复合型抑尘剂的研制

复合型抑尘剂的研制

污染是一个困扰全球的难题。我国的粉尘污染更为严重,特别是在干旱的北方地区,空气主要污染源就是可吸入颗粒物。本文从保护环境、节约资源的角度出发,以高分子材料为主要原料,研制出一种可以生物降解的复合型抑尘剂,为解决粉尘颗粒对环境带来的污染和对人们生活带来的危害,提供了一种很有效、简便的抑尘方法。抑尘剂可以广泛地应用于施工工地、道路、煤料场、矿山、公园、居民区、厂区等。抑尘剂具有较好的环境效益和经济效益,有着极其广阔的发展前景。1原料、设备和方法的试验1.1试验原材料丙烯酸、交联剂、乳化剂、增塑剂、脱离子水、表面活性剂。1.2测试设备反应釜、不锈钢滴加罐、胶体磨、冷热缸、脱气机组、均质机、离心泵、过滤机。1.3测试方法1.3.1单酯乳液的制备将复合高分子材料和脱离子水分别加热到50℃,将乳化剂预溶于各相中,在胶体磨中预乳化,然后经高压均质机,即低压阀98066Pa、高压阀343233Pa的压力条件下,制成乳液。将脱离子水、乳化剂和过硫酸钾加入反应釜,开始搅拌并升温至所需温度,开始滴加混合单体。单体滴加1/5后,开始滴加剩余的引发剂和乳化剂,反应时间为6h。反应完成后,保温1h,然后降温至40℃以下过滤出料后,打入储罐。1.3.2转速3.0min将乳液稀释1000倍,在540nm下测定吸光度(A前),上离心机离心15min,转速为3000r/min。然后取中部液体,在540nm下测定吸光度(A后),用其吸光度变化率(ΔA)来确定乳液的稳定性。计算公式为:ΔA=A前−A后A前×100%ΔA=A前-A后A前×100%ΔA值愈小,说明前后吸光率变化小,乳化体系的稳定性较好。2试验结果与讨论2.1乳化剂的稳定性为了研究不同乳化剂对乳化稳定性的影响,试验采用了以下6种乳化剂:T-20、T-40、T-60、T-80、SE-11、SE-15,试验结果见图1。由试验结果可以看出:乳化剂SE-15、T-20的乳化稳定性均高于其他同类乳化剂,并且在添加量为3‰时较为稳定。从生产成本考虑,T-20的价格比SE-15相对较低。综合考虑,选取T-20为基本乳化剂,并且在后续试验中,采用T-20的添加量为3‰。2.2乳化剂复配试验由以上试验确定乳化剂T-20的最佳添加量为3‰,筛选与之相配的其他乳化剂,采用两者的添加比例为1∶1,总的添加量为4‰,试验结果见图2。由试验结果可以看出,并不是所有的复配都可以取得稳定的结果,有些乳化剂还会带来负作用。S-60、SE-15对T-20对乳化稳定性都有一定的增效作用。2.3稳定性试验结果选择乳化剂S-60、SE-15和T-20的不同比例,进行乳化剂复合配比的稳定性试验,试验结果见表1。由表1试验结果可知:采用5号、6号试验配比,ΔA的变化较小。由于SE-15价格比S-60价格要高,综合考虑成本因素,选取最佳配比为:T-20占50%,SE-15占30%,S-60占20%。2.4se-15,s-60试验根据前期试验结果,选取不同浓度的复合乳化剂(T-20,SE-15,S-60)进行试验(图4)。由试验结果可以看出,复合乳化剂的添加量在3‰~4‰时,可以获得较好的试验结果,综合考虑经济因素,选择最佳添加量为3‰。2.5中值粒径与压力关系试验选用上述最佳乳化剂的条件,制备乳液。就分散相中位粒径而言,在1μm左右,乳液的稳定性较好。在23kW的三柱塞双道加压阀的均质机内分别进行了中值粒径与压力关系的试验,中低压阀确定在9.8066MPa,高压阀分别为9.8066,14.7099,19.6133,24.5166,29.4199,34.3233,39.2266,44.1299MPa,试验结果见图5。由试验结果可知:压力在大于34.3233MPa后,中位粒径变化并不明显,从节能和设备要求观点出发,拟选择34.3233MPa为最佳的均质压力。2.6化剂的阳离子和阳离子从产品的耐水性考虑,最好选用无乳化剂体系或反应型乳化剂体系,但最终的体系必须是阴离子或非离子体系,而不能采用阳离子体系,否则与另外两个组分复配时就会出现体系不稳定的现象。根据试验结果,采用反应型乳化剂体系。3防尘剂性能试验3.1耐高低温试验3.1.1表面无定温下的对比试验在装有两种不同粒径土块的试验盒中分别喷洒浓度为1,1.5,2L/m2的抑尘剂。另外,同时在常温自然干燥的条件下,进行对比试验。应用250W灯照射,试样表面放置温度计,并控制使温度小于50℃,2h以后观察表面成膜。具体试验方法为:1)喷上抑尘剂,未成膜就照射;2)喷上抑尘剂,成膜后照射。3.1.2试验结果耐高温试验结果分析见表3。由试验结果可知:高温对抑尘剂的影响不大,不会影响抑尘效果,各种使用剂量都对高温有耐受力。3.2耐低温试验3.2.1抑尘剂的设计对于抑尘剂的成膜性,低温也是非常重要的影响因素。试验选用加入特殊增塑剂的低玻璃化温度的耐低温配方,耐低温型抑尘剂的设计耐受能力为-25°C。另外选用不耐低温的配方,在同样的低温条件下,进行对比试验。喷洒耐低温型和不耐低温的两种配方,喷洒(喷洒量:1,1.5,2L/m2)在同上的试验盒内装满两种粒度的土块。放入低温冷库(-20~-25°C)。每2h间隔,观察表面情况,直到20h,再将其放回到室温,然后解冻,观察结果。3.2.2解冻抗剪测定耐低温试验验结果分析见表4。在低温库中,固化或可以称为冻结的速度很快,在10~15min就基本完成。表壳为冰冻壳,硬度大,不会起尘,放回室内解冻后进行观察。试验结果表明:该抑尘剂对低温的耐受能力可以达到一般冬季的使用要求,可以达到较好的抑尘效果。4场地土土本试验场地选在某工地入口处,长27m,宽3.9m,场地平坦,场地土为杂填土,其中包括石子、白灰、城市垃圾、黏土和沙子。场地干燥,地表10cm深度范围内,土质呈松散状态。4.1地表喷灰盐土块1)将场地的地面翻犁,深度:5~10cm;2)去除粒径大于1.5cm的石子,将土块拍碎;3)平整地面,做出坡度(利于排水),路边挖排水沟;4)使用地面喷洒清水,水量为渗入地表8~10cm;5)喷洒复合型抑尘剂,用量为1~2L/m2;6)碾压:喷洒完成1h后,即可通行,过往的车辆可以起到压实的作用。4.2抑制扬尘作用由试验效果图6可以看出:喷洒复合型抑尘剂后,具有较好的抑制扬尘效果。抑尘剂与土相互作用后,增加了土可塑状态的范围,使土体可以较长时