农业废弃物秸秆制备环保型抑尘剂的研究

梁文俊 任思达 李 坚 张依铭

摘  要：以农业废弃物秸秆为原料制成环保型抑尘剂，针对其粘度、抗风性、抗雨淋性及实际喷洒性能开展系列研究。结果表明，该抑尘剂粘度为180～240mPa·s，能有效捕集和粘黏粉尘颗粒物;具有良好的抗风、抗雨淋性能;对于3种类型土壤尘均具有良好的抑尘性能，具有较好的应用推广价值。

关键词：抑尘剂;秸秆;工业应用

中图分类号：TQ352.79                                     文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20181132005

隨着社会的发展和人们生活水平的提高，环境保护和资源的有效利用已成为世界各国共同关注的焦点问题。由于粉尘飞扬所造成的环境污染和传统防尘技术带来的资源浪费，以及由此引起的二次污染问题也越来越受到社会各界人士的广泛关注。传统抑尘方式，如洒水、苫布苫盖、防尘网等由于费用昂贵、抑尘效果不理想等问题已越来越不适应当今环保要求，所以始于20世纪20年代的抑尘剂越来越受到人们的重视，并且向着复合型、专用型、环保型方向发展[1]。多数抑尘剂处于实验室实验研究阶段，未得到工业生产和实地应用[2-4]。

我国是农业大国，每年仅农作物秸杆就有7亿t之多。千百年来，秸杆绝大部分被当作柴火、燃料等烧毁，这不仅是一种极大的资源浪费，而且对生态自然环境造成严重的污染。本文介绍一种以农业废弃物秸秆为主要原料，辅以淀粉、碱等原料的环保型扬尘抑制剂，测试了其粘度、抗风及抗雨性，并开展了喷洒性能测试。

1     抑尘剂制备原料及工艺

1.1     制备原料

粉碎至5～10mm秸秆，工业淀粉（纯度>99%），工业碱（纯度>98%），添加剂等。

1.2     抑尘剂制备工艺

将工业淀粉和工业碱配成一定浓度的溶液;将粉碎秸秆投入反应釜中，并加入适量水，由室温开始加热并连续搅拌;将配好的淀粉溶液、碱溶液以及添加剂加入反应釜中，继续加热1～2h后，保持恒温，随后静置并自然冷却至室温。

2     抑尘剂性能测试

2.1     粘度测试

粘度是抑尘剂的主要性能指标，用来衡量抑尘剂性能。适当的粘度在喷射过程中不易堵塞喷洒系统，而且能使煤炭小颗粒间彼此粘连，起到良好的抑尘效果。实验中采用Thermo C型粘度测定仪，研究中测定采用多次测定取平均值的方式确定样品平均粘度值。

2.2     抗雨淋性及抗风性

抗雨淋性模拟实际应用中抑尘剂在降雨条件下的性态变化，主要考察抑尘剂对不同降雨量的耐受程度。抗风性模拟实际应用中抑尘剂在不同风速条件下的性态变化。将抑尘剂喷洒在土壤表面，在不同风速条件下测试其抑尘效果。

2.3     喷洒性能测试

将抑尘剂喷洒在不同土壤表面，考察其抑尘效果。

3     结果与讨论

3.1     粘度测试结果

测试结果表明，抑尘剂粘度范围在180～240mPa·s之间，能有效捕集和粘黏粉尘颗粒物，粘度适中，适合应用喷洒。具有一定粘度的抑尘剂喷洒到粉尘颗粒物表面，能将彼此独立分散的粉尘颗粒粘黏在一起，增强其抗风能力。

3.2     抗雨淋性与抗风性测试结果

抗雨淋性实验主要是模拟在中雨条件下，即降雨量为20mm/h，表干后的抑尘剂对雨水冲刷的抗性及再次表干后的抑尘效果及表面性态;抗风性主要是模拟抑尘剂表干后长时间处于大风条件下的表面性态变化。图1为冲刷后及重新表干后的抑尘剂表面性态，图2为14m/s风速条件下测试3h后抑尘剂表面性态，两者均未出现明显裂和剥落现象，再次表干后结壳紧实，无松动现象发生，覆盖性较好。

3.3     实际喷洒性能测试

3.3.1     抑尘剂抑尘性能测试

研究中针对3种类型土壤的抑尘性能进行了考察，分别是普通土壤、细土以及细沙，实验结果见图3（a）-（c）。

实验在室外进行，历经40d，并经历了包括大风（5～6级）、小雪、小雨等天气状况。从实验结果可看出，无论土质如何，抑尘剂均有良好的抑尘效果，并具有良好的抗风及抗雨的性能。针对裸露土壤易扬起飞扬的特性，所开发的抑尘剂具有良好的胶联性，喷洒到地面后容易形成表面较为致密的薄膜覆盖层，从而起到有效抑尘的目的。

3.3.2     抑尘剂喷洒厚度实验

为了使覆盖剂能较好的使用和推广，降低成本是非常重要的因素，因此，抑尘剂用量多少则体现出成本的高低，抑尘剂用量过多，可能会导致覆盖层开裂，降低抑尘效果，为检验抑尘剂喷洒厚度对于抑尘性能的影响，开展了抑尘剂喷洒厚度实验。实验结果见图4（a）-（b），图4（a）为抑尘剂喷洒厚度1mm，图4（b）为抑尘剂喷洒厚度3mm。

从对实验的观察可以看出，喷洒的厚度对覆盖的效果是有影响的。不是喷洒的厚度越厚，效果就越好。当厚度较厚时，覆盖层将会导致龟裂，造成被覆盖层的裸露，从而使覆盖效果变差，并且使覆盖剂用量增加。当覆盖剂喷洒较薄时，覆盖剂分布容易均匀，干燥后不易发生开裂，而且可大大节省用量。

3     结论

研究中所制备的抑尘剂粘度为180～240mPa·s，能有效捕集和粘黏粉尘颗粒物;具有良好的抗风、抗雨淋性能;对于3种类型土壤尘均具有良好的抑尘性能，具有较高的应用推广价值。

参考文献

[1] F.Amato，X.Querol，C.Johansson，et al.A review on the effectiveness of street sweeping，washing and dust suppressants as urban PM control methods[J].Science of the Total Environment，2010（408）：3070–3084.

[2]王薇，霍茂清，郑向军，等.复合型抑尘剂的制备与应用研究[J].环境工程，2010，28（S1）：178-204.

[3]杜翠凤，王远，卢俊杰.吸湿型路面抑尘剂配方研制及工业试验[J].东北大学学报（自然科学版），2015（6）：876-882.

[4]肖红霞，郑义.复合型抑尘剂的制备研究[J].环境工程，2011，   29（1）：76-79.