一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种抑尘剂，特别是涉及一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国工业发展和城市化进程加快，大气颗粒物污染逐渐成为城市空气质量最为突出的问题之一。大气颗粒物不仅严重影响人体健康，而且对大气环境质量也产生重要影响。随着城市化进程的推进，房地产及公共设施等基础建设正不断加快。建筑工地、市政工地、城区裸露地面等土壤扬尘已成为重要的大气颗粒物污染源。
3.扬尘是危害人体健康、影响城市空气质量、降低大气能见度的重要污染源。抑尘剂的使用是改善扬尘问题、优化建筑施工扬尘、保护工人健康行之有效的措施。
4.但是对于建筑工地、市政工地、城区裸露地面等环境，这些场景下使用抑尘剂需要具备润湿保湿、粘结吸附、固化结壳等功能。因此，迫切需要提供一种新型的针对土壤扬尘环保结壳抑尘剂，才能满足复杂的工况下扬尘抑制需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对复杂的工况下土壤扬尘抑制需求，提出一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂及其制备方法，以降低环境污染，减少资源浪费。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂，包括800～1000重量份的水、1～2重量份的植物胶、2～3重量份的单糖或多糖、0.5～1重量份的乳化剂、400～500重量份的液体烃以及50～100重量份的动植物油脂；所述环保结壳抑尘剂喷洒于土壤扬尘上的tsp抑制效率≥95％，pm10抑制效率≥95％，pm2.5抑制效率≥95％；所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂在5～25℃时的旋转粘度为5～45mpa
·
s。
7.优选地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂的抑尘有效期35天≤t＜90天；风蚀率＜1。
8.优选地，在所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂喷洒后，被喷洒物料表面的固结层厚度大于10mm。
9.优选地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂的喷洒量为4～6kg/m2时，抑尘效率≥99.7％。
10.优选地，所述植物胶包括变性淀粉类、田菁胶、瓜尔胶、胡麻胶、香豆胶、黄原胶或卡拉胶中的一种或多种；所述单糖或多糖包括葡萄糖、麦芽糖、壳聚糖、菊糖；所述液体烃包括液体石油类物质；所述动植物油脂包括基础油、棕榈油、玉米油或油酸。
11.优选地，所述乳化剂为op10或sp80。
12.本发明的另一目的在于一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂的制备方法，所述制备方法包括：
13.步骤a、将400～500重量份的水与1～2重量份的植物胶混合，搅拌均匀，得到液体a；
14.步骤b、将400～500重量份的水与2～3重量份的单糖或多糖混合，搅拌均匀，得到液体b；
15.步骤c、将0.5～1重量份的乳化剂与400～500重量份的液体烃以及50～100重量份的动植物油脂混合，搅拌均匀，得到液体c；
16.步骤d、将所述液体c与所述液体b混合，搅拌均匀后再加入所述液体a，混合后用均质机搅拌1～2小时，得到土壤扬尘环保结壳抑尘剂。
17.基于上述技术方案，本发明的优点是：
18.本发明提供的土壤扬尘环保结壳抑尘剂为油包水的乳浊液，上述乳浊液喷洒后，其中的有效成分与土壤进行吸附和络合，将细小易扬尘的土壤粘合，团聚为粒径较大的不易扬尘颗粒，并在土壤表面形成一定厚度和韧性的结壳层，从而减少了在由外力扰动引起的扬尘，从根本上实现了抑尘的目的。
19.通过在建筑工地、市政工地、城区裸露地面等表面喷洒环保结壳抑尘剂，有效降低对人体有害的颗粒物pm10和细颗粒物pm2.5浓度；改善了工作环境，减少了环卫作业次数，节约了大量宝贵的水资源；同时喷洒后形成的结壳层具有强透水性，既保障降雨可快速通过结壳层渗透到下层，利于植被的自然恢复。有效增加环境、社会及企业的经济效益。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1为便携式风洞(pi
‑
swerl)系统示意图；
22.图2为便携式风洞(pi
‑
swerl)测试工作场景；
23.图3为土壤扬尘环保结壳抑尘剂的抑尘有效期测试结果。
具体实施方式
24.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
25.本发明提供了一种土壤扬尘环保结壳抑尘剂，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂依据于建筑工地、市政工地、城区裸露地面等环境针对性研发，由植物胶等天然高分子添加剂以及其他有机材料复配而成，主要包含乳化剂、保湿剂、粘结剂、增稠剂、杀菌剂等性能组分，其安全环保，易降解，无二次污染问题，符合生态环保理念。该抑尘剂具备润湿保湿、粘结吸附、固化结壳等功能，是解决复杂的工况下扬尘的有效手段。
26.具体地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂包括800～1000重量份的水、1～2重量份的植物胶、2～3重量份的单糖或多糖、0.5～1重量份的乳化剂、400～500重量份的液体烃以及50～100重量份的动植物油脂；所述环保结壳抑尘剂喷洒于土壤扬尘上的tsp抑制效率≥95％，pm10抑制效率≥95％，pm2.5抑制效率≥95％；所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂在5～25℃时的旋转粘度为5～45mpa
·
s。
27.优选地，所述植物胶包括变性淀粉类、田菁胶、瓜尔胶、胡麻胶、香豆胶、黄原胶或卡拉胶中的一种或多种；所述单糖或多糖包括葡萄糖、麦芽糖、壳聚糖、菊糖；所述液体烃包括液体石油类产品；所述动植物油脂包括基础油、棕榈油、玉米油、油酸等。优选地，所述乳化剂为op10或sp80。
28.土壤扬尘环保结壳抑尘剂采用天然植物为原料无毒无害，自然条件下易降解，其包含天然多糖高分子和其它天然聚合物成分，分子链存在丰富的羟基、羧基等官能团，并通过化学改性接枝不同种类带电基团，使分子之间产生作用力，表现为黏结性、结膜性、保湿性、润湿性、渗透性等这样可使配制的抑尘剂达到迅速捕捉微粒粉尘并吸附颗粒，抑尘剂稀释液喷洒物料表面可渗透物料并形成网状结构致密且韧性强固结层，保持很好的抑尘效果。
29.更优选地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂包括1000重量份的水、2重量份的植物胶、3重量份的单糖或多糖、1重量份的乳化剂、500重量份的液体烃以及100重量份的动植物油脂。
30.本发明提供的土壤扬尘环保结壳抑尘剂为油包水的乳浊液，上述乳浊液喷洒后，其中的有效成分与土壤或堆料粉进行吸附和络合，将细小易扬尘的土壤粘合，团聚为粒径较大的不易扬尘颗粒，并在土壤表面形成一定厚度和韧性的结壳层，从而减少了在由外力扰动引起的扬尘，从根本上实现了抑尘的目的。
31.优选地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂的抑尘有效期35天≤t＜90天；风蚀率＜1。优选地，在所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂喷洒后，被喷洒物料表面的固结层厚度大于10mm。更优选地，所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂的喷洒量为4～6kg/m2时，抑尘效率≥99.7％。
32.为进一步说明本发明的土壤扬尘环保结壳抑尘剂的抑尘效果，对抑尘效率和抑尘有效期进行测定。
33.用美国沙漠所研制的便携式风洞(pi
‑
swerl，如图1)测试土壤风蚀扬尘排放潜势，包括未采取任何措施，喷洒本发明结壳抑尘剂稀释液和水之后的土壤风蚀扬尘排放潜势。具体测试步骤如下：
34.1)整理出一块表面无障碍物且颗粒物排放能力均匀的土壤质地，类型为壤质砂土的平坦型裸地；试验场地采用梅花形布点法在试验场地内选取5个点位，使用便携式风洞测试5个点位颗粒物排放能力的均匀性，排放能力的相对标准偏差≤20％视为均匀性符合要求。
35.2)在裸地试验场地内固定至少4块长
×
宽
×
高＝1.20m
×
1.20m
×
0.25m的试验框，用于定量喷洒土壤扬尘环保结壳抑尘剂溶液，保证试验框内土壤不受人为扰动和周边土壤风蚀影。
36.3)按照抑尘剂的的使用浓度，用水将抑尘剂稀释成溶液。按现场环境在土壤表面喷洒4～6kg/m2土壤扬尘环保结壳抑尘剂，使用喷壶将抑尘剂稀释溶液喷洒在试验框内的土壤表面。喷洒方式采用纵向和横向交替喷洒，喷洒时可见明显液滴，喷洒2块试验框，用于测试风蚀扬尘抑尘剂的抑尘效率和抑尘有效期。同时预留2块未做任何处理的试验框土壤作为空白地块进行空白测试。在试验框上的标签上记录风蚀扬尘抑尘剂使用浓度、单位面积喷洒量、喷洒时间等信息。
37.4)测试前48h应无降水，待喷洒抑尘剂稀释液的土壤表面干燥结壳后，选择1块喷洒抑尘剂稀释液的试验框中3处无任何重叠的位置进行测试，将便携式风洞轻轻地放置在测试位置且不破坏土壤表面的结壳。使用电脑控制系统设置阶梯模式模拟测试不同风速下土壤表面风蚀扬尘颗粒物排放潜势。
38.5)选择1块空白试验框中3处无任何重叠的位置进行测试，将便携式风洞轻轻地放
置在测试位置。使用电脑控制系统设置阶梯模式模拟测试不同风速下土壤表面风蚀扬尘颗粒物排放潜势。
39.6)分别对被测试验框中3次平行试验数据进行处理，计算颗粒物累积排放潜势，再对3次试验数据求平均值a。颗粒物抑尘效率η(％)按公式计算：
40.η＝(a1
‑
a2)/a1
×
100％；
41.式中：η
‑
颗粒物抑尘效率(％)；
42.a1
‑
空白地块颗粒物累积排放潜势(mg/m2)；
43.a2
‑
喷洒风蚀扬尘抑尘剂地块颗粒物累积排放潜势(mg/m2)。
44.7)喷洒风蚀扬尘抑尘剂之后的(60
±
3)d，对未测试的喷洒风蚀扬尘抑尘剂的试验框和空白试验框，按照步骤上述步骤测试抑尘效率。
[0045][0046]
测试结果如上表所示不同风速下不同浓度结壳抑尘剂对pm2.5的抑制效率:当便携式风洞达到6000rpm时，结壳抑尘剂对风蚀扬尘pm2.5的抑制效率都大于99.7％。喷洒不同浓度抑尘剂的抑尘效率与喷洒等量的水对pm2.5的抑制效率相比，都在85％以上。其中，稀释50倍喷洒6kg和稀释65倍喷洒6kg，相对于喷洒等量的水，抑尘效率更高，且都在99.7％以上。相对于喷洒纯水，抑尘效率提高95％以上。抑尘效果如图3所示。
[0047]
结果表明：所述环保结壳抑尘剂喷洒于土壤扬尘上的tsp抑制效率≥95％，pm10抑制效率≥95％，pm2.5抑制效率≥95％。
[0048]
所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂的抑尘有效期35天≤t＜90天。
[0049]
实际应用中，粘度因素对溶液铺展和渗透速度有显著影响，粘度值(5～60mpa.s)对喷洒装置要求更低，喷洒时易被雾化，溶液分散均匀，形成更为稳固的固结层。而本发明中所述土壤扬尘环保结壳抑尘剂在5～25℃时的旋转粘度为5～45mpa
·
s，具有优异的粘度指标。
[0050]
本发明的还提供了土壤扬尘环保结壳抑尘剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0051]
步骤a、将400～500重量份的水与1～2重量份的植物胶混合，搅拌均匀，得到液体a；
[0052]
步骤b、将400～500重量份的水与2～3重量份的单糖或多糖混合，搅拌均匀，得到液体b；
[0053]
步骤c、将0.5～1重量份的乳化剂与400～500重量份的液体烃以及50～100重量份的动植物油脂混合，搅拌均匀，得到液体c；
[0054]
步骤d、将所述液体c与所述液体b混合，搅拌均匀后再加入所述液体a，混合后用均质机搅拌1～2小时，得到土壤扬尘环保结壳抑尘剂。
[0055]
由于所述环保结壳抑尘剂发挥作用需要形成油包水的乳浊液，所以需要分成液体a、b、c，不同物质分布混合、络合后形成特殊的油包覆的乳浊液结构，具有很好的水溶性。
[0056]
实施例1
[0057]
a、将5吨水与20千克植物胶均匀混合，得到液体a，另外将5吨水30千克单糖或多糖搅拌均匀，得到液体b；
[0058]
b、将10千克乳化剂op10与5吨回收生物油，1吨动植物油脂类混合，得到液体c；
[0059]
c、将液体c与液体b混合，再加入液体a，混合后，用均质机搅拌1～2小时，即得到环保结壳抑尘剂。
[0060]
通过在建筑工地、市政工地、城区裸露地面等表面喷洒环保结壳抑尘剂，有效降低对人体有害的颗粒物pm10和细颗粒物pm2.5浓度；改善了工作环境，减少了环卫作业次数，节约了大量宝贵的水资源；同时喷洒后形成的结壳层具有强透水性，既保障降雨可快速通过结壳层渗透到下层，利于植被的自然恢复。有效增加环境、社会及企业的经济效益。
[0061]
实施例2
[0062]
a、将4吨水与10千克植物胶均匀混合，得到液体a，另外将4吨水20千克单糖或多糖搅拌均匀，得到液体b；
[0063]
b、将5千克乳化剂op10与4吨回收生物油，0.5吨动植物油脂类混合，得到液体c；
[0064]
c、将液体c与液体b混合，再加入液体a，混合后，用均质机搅拌1～2小时，即得到环保结壳抑尘剂。
[0065]
通过在建筑工地、市政工地、城区裸露地面等表面喷洒环保结壳抑尘剂，有效降低对人体有害的颗粒物pm10和细颗粒物pm2.5浓度；改善了工作环境，减少了环卫作业次数，节约了大量宝贵的水资源；同时喷洒后形成的结壳层具有强透水性，既保障降雨可快速通过结壳层渗透到下层，利于植被的自然恢复。有效增加环境、社会及企业的经济效益。
[0066]
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。