一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂及其制备方法，属于环境保护领域。


背景技术：

2.采矿行业是我国国民经济支柱产业之一，为我国提供大量的税收和就业岗位。但采矿行业在生产过程中会产生大量的扬尘，是造成空气污染的主要来源之一。矿场裸露、施工、开采和物料运输、堆放过程等人为活动产生大量的颗粒物，都会成为扬尘污染物的来源。扬尘由于其颗粒细小，可在空气中长时间停留，阻碍植物生长、威胁人体健康并破坏自然环境。同时，当空气中扬尘累积到一定浓度会发生爆炸，进而危及个人人身安全和国家财产安全。
3.为了解决上述问题，现有技术采用多种方法来进行抑尘，如cn111995985a公开了一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂及其制备方法，其抑尘性能可达96%以上。cn112852383a中公开了一种公路工程抑尘剂及其制备方法，其抑尘性能可达90%以上。
4.然而为进一步降低扬尘对生态环境的破坏，抑尘剂的抑尘效率仍需进一步提高；同时为避免二次污染，在保持高效抑尘的基础上，开发无毒害的生态友好型抑尘制剂也是本领域的主要目标之一。
5.因此，研发一种同时具有高效抑尘和无毒害的生物友好型抑尘剂是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种同时具有无毒害、高效抑尘的聚电解质生物复合抑尘剂及其制备方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其由聚电解质、生物提取物、成膜剂和水配制而成。
8.本发明所述聚电解质为聚丙烯酸，阳离子型聚丙烯酰胺，阴离子型聚丙烯酰胺，聚乙烯亚胺，聚苯乙烯磺酸和聚乙烯吡啶中的一种或几种。上述聚电解质溶液可在抑尘过程中赋予扬尘粒子表面电荷性，从而使扬尘粒子聚集沉降。
9.本发明所述生物复合抑尘剂中聚电解质的质量浓度为0.1-5wt%。当质量浓度小于0.1%时，聚电解质无法有效赋予扬尘粒子表面电荷性，进而无法达到理想的抑尘效果。当质量浓度大于5%时，聚电解质溶液过于黏稠，无法有效在扬尘表面铺展，也无法达到理想的抑尘效果。
10.本发明所述生物提取物为海藻酸钠，腐殖酸，牛血清白蛋白，甲壳素，壳聚糖和卡拉胶中的一种或几种。上述生物提取物可在抑尘过程中赋予扬尘粒子表面一定的粘性，从而使扬尘粒子聚集沉降。
11.本发明所述生物复合抑尘剂中生物提取物的质量浓度为0.1-2wt%。当质量浓度小于0.1%时，生物提取物无法有效赋予扬尘粒子表面粘性，进而无法达到理想的抑尘效果。当质量浓度大于2%时，生物提取物溶液过于黏稠，无法有效在扬尘表面铺展，也无法达到理想的抑尘效果。
12.本发明所述成膜剂为单宁酸和多巴胺中的一种。上述成膜剂可在抑尘过程中使抑尘剂在扬尘粒子表面成膜，从而增加扬尘粒子聚集体的稳定，避免二次扬尘。
13.本发明所述生物复合抑尘剂中成膜剂的质量浓度为为1-10wt%。当质量浓度小于1%时，抑尘剂无法在扬尘粒子表面有效成膜，进而无法达到理想的抑尘效果。当质量浓度大于10%时，抑尘剂在扬尘粒子表面成膜的厚度过大，无法达到理想的抑尘效果。
14.本发明还提供了上述矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：（1）配制聚电解质溶液：将聚电解质溶于水中，制得聚电解质溶液；（2）配制生物提取物溶液：将生物提取物溶于水中，制得生物提取物溶液；（3）配制成膜剂溶液：将成膜剂因子溶于水中，制得成膜剂溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚电解质溶液、生物提取物溶液和成膜剂进行混合，即得聚电解质生物复合抑尘剂。
15.本发明所述聚电解质溶液、生物提取物溶液和成膜剂溶液的混合比例为1:0.5～1:0.5～1。比例过大或过小，会导致抑尘剂无法在扬尘粒子表面吸附或成膜，从而无法达到理想的抑尘效果。
16.本发明提供的制备方法中步骤（1）所述聚电解质在水中的溶解时间为1-24小时。当溶解时间小于1小时，聚电解质无法充分溶解在水中，进而无法达到理想的抑尘效果。当溶解时间大于24小时，聚电解质因子会在水溶液中断链，也无法达到理想的抑尘效果。
17.本发明的有益效果在于：本发明以聚电解质和生物提取液为主体，配制聚电解质生物复合抑尘剂。在静电吸附和范德华力的作用下，聚电解质生物复合抑尘剂可吸附在扬尘表面，同时使扬尘粒子进行聚集并沉降。此外，成膜剂的引入可以使聚电解质生物复合抑尘剂在扬尘粒子表面成膜，使聚集的扬尘稳定，避免二次扬尘。实验证明，本发明制备得到的抑尘剂，其抑尘效率可达99.80%以上。本发明中所使用的试剂为聚电解质和生物提取物，其成本低廉，对人身体无毒害，易分解，适合在抑尘领域中推广。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
19.实施例1一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为0.1wt%的聚丙烯酸溶于水中，溶解时间为1小时，得到聚丙烯酸溶液；
（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为0.1wt%的海藻酸钠溶于水中，得到海藻酸钠溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为1wt%的单宁酸溶于水，得到单宁酸溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚丙烯酸溶液，海藻酸钠溶液和单宁酸溶液按照1:0.5:0.5的比例进行混合，即得。
20.实施例2一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为5wt%的阳离子型聚丙烯酰胺溶于水中，溶解时间为24小时，得到阳离子型聚丙烯酰胺溶液；（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为2wt%的腐殖酸溶于水中，得到腐殖酸溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为10wt%的多巴胺溶于水，得到多巴胺溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将阳离子型聚丙烯酰胺溶液，腐殖酸溶液和多巴胺溶液按照1:1:1的比例进行混合，即得。
21.实施例3一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为3wt%的阴离子型聚丙烯酰胺溶于水中，溶解时间为10小时，得到阴离子型聚丙烯酰胺溶液；（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为1wt%的牛血清白蛋白溶于水中，得到牛血清白蛋白溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为5wt%的多巴胺溶于水，得到多巴胺溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将阴离子型聚丙烯酰胺溶液，牛血清白蛋白溶液和多巴胺溶液按照1:0.8:0.7的比例进行混合，即得。
22.实施例4一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为3wt%的聚乙烯亚胺溶于水中，溶解时间为5小时，得到聚乙烯亚胺溶液；（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为0.5wt%的甲壳素溶于水中，得到甲壳素溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为2wt%的单宁酸溶于水，得到单宁酸溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚乙烯亚胺溶液，甲壳素溶液和单宁酸溶液按照1:0.5:0.6的比例进行混合，即得。
23.实施例5一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为0.2wt%的聚苯乙烯磺酸溶于水中，溶解时间为2小时，得到聚苯乙烯磺酸溶液；（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为0.5wt%的壳聚糖溶于水中，得到壳聚糖溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为10wt%的多巴胺溶于水，得到多巴胺溶液；
（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚苯乙烯磺酸溶液，壳聚糖溶液和多巴胺溶液按照1:0.9:0.8的比例进行混合，即得。
24.实施例6一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为2wt%的聚乙烯吡啶溶于水中，溶解时间为15小时，得到聚乙烯吡啶溶液；（2）配制生物提取物溶液：将质量浓度为2wt%的卡拉胶溶于水中，得到卡拉胶溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为8wt%的多巴胺溶于水，得到多巴胺溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚乙烯吡啶溶液，卡拉胶溶液和多巴胺溶液按照1:1:1的比例进行混合，即得。
25.实施例7一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为1wt%的聚乙烯吡啶和2wt%的聚丙烯酸溶于水中，溶解时间为10小时，得到聚乙烯吡啶/聚丙烯酸溶液；（2）生物提取物溶液：将质量浓度为1wt%的海藻酸钠和1wt%的腐殖酸溶于水中，得到海藻酸钠/腐殖酸溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为2wt%的多巴胺溶于水，得到多巴胺溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚乙烯吡啶/聚丙烯酸溶液，海藻酸钠/腐殖酸溶液和多巴胺溶液按照1:0.5:0.5进行混合，即得。
26.实施例8一种矿山工程用聚电解质生物复合抑尘剂，其制备方法如下：（1）配制聚电解质溶液：将质量浓度为0.5wt%聚乙烯亚胺和1wt%的聚苯乙烯磺酸溶于水中，溶解时间为1小时，得到聚乙烯亚胺/聚苯乙烯磺酸溶液；（2）生物提取物溶液：将质量浓度为0.8wt%的甲壳素和1wt%的卡拉胶溶于水中，得到甲壳素/卡拉胶溶液；（3）配制成膜剂溶液：将质量浓度为2wt%的单宁酸溶于水，得到单宁酸溶液；（4）配制聚电解质生物复合抑尘剂：将聚乙烯亚胺/聚苯乙烯磺酸溶液，甲壳素/卡拉胶溶液和单宁酸溶液按照1:0.6:0.8进行混合，即得。
27.对比例1购买英国宝莱尔的polyte抑尘剂进行对比。
28.验证例1对实施例1～8与对比例提供的抑尘剂进行抑尘性能、粘度和保湿性能测试。抑尘性能按照gb/t 20966-2007进行测试，根据第8节中的方法计算得到；粘度按照gb/t 22235-2008进行测试，根据第7节中的方法计算得到；保湿性能按照gb/t 6284-2006进行测试，根据第3节中的方法计算得到。实施例1～8和对比例1抑尘剂的抑尘性能、粘度和保湿性能结果见表1。
29.表1实施例1～8和对比例1抑尘剂的抑尘性能、粘度和保湿性能
由表1可知，本发明提供的聚电解质生物复合抑尘剂的抑尘性能均在99.80%以上且保湿性能在93.40%以上，明显好于商业polyte抑尘剂。
30.本发明所公开的实施例可使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。