一种生态友好型抑尘剂的制备与性能研究

李艳杰 孟越 毕晓娇 李沐婕 史鹏

摘 要 以大豆分离蛋白为黏结剂，与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素钠及甲基硅酸钠等辅助试剂共同作用，制备新型生态友好型抑尘剂。并对该抑尘剂进行性能研究，研究结果表明制备的抑尘剂具有较好的失水、抗风、抗冻、耐高温性能，同时该抑尘剂采用生物原料制备，使用过程中对煤质无不良影响，不会对环境造成二次污染。

关键词 大豆分离蛋白;抑尘剂;制备;性能研究

前言

煤炭是我国的主要能源，同时也是现阶段造成环境污染的主要污染源。在露天贮存、运输及燃烧的过程中都不可避免的产生粉尘，造成对环境的危害。尤其是露天煤堆的随意堆放，受风力等外界因素的影响，大量碎煤和煤尘随风进入大气，直接影响到大气颗粒物的组成，造成严重环境污染[1]。鉴于此，本文设计制备一种生态友好型生物抑尘剂，用以解决上述产生的环境问题。

1抑尘剂制备

（1）制备原料。大豆分离蛋白（食品级），有效成分>90%;羧甲基纤维素钠（食品级）;甲基硅酸钠（工业级）;十二烷基磺酸钠（化学纯）

（2）仪器设备。电热恒温水浴装置、恒温加热磁力搅拌器、万能材料试验机、电子天平、小型喷雾器、工业分析仪器、电脑测硫仪器、自动量热仪器。

（3）抑尘剂的制备。①将大豆分离蛋白5g、羧甲基纤维素钠0.1g、十二烷基磺酸钠0.1g和水一起混合后加入到圆底烧瓶中，攪拌加热到60℃后充分反应1h，进行静置冷却。②在冷却后的溶液中加入质量分数为30%的甲基硅酸钠1.67g，搅拌均匀后加水至溶液100g，烘干后得到抑尘剂粉末。③将制备的抑尘剂粉末与水以2：3的比例进行混合，得到浓度为2%的大豆分离蛋白抑尘剂溶液。用小型喷雾器将抑尘剂溶液均匀喷洒到煤料的表面，喷洒量为2L/m2。分别使用混煤、烟煤和无烟煤对抑尘剂的性能进行测定。④生态友好型抑尘剂的主要成分是大豆分离蛋白，加入的阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠能够破坏大豆蛋白的致密球体，释放出内部的疏水结构，改善大豆蛋白的水溶性，使蛋白分子结构中的官能团与煤粒之间能够形成强大的作用力，具备更好的黏结性能。加入的增稠剂羧甲基纤维素钠，与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠具备较好的配伍性。防水增强剂甲基硅酸钠，在二氧化碳的作用下，自身发生分子间缩聚作用形成空间网状大分子结构，亲水性羧基转变成疏水的Si-O键，使抑尘剂具有良好的防水性能[2]。

2抑尘剂评价方法与性能测定

①抑尘剂失水性能研究。将抑尘剂溶液以2L/m2的喷洒量均匀喷洒在粒径为0～3mm的煤粉上，每隔12h进行一次质量测试，计算煤料中的含水率。经实验分析可知，抑尘剂喷洒到煤粉上，随着时间的增加，水分逐渐减少，经过80h左右失去全部的水分。抑尘剂喷洒在煤料上，虽然失去所有游离的水分，但抑尘剂与煤料能够形成一层坚硬的固化层，达到抑尘效果。②抑尘剂抗风性能测试。将0～3mm粒径的煤粉90g，堆成底面直径10cm，高4cm的圆锥形状，以用来模拟露天煤堆。将抑尘剂溶液以2kg/m2的喷洒量均匀喷洒在煤堆上，待形成固化层后，利用风速为14～15m/s的七级风力吹模拟煤堆1min 时间，观察模拟煤堆表面固化层破坏及煤堆的损失状况。经实验结果分析可知，煤堆表面固化层基本保持完好，抑尘率长时间保持在99%以上，在模拟七级风力的作用下仍可以长时间保持抑尘效果。③固化层抗压强度测定。通过查阅相关文献资料，固化层抗压强度的测定方法主要包括两种：一种是将类型和配比均不同的抑尘剂喷洒到煤料表面，待固化层稳定后采用目测、吹风机等手段考察抑尘剂固化层强度，该方法具有直观性和实用性，难以准确量化，准确性不能保证。④固化层抗冻、耐高温性能测定。抗冻、耐高温性能测定所选取的固化煤块与强度测试制备方法相同。固化层的抗冻试验是将固化煤块放入冰箱冷冻24h，取出后在室温下测试其抗压强度。循环测试3次，经测试后试样的强度有所降低，但降低强度不大，降低比例在10%左右，说明低温对固化煤块的强度影响不大，煤料固化层抗冻性能良好。⑤抑尘剂对煤质的影响。利用工业分析仪器、电脑测硫仪器和自动量热仪器，分别测定无烟煤及使用抑尘剂的固化层无烟煤的水分、灰分、挥发分、硫含量及燃烧值等各项指标，检测结果如表1所示。

经实验测定可知，无烟煤与使用抑尘剂的固化层无烟煤在水分、灰分及挥发分上基本一致;硫含量略高，但相差不大;煤质的燃烧值也基本一致。说明抑尘剂对原有煤质不会产生太大不良影响。

3结束语

①本文以大豆分离蛋白为黏结剂，羧甲基纤维素钠为增稠剂，甲基硅酸钠为防水增强剂，通过十二烷基磺酸钠的改性作用，制备一种生态友好型抑尘剂。②制备的抑尘剂对煤粒具有良好的失水、抗风、抗压、抗冻、耐高温性能。③以大豆分离蛋白为主要原料制备的生态友好型抑尘剂无毒无害，对煤质无不良影响，不会造成环境的二次污染。

参考文献

[1] 来水利，柴强.新型运输用煤炭抑尘剂的制备与性能[J].精细石油化工，2012（1）：60-63.

[2] 白莉.矿物散料储运表层固化抑尘剂[D].太原：太原理工大学，2008.

作者简介

李艳杰（2000-），女，黑龙江齐齐哈尔人;毕业院校：哈尔滨石油学院，专业：环境工程，学历：本科在读，研究方向：大气污染处理技术。