一种防治施工扬尘的抑尘剂及其制备方法与流程

1.本公开属于环境保护技术领域，涉及一种防治施工扬尘的抑尘剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着科技的进步和人类对环境资源需求量的日益增长，人类生存环境恶化正成为一个严重的问题，其中粉尘污染最直观，也正成为影响最严重的环境问题之一。在现代社会发展过程中避免不了会产生粉尘，例如水泥厂、火力发电厂、石料加工厂、垃圾焚烧厂、露天采矿区、建筑工地和冶炼厂等都是粉尘污染的重要来源。早春秋冬季节气候干燥，少雨多风，容易形成扬沙，致使土木工程施工现场、工矿产品堆场、粉煤灰和钢渣的废弃物堆场的各种物料粉尘随风飞扬，严重污染周围环境并影响周边居民的正常工作与生活。大量的粉尘除了会降低空气能见度，引起设备磨损，影响植物生长等之外，在日常生活中，可漂浮粉尘也严重影响了人类的健康，是诱发多种传染病和呼吸道疾病的主要原因。
3.粉尘污染的治理可从多个角度入手，如：粉尘性物料的替换，将污染源隔离，增加环境湿度，污染空间通风，粉尘颗粒的吸附收集等。但最合理有效的方法应该从污染源的产生着手，因此如何抑制粉尘的产生是主要的研究思路。
4.专利文献cn201721700438.6公开了一种煤炭露天存放的防扬尘装置，包括墙体，所述墙体上方固定安装有防尘面，所述防尘面正面开设有自动门，所述自动门下方固定安装有滑轮，所述自动门两侧开设有轨道，所述墙体右方固定安装有数据分析室，所述防尘面内腔固定安装有静电吸附墙，所述静电吸附墙左侧固定安装有防尘检测仪，所述静电吸附墙下方固定安装有尘土存放台，所述静电吸附墙右侧固定安装有控制箱，所述喷水口右方固定安装有湿度检测室，所述太阳能电池板上方固定安装有玻璃板。该实用新型结构简单，方便实用，防尘效果好，可实现露天煤炭的安全存放，减少了空气中尘土的污染，保护了大气环境，有效的改善了煤炭露天存放存在的问题。但是该设备需要增加装置和操作，维护成本高，不适合大范围使用。
5.专利文献cn201910326430.5公开了一种环保泡沫制剂及其制备方法，要解决的是现有矿山降尘中的问题。本产品包括以下重量份的原料：明胶0.8-1.25份、芦荟提取液13-16.6份、胶基0.75-1.3份、烷基糖苷0.8-1.2份、聚醚0.9-1.18份、二氧化钛0.4-0.66份、酰胺0.08-0.13份和纯化水76-85份。该产品黏附能力和水兼容能力强，发泡速度快，发泡倍数达到50倍以上，能够无空隙的覆盖，从根本上阻止粉尘向外扩散，并且形成泡沫后扩散时间慢，保证了降尘效果。该产品成分复杂，在物料表面形成的泡沫遇到大风和下雨天气会很快失效。
6.但是，目前的防尘抑尘剂制备仍然存在成本较高、使用范围受限制、原料复杂不环保、固化层较薄，导致其不耐雨水冲刷、不耐风蚀等问题。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种防治施工扬尘的抑尘剂及其制备方法，该抑尘剂制备
方法简单，原料经济环保且成本低廉，利用该方法制备的抑尘剂能够在较低喷洒量的条件下在短时间内形成更厚的固化层，在较大范围内能够有效的抑制粉尘且具有耐雨水冲刷、耐风蚀、耐干燥不开裂等性能。
8.为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种抑尘剂，所述抑尘剂含有成膜剂和水，所述成膜剂含有硅溶胶、水性聚合物乳液和高吸水树脂；以质量计，所述成膜剂的含量为7.5-52％；以固含量计，所述成膜剂中，相对于2-10重量份的所述硅溶胶，所述水性聚合物乳液的含量为5-40重量份，所述高吸水树脂的含量为0.5-2重量份。
9.可选地，所述水性聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液其中的一种或几种。
10.可选地，所述聚丙烯酸酯聚合度范围是50-5000，所述聚丙烯酸酯聚合度范围是50-5000，所述聚醋酸乙烯酯聚合度范围是50-5000。
11.可选地，所述高吸水树脂为聚丙烯酸盐、淀粉丙烯酸盐聚合物、淀粉-丙烯腈接技共聚物、丙烯酰胺-丙烯腈-丙烯酸三元共聚物其中的一种或几种。
12.可选地，所述抑尘剂还含有增稠剂；以质量计，所述增稠剂的含量为0.5-2％；所述抑尘剂中，相对于7.5-52重量份的所述成膜剂，所述增稠剂的含量为0.5-2重量份。
13.可选地，所述增稠剂为羟甲基纤维素钠。
14.可选地，所述抑尘剂还含有杀菌剂；以质量计，所述杀菌剂的含量为0-1％；以固含量计，所述抑尘剂中，相对于7.5-52重量份的所述成膜剂，所述杀菌剂的含量为0.1重量份。
15.本公开第二方面提供第一方面所述的抑尘剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：s1、将增稠剂和水加入到搅拌桶中进行搅拌，得到第一体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s2、将水性聚合物乳液加入到第一体系中进行搅拌，得到第二体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s3、将保湿剂加入到第二体系中进行搅拌，得到第三体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s4、将硅溶胶加入到第三体系中进行搅拌，得到第四体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s5、将杀菌剂加入到第四体系中进行搅拌，得到抑尘剂；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min。
16.本公开第三方面提供一种防治施工扬尘的方法，该方法包括将第一方面所述防治抑尘剂喷洒至含尘表面，并形成膜层。
17.可选地，在喷洒前，通过将所述抑尘剂与成膜助剂和/或水混合，以调节粘度为50-200mpa
·
s；
18.喷洒时的喷洒量为0.5-2.0l/m2。
19.通过上述技术方案，本公开所述抑尘剂原料由有机-无机符合材料组成，溶剂为水，无毒无害且各种原料均可生物降解，原料经济环保且成本低廉；利用该方法制备的抑尘剂能够在较低喷洒量的条件下在短时间内形成更厚的固化层，在较大范围内能够有效的抑制粉尘且具有耐雨水冲刷、耐风蚀、耐干燥不开裂等性能；具有经济、绿色、环保、高效的优点。
20.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
21.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
22.本公开第一方面提供一种抑尘剂，所述抑尘剂含有成膜剂和水，所述成膜剂含有硅溶胶、水性聚合物乳液和高吸水树脂；以质量计，所述成膜剂的含量为7.5-52％；以固含量计，所述成膜剂中，相对于2-10重量份的所述硅溶胶，所述水性聚合物乳液的含量为5-40重量份，所述高吸水树脂的含量为0.5-2重量份。
23.本公开中，所述的硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，当硅溶胶的水分蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，硅氧粒子结合，是一种很好的粘合剂，形成的膜层强度较好。水性聚合物乳液成膜速度快，具有一定韧性。含有硅溶胶、水性聚合物乳液和高吸水树脂的成膜剂，能够形成兼具一定强度和韧性的复合膜，同时高吸水树脂具有保湿性，能够避免复合膜因失水而导致的开裂现象。
24.根据本公开，所述水性聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液其中的一种或几种。
25.根据本公开，所述聚丙烯酸酯聚合度范围是50-5000，所述聚丙烯酸酯聚合度范围是50-5000，所述聚醋酸乙烯酯聚合度范围是50-5000。
26.根据本公开，所述高吸水树脂为聚丙烯酸盐、淀粉丙烯酸盐聚合物、淀粉-丙烯腈接技共聚物、丙烯酰胺-丙烯腈-丙烯酸三元共聚物其中的一种或几种。
27.根据本公开，所述抑尘剂还含有增稠剂；以质量计，所述增稠剂的含量为0.5-2％；以固含量计，所述抑尘剂中，相对于7.5-52重量份的所述成膜剂，所述增稠剂的含量为0.5-2重量份。
28.根据本公开，所述增稠剂为羟甲基纤维素钠。
29.根据本公开，所述抑尘剂还含有杀菌剂；以质量计，所述杀菌剂的含量为0-1％；以固含量计，所述抑尘剂中，相对于7.5-52重量份的所述成膜剂，所述杀菌剂的含量为0-1重量份。
30.本公开中，在抑尘剂中添加了增稠剂和杀菌剂，不仅能够增加所述抑尘剂体系的稳定性，还能够延长抑尘剂的保质期。
31.本公开第二方面提供第一方面所述的抑尘剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：s1、将增稠剂和水加入到搅拌桶中进行搅拌，得到第一体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s2、将水性聚合物乳液加入到第一体系中进行搅拌，得到第二体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s3、将保湿剂加入到第二体系中进行搅拌，得到第三体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s4、将硅溶胶加入到第三体系中进行搅拌，得到第四体系；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min；s5、将杀菌剂加入到第四体系中进行搅拌，得到抑尘剂；所述搅拌条件包括：搅拌速率为10-100转/min，搅拌时间为5-10min。
32.本公开第三方面提供一种防治施工扬尘方法，该方法包括将第一方面所述的抑尘剂喷洒至含尘表面，并形成膜层。
33.根据本公开，在喷洒前，通过将所述抑尘剂与成膜助剂和/或水混合，以调节粘度
为50-200mpa
·
s；
34.喷洒时的喷洒量为0.5-2.0l/m2。
35.本公开中，所述粘度使用旋转黏度仪来测定。
36.本公开中，在使用所述抑尘剂时，可以根据物料的粘稠度添加适量水分(也可以不加水)和成膜助剂，调高抑尘剂体系的流变性和成膜质量。然后用喷枪将液体状的混合液均匀喷在料堆表层。本公开所述的抑尘剂应在阴凉处保存，避免阳光直射。
37.本公开所述的抑尘剂利用了硅溶胶与聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯等聚合物乳液相溶性好的特点，配制成状态稳定的胶体状混合物；此外，本公开所述的抑尘剂利用了有机聚合物和硅溶胶二者在成膜过程中具有相互强化作用，其成膜质量显著提升，抑尘效果明显；高吸水树脂具有保湿性，避免了成膜因失水开裂的现象。
38.本公开所述的抑尘剂可以用于煤场、建筑工地等作业现场，该抑尘剂可以有效防治土方开挖、煤矿开采、土壤修复等施工现场粉尘。
39.下面通过实施例来进一步举例说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
40.实施例1
41.防治施工扬尘的抑尘剂制备
42.按照比例称取各个组分：成膜剂中各组分的比例(质量百分比)分别为：硅溶胶(固含量40％)5％、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液(固含量40％)25％、聚丙烯酸钾0.8％、羟甲基纤维素钠0.3％、杀菌剂0.05％，其余为水；按照上述抑尘剂的制备方法进行配制。配制后，粘度为89.6mpa
·
s，直接将其喷洒在散堆的土堆表面(土壤颗粒粒径不大于5mm)，按照1.8l/m2的喷洒量，24小时后表面形成一层平整、光滑的膜层。
43.实施例2
44.防治施工扬尘的抑尘剂制备同实施例1，区别在于，成膜剂中各组分的比例(质量百分比)分别为：硅溶胶(固含量40％)6％、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液(固含量40％)30％、聚丙烯酸钾0.8％、羟甲基纤维素钠0.5％、杀菌剂0.03％；配制后，粘度为145.3mpa
·
s。
45.实施例3
46.防治施工扬尘的抑尘剂制备同实施例1，区别在于，成膜剂中各组分的比例(质量百分比)分别为：硅溶胶(固含量35％)5％、聚丙烯酸酯乳液(固含量35％)25％，淀粉-丙烯腈接技共聚物0.8％、羟甲基纤维素钠0.8％、杀菌剂0.02％；配制后，粘度为105.7mpa
·
s。
47.实施例4
48.防治施工扬尘的抑尘剂制备同实施例1，区别在于，成膜剂中各组分的比例(质量百分比)分别为：硅溶胶(固含量35％)6％、聚醋酸乙烯酯乳液(固含量35％)30％，聚丙烯酸铵0.8％、羟甲基纤维素钠1％、杀菌剂0.01％；配制后，粘度为132.6mpa
·
s。
49.实施例5
50.防治施工扬尘的抑尘剂制备同实施例1，区别在于，抑尘剂在配置后在阴凉避光处保存3个月喷后再洒在散堆煤层表面。
51.实施例6
52.防治施工扬尘的抑尘剂制备同实施例1，区别在于，不添加增稠剂和杀菌剂，抑尘剂在配置后在阴凉避光处保存3个月喷后再洒在散堆煤层表面。
10％为良，土壤损失率为11-15％为一般，土壤损失率为》15％为差。
74.测试例4
75.耐干燥不开裂性能测试
76.实施例1-4及对比例1-6的抑尘剂均需要取出30ml倒入100cm2的特定方槽内，在40℃的条件下干燥成膜。裁剪试样长》200mm，宽》50mm，并用压缩试验机以速度0.08mm/s的速度给与压力，记录试样压裂时的最大压力。实施例5和对比例7需要在放置3个月后再次测定耐干燥不开裂性能。压力》100n为优，压力为80-100n为良，压力为50-80n为一般，压力为《50n为差。
77.表1
[0078][0079]
根据表1的数据，由实施例1-4和对比例1-6可以看出，实施例1-4的抑尘剂的性能优于对比例1-6，说明本公开的方法制备的抑尘剂能够在较低喷洒量的条件下形成更厚的固化层，使得该抑尘剂具有较好的耐风蚀、耐雨水冲刷和耐干燥且不易开裂的性能。
[0080]
由对比例1-6可以看出，当抑尘剂中的任一组分不在本公开的范围或少添加任一组分时，其在相同的喷洒量的条件下形成的固化层较薄，性能也较差。
[0081]
实施例5和实施例6证明了通过添加增稠剂和杀菌剂，在储存3个月后，本公开制备的抑尘剂仍能够在较低喷洒量的条件下形成更厚度的固化层，且具有较好的性能。
[0082]
综上所述，本公开的抑尘剂具有成本低，制备方法简便，成膜质量高，抑尘效果明显的显著特点。并且具有良好的干燥不开裂和抗雨水冲刷能力，是一种良好的环保产品。
[0083]
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0084]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0085]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。