化学抑尘剂制备及抑尘机理研究进展

梁文俊，任思达，马　贺，王　帅，赵　鑫

(1 北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室，北京　100124;2 秦皇岛股份有限公司卫生环保中心，秦皇岛　066002)



化学抑尘剂制备及抑尘机理研究进展

梁文俊1，任思达1，马贺2，王帅2，赵鑫2

(1 北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室，北京100124;2 秦皇岛股份有限公司卫生环保中心，秦皇岛066002)

目前粉尘颗粒物已成为我国各大城市大气污染的首要贡献源，并给交通运输，农业生产和人们日常生活及健康造成极大的影响。传统抑尘方式难以有效抑尘，因此开发出高效、绿色的抑尘剂就显得极为迫切。本文系统的介绍化学抑尘剂，并着重分析化学抑尘剂与粉尘颗粒物间润湿、粘结、凝并等作用机理，及国内外研发情况，同时指出未来化学抑尘剂低能耗、无污染、高效的发展方向。

粉尘颗粒物；化学抑尘剂；作用机理

近年来以颗粒污染引起的雾霾问题引起人们的注意，当前污染源主要为工业生产、交通运输、汽车尾气排放和地面扬尘等。地面扬尘虽是局域大气污染的主要贡献源，但却是个共性问题，并且难以控制[1]。传统抑尘方式如洒水、苫布苫盖等，成本高，长期抑尘效果差，因此国内外均开始研究使用化学抑尘剂抑制扬尘，在诸多抑尘领域中效果显现[2]。化学抑尘剂在抑尘效果、经济和环境效益上显示出越来越大的优势，具有极其广泛的发展前景[3]。

1　化学抑尘剂

1.1湿润型抑尘剂

湿润型化学抑尘剂是由一种或几种表面活性剂和无机盐组成，表面活性剂起主要的润湿作用，无机盐则主要起吸湿作用[4]。表面活性剂一般由亲水基和疏水基两种化合物组成；当润湿性抑尘剂与水混合时，亲水基则与水分子互相吸引，而疏水基则被排斥，由此形成界面吸附层，降低水的表面张力，而起到润湿、渗透、乳化等作用[5]。我国中南大学吴超等[6]近年来通过在表面阴离子活性剂中添加Na2SO4等硫酸盐类物质，以提高润湿性抑尘剂对粉尘的润湿作用；程淑艳等[7]分别以十二烷基苯磺酸钠和C9脂肪醇聚氧乙烯醚为主要原料，制得一种润湿型煤尘抑制剂。金龙哲等[8]以卤盐为主要原料，添加曲拉通X-100作为辅料，制备出一种使用与路面抑尘的润湿性抑尘剂。

1.2粘结型抑尘剂

粘结型抑尘剂主要通过粘结、结壳等作用实现抑尘目的，现有粘结型抑尘剂主要分为油类有机型和盐类无机型两种。有机粘结型抑尘剂由于其不溶于水，因此使用前需要先对其进行乳化处理，成具有一定粘度的乳化液，但工序复杂，且一般对环境也有一定的影响[9]。因此该类型抑尘剂在今后的发展中需克服此类弊端。现在粘结型化学抑尘剂已向着高分子聚合物，物理化学多种方法综合应用的方向发展，其代表性的如美国的DCL-1803粘结型化学抑尘剂和Conherex粘结型化学抑尘剂等[10-11]，Barlow等[12]将CaCO3、高岭土等做一定的配比，制备粘结型化学抑尘剂。刘顺妮等[13]研究了加入助剂对石灰黏土进行改性，得到一种粘结型抑尘剂配方。

1.3凝聚型抑尘剂

凝聚型抑尘剂是由多种物质聚合而成，具有良好的吸湿性和透水性，喷洒后能较好的附着在颗粒物表面，并彼此连接，成网成膜，将颗粒物包裹在网状结构中，且具有一定的粘度和良好的韧性，能捕集膜上方空气中的粉尘颗粒物，达到抑尘降尘的目的。凝聚型抑尘剂按其作用机理分为吸湿性无机盐凝聚剂和高倍吸水树脂凝聚剂。吸湿性无机盐凝聚剂主要由硅胶、MgCl2等卤化物[14]，但吸湿性无机溶液往往具有一定的腐蚀性，因此在应用中对设备、钢材等有一定的腐蚀作用。高倍吸水树脂凝聚剂[15]多为有机高分子聚合物，具有十分强的吸水、透水、保水的能力，并具有一定的粘度，且整体呈溶胶状。韩娟娟等[16]以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为原料，采用乳液聚合法合成抑尘剂，谭想香等[17]以淀粉为原料，合成出CH型化学抑尘剂，经试验证明，其对料堆有效抑尘周期达90天。

1.4复合型抑尘剂

复合型抑尘剂是将上述两种或多种抑尘剂，通过物理、化学作用，有机的聚合在一起，具有润湿、粘结、凝并、吸湿、透水等特性，因此，该类型抑尘剂在润湿粉尘颗粒物的同时，由于具有一般润湿型抑尘剂所没有的高吸湿、透水的特性，所以在润湿、保水方面效果突出；同时复合型抑尘剂又具有凝并、粘结的特性，在润湿粉尘时，又能使其彼此粘合，凝并成大颗粒，与一般粘结或凝聚型抑尘剂相比，润湿和保湿能力强[18]；也正因如此，复合型抑尘剂试用于多种场合，如道路抑尘、港口卸料、静置料堆等地。然而复合型抑尘剂的研究我国起步较晚，与国外优秀产品还有一定的差距，但近些年还是涌现出较多优秀产品，如蒋富强等[19]将木质素磺酸钠、丙烯酸等按一定比例复合制成对煤尘具有良好效果的抑尘剂；王薇等[3]研究了高分子复合材料与乳化剂在不同条件下复合制成了复合抑尘剂。

1.5环保型抑尘剂

随着今年来人们环境保护意识的加强，对化学抑尘剂的环保要求也逐步加大，各个科研工作者致力于开发产出一种对环境无毒无害，并且能满足抑尘要求的抑尘剂。环保型抑尘剂完全采用天然材料作为抑尘剂的主要原料，采用无毒无害工艺加工而成。能有效对粘土、生土、沙堆、堆料及碎石砖瓦进行有效的粘结覆盖，从而减少和避免扬尘的产生和造成二次污染，且成本降低，比较适应我国现阶段使用。Miguel A. Medeirosa[20]研究了分别在酸(硫酸或磷酸)和碱的条件下，催化生物产油生产过程中的副产物甘油，使之聚合得制抑尘剂；曹丽琼等[21]通过脆化降解废可乐瓶，通过水解得到乙二醇，已此制备一种高效环保型抑制剂；程淑艳等[22]以废纸为原料制得羧甲基纤维素然后制备煤尘抑制剂。

2　结　语

通过分析不难看出，在抑尘领域中，与抑尘剂相比，传统抑尘方式的弊端愈发的显现，而抑尘剂自身也正向着复合型、专用型方向发展，所以开发出新的无毒无害，高效廉价，工序简单的化学抑尘剂成为了研究的新进展。但对于复合型抑尘剂作用机理的研究还不透彻，需要日后在实验和实践中，针对不同种类的抑尘剂，对应不同的抑尘场地进一步研究，为新型抑尘剂提供科研方向。随着化学工业的发展，在新的环保形势下，低能耗、无污染、高效率的化学抑尘剂在抑尘领域中将发挥越来越重要的作用。

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Research Progress on the Preparation of Chemical Dust Suppression Agent and the Mechanism of Dust Suppression

LIANGWen-jun1,RENSi-da1,MAHe2,WANGShuai2,ZHAOXin2

(1 Beijing University of Technology, Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control, Beijing 100124; 2 Health and Environmental Protection Center,Qinhuangdao Co., Ltd., Hebei Qinhuangdao 066002, China)

At present, dust particles have become the main source of air pollution in China’s major cities, and to transport, agricultural production and people’s daily life and health caused great impact. The traditional dust suppression method is difficult to effectively suppress dust, so the development of high efficiency, green dust suppression agent is extremely urgent. The chemical dust suppressant was introduced, and the analysis of chemical dust suppressant and dust particles wetting, adhesion, agglomeration and mechanism, and the domestic and foreign development was focused on, and the development direction of future chemical suppression of dust agent of low energy consumption, no pollution, efficient was pointed out.

dust particles; chemical dust suppressants; mechanism of action

梁文俊(1978-)，男，博士，从事大气污染控制工程方向的研究。

任思达。

X701

A

1001-9677(2016)015-0022-02