一種生態友好型抑塵劑的制備與性能研究

李艷杰 孟越 畢曉嬌 李沐婕 史鵬

摘 要 以大豆分離蛋白為黏結劑，與陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉及甲基硅酸鈉等輔助試劑共同作用，制備新型生態友好型抑塵劑。并對該抑塵劑進行性能研究，研究結果表明制備的抑塵劑具有較好的失水、抗風、抗凍、耐高溫性能，同時該抑塵劑采用生物原料制備，使用過程中對煤質無不良影響，不會對環境造成二次污染。

關鍵詞 大豆分離蛋白;抑塵劑;制備;性能研究

前言

煤炭是我國的主要能源，同時也是現階段造成環境污染的主要污染源。在露天貯存、運輸及燃燒的過程中都不可避免的產生粉塵，造成對環境的危害。尤其是露天煤堆的隨意堆放，受風力等外界因素的影響，大量碎煤和煤塵隨風進入大氣，直接影響到大氣顆粒物的組成，造成嚴重環境污染[1]。鑒于此，本文設計制備一種生態友好型生物抑塵劑，用以解決上述產生的環境問題。

1抑塵劑制備

（1）制備原料。大豆分離蛋白（食品級），有效成分>90%;羧甲基纖維素鈉（食品級）;甲基硅酸鈉（工業級）;十二烷基磺酸鈉（化學純）

（2）儀器設備。電熱恒溫水浴裝置、恒溫加熱磁力攪拌器、萬能材料試驗機、電子天平、小型噴霧器、工業分析儀器、電腦測硫儀器、自動量熱儀器。

（3）抑塵劑的制備。①將大豆分離蛋白5g、羧甲基纖維素鈉0.1g、十二烷基磺酸鈉0.1g和水一起混合后加入到圓底燒瓶中，攪拌加熱到60℃后充分反應1h，進行靜置冷卻。②在冷卻后的溶液中加入質量分數為30%的甲基硅酸鈉1.67g，攪拌均勻后加水至溶液100g，烘干后得到抑塵劑粉末。③將制備的抑塵劑粉末與水以2：3的比例進行混合，得到濃度為2%的大豆分離蛋白抑塵劑溶液。用小型噴霧器將抑塵劑溶液均勻噴灑到煤料的表面，噴灑量為2L/m2。分別使用混煤、煙煤和無煙煤對抑塵劑的性能進行測定。④生態友好型抑塵劑的主要成分是大豆分離蛋白，加入的陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉能夠破壞大豆蛋白的致密球體，釋放出內部的疏水結構，改善大豆蛋白的水溶性，使蛋白分子結構中的官能團與煤粒之間能夠形成強大的作用力，具備更好的黏結性能。加入的增稠劑羧甲基纖維素鈉，與陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉具備較好的配伍性。防水增強劑甲基硅酸鈉，在二氧化碳的作用下，自身發生分子間縮聚作用形成空間網狀大分子結構，親水性羧基轉變成疏水的Si-O鍵，使抑塵劑具有良好的防水性能[2]。

2抑塵劑評價方法與性能測定

①抑塵劑失水性能研究。將抑塵劑溶液以2L/m2的噴灑量均勻噴灑在粒徑為0～3mm的煤粉上，每隔12h進行一次質量測試，計算煤料中的含水率。經實驗分析可知，抑塵劑噴灑到煤粉上，隨著時間的增加，水分逐漸減少，經過80h左右失去全部的水分。抑塵劑噴灑在煤料上，雖然失去所有游離的水分，但抑塵劑與煤料能夠形成一層堅硬的固化層，達到抑塵效果。②抑塵劑抗風性能測試。將0～3mm粒徑的煤粉90g，堆成底面直徑10cm，高4cm的圓錐形狀，以用來模擬露天煤堆。將抑塵劑溶液以2kg/m2的噴灑量均勻噴灑在煤堆上，待形成固化層后，利用風速為14～15m/s的七級風力吹模擬煤堆1min 時間，觀察模擬煤堆表面固化層破壞及煤堆的損失狀況。經實驗結果分析可知，煤堆表面固化層基本保持完好，抑塵率長時間保持在99%以上，在模擬七級風力的作用下仍可以長時間保持抑塵效果。③固化層抗壓強度測定。通過查閱相關文獻資料，固化層抗壓強度的測定方法主要包括兩種：一種是將類型和配比均不同的抑塵劑噴灑到煤料表面，待固化層穩定后采用目測、吹風機等手段考察抑塵劑固化層強度，該方法具有直觀性和實用性，難以準確量化，準確性不能保證。④固化層抗凍、耐高溫性能測定。抗凍、耐高溫性能測定所選取的固化煤塊與強度測試制備方法相同。固化層的抗凍試驗是將固化煤塊放入冰箱冷凍24h，取出后在室溫下測試其抗壓強度。循環測試3次，經測試后試樣的強度有所降低，但降低強度不大，降低比例在10%左右，說明低溫對固化煤塊的強度影響不大，煤料固化層抗凍性能良好。⑤抑塵劑對煤質的影響。利用工業分析儀器、電腦測硫儀器和自動量熱儀器，分別測定無煙煤及使用抑塵劑的固化層無煙煤的水分、灰分、揮發分、硫含量及燃燒值等各項指標，檢測結果如表1所示。

經實驗測定可知，無煙煤與使用抑塵劑的固化層無煙煤在水分、灰分及揮發分上基本一致;硫含量略高，但相差不大;煤質的燃燒值也基本一致。說明抑塵劑對原有煤質不會產生太大不良影響。

3結束語

①本文以大豆分離蛋白為黏結劑，羧甲基纖維素鈉為增稠劑，甲基硅酸鈉為防水增強劑，通過十二烷基磺酸鈉的改性作用，制備一種生態友好型抑塵劑。②制備的抑塵劑對煤粒具有良好的失水、抗風、抗壓、抗凍、耐高溫性能。③以大豆分離蛋白為主要原料制備的生態友好型抑塵劑無毒無害，對煤質無不良影響，不會造成環境的二次污染。

參考文獻

[1] 來水利，柴強.新型運輸用煤炭抑塵劑的制備與性能[J].精細石油化工，2012（1）：60-63.

[2] 白莉.礦物散料儲運表層固化抑塵劑[D].太原：太原理工大學，2008.

作者簡介

李艷杰（2000-），女，黑龍江齊齊哈爾人;畢業院校：哈爾濱石油學院，專業：環境工程，學歷：本科在讀，研究方向：大氣污染處理技術。