其油分、靜電性與普通的公園和庭院的塵土有很大差別，所以可以對(duì)抑塵劑進(jìn)行簡(jiǎn)單的改性以適應(yīng)不同的需求。取塵 土進(jìn)行潤(rùn)濕和滲透試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)配置出不同表面張力和潤(rùn)濕效果的抑 塵劑，其方法是直接添加十二烷基磺酸鈉或聚乙二醇等表面活性物質(zhì)， 直到達(dá)到希望的潤(rùn)濕效果和滲透速率。此時(shí)，制備好的抑塵劑可灌裝入 灑水車(chē)或其他噴灑設(shè)備實(shí)現(xiàn)噴灑。
實(shí)施實(shí)例3:針對(duì)城市土建、堆料場(chǎng)、礦山工程。
一種抑塵劑，由以下重量百分比原料組分按下述反應(yīng)條件制得
水60—99%; 無(wú)機(jī)酸2%—10% ; 氫氧化鈉0. 01%—5%; 乳化劑0—5%。
由于這些場(chǎng)所及容易揚(yáng)塵，且裸露表面對(duì)抑塵劑的固結(jié)作用要求較 大，可配置如下抑塵劑
取lmol\L的硝酸溶液200ml和0. 01kg明膠攪拌至完全溶解混合均 勻后，恒溫40。C降解9小時(shí)，然后移出，冷卻至室溫后用氫氧化鈉滴定 至中和。根據(jù)需要添加山梨酸醇脂肪酸酯類(lèi)0.002kg，也可是磷脂類(lèi)、糖 脂類(lèi)等可生物降解的乳化劑，增加成膜效果，增大固結(jié)能力。此時(shí)，制 備好的抑塵劑可灌裝入灑水車(chē)或其他噴灑設(shè)備實(shí)現(xiàn)噴灑。
為提高抑塵效果，溶淋堆料堆土中l(wèi)一5cm，使堆土表面形成一層2 一5cm厚的保護(hù)膜。受到外界沖壓式封閉膜仍能保持持續(xù)完整的覆蓋。能 穩(wěn)定、限制土壤微粒的運(yùn)動(dòng)，避免灰塵沙粒等飛散到空氣中。該抑塵劑 還能有效的捕捉飄散的灰塵抵抗雨水沖擊，降低工作成本。保持期可達(dá)l—3三個(gè)月，固化后韌性好，生態(tài)、高效、安全不影響植物生長(zhǎng)，生物降 解后無(wú)殘留物。
實(shí)施時(shí)，采用的為鹽酸降解的明膠溶液，降解溫度為50°C，降解時(shí) 間6，并且加入了十二烷基磺酸鈉改變其潤(rùn)濕能力，防止二次揚(yáng)塵。單次 使用抑塵劑為80千克。每噴灑1次(0. 2—1. 5L\m2.)，可抑塵4天以上， 全部達(dá)到二級(jí)或三級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施時(shí)，采用硝酸降解的明膠溶液，降解時(shí)間8小時(shí)，溫度40。C。 用氫氧化鈉中和到中性后，采用甲醛進(jìn)行適度交聯(lián)，時(shí)間為3小時(shí)，以 提高其保水能力。單次使用抑塵劑為80千克，灑到塵土上之后能很快形 成一層薄膜，固結(jié)作用非常明顯，能起到很好的壓塵作用。壓塵作用能 持續(xù)10至40天，且不易受雨水等影響。每噴灑1次(0. 5—1. 5!Am2.)， 可抑塵10天以上，全部達(dá)到二級(jí)或三級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.改性明膠抑塵劑，其特征在于是由以下重量百分比原料組成的工業(yè)明膠2％-10％；水60-99％；無(wú)機(jī)酸2％-10％；表面活性劑0％-10％；交聯(lián)劑0％-10％；氫氧化鈉0.01％-5％；乳化劑0-5％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性明膠抑塵劑，其特征在于抑塵劑原料 組分在實(shí)施前，獨(dú)立儲(chǔ)存，亦可按配比制備成溶液儲(chǔ)存。
3. 改性明膠抑塵劑的制備方法，其特征在于是通過(guò)以下步驟制備的用無(wú)機(jī)酸將工業(yè)明膠在20—8(TC下，降解2—15小時(shí)后用氫氧化鈉中和 到中性即可；40—5(TC為最佳降解溫度，6—8小時(shí)為最佳降解時(shí)間；根 據(jù)不同地段塵土的成分和性質(zhì)不一，將酸降解后的明膠溶液做潤(rùn)濕和滲 透試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果添加表面活性物質(zhì)增加對(duì)不同塵土的潤(rùn)濕和滲透 效果；表面活性物質(zhì)是十二垸基磺酸鈉、聚乙二醇、聚氧乙烯型、脂肪 酸甘油酯表面活性物質(zhì)，或使用甲醛、丙三醇、N， N-亞甲基雙丙烯酰胺 有機(jī)物或氯化鋁無(wú)機(jī)物對(duì)降解的明膠進(jìn)行交聯(lián)，來(lái)適應(yīng)不同的季節(jié)或溫 度的保水要求；或添加山梨酸醇脂肪酸酯類(lèi)、磷脂類(lèi)、糖脂類(lèi)可生物降 解的乳化劑強(qiáng)化成膜、增大固結(jié)力。
全文摘要
改性明膠抑塵劑及其制備方法，涉及一種抑塵劑及其制備方法，由以下重量百分比原料組成的工業(yè)明膠2％-10％；水60-99％；無(wú)機(jī)酸2％-10％；表面活性劑0％-10％；交聯(lián)劑0％-10％；氫氧化鈉0.01％-5％；乳化劑0-5％。用無(wú)機(jī)酸將工業(yè)明膠在20-80℃下，降解2-15小時(shí)后用氫氧化鈉中和到中性即可；根據(jù)不同地段塵土的成分和性質(zhì)不一，將酸降解后的明膠溶液做潤(rùn)濕和滲透試驗(yàn)，添加表面活性物質(zhì)增加對(duì)不同塵土的潤(rùn)濕和滲透效果。本發(fā)明適用于路面、公園、建筑工地、散堆料場(chǎng)、礦區(qū)、煤堆及港口等容易產(chǎn)生粉塵的作業(yè)區(qū)，跟水相容噴灑后，能使粉塵凝結(jié)作用增強(qiáng)，抑制粉塵顆粒分散和運(yùn)移的高效抑塵劑。
文檔編號(hào)C09K3/22GK101619205SQ20091001313
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者孫小巍, 李艷花, 航 禮, 峰 許, 谷亞新, 馬健巖 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)