抑塵劑按作用機(jī)理可以分為潤濕型、粘結(jié)型、凝聚型、復(fù)合型四類。
1.1 潤濕型抑塵劑
潤濕型抑塵劑主要由表面活性劑和某些無機(jī)鹽組成。表面活性劑依據(jù)其自身的性質(zhì),主要是減小溶液體系的表面張力,起到滲透、潤濕、乳化、發(fā)泡等作用,無機(jī)鹽的作用則是彌補(bǔ)表面活性劑的吸濕保水方面的不足,促進(jìn)表面活性劑的作用發(fā)揮。這類抑塵劑在煤塵抑制領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍。早期缺乏對表面活性劑與高分子材料耦合作用機(jī)理的認(rèn)識,很大程度限制了該類抑塵劑走向多功能高效率的復(fù)合抑塵劑的研發(fā)方向。楊靜等以聚乙烯醇(PVA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)和少量成膜助劑,開發(fā)出一種適于煤炭儲運(yùn)過程中降塵用的抑塵劑。施春紅等利用MgCl2、CaCl2及少量輔助劑研制出新型煤礦防火抑塵劑,通過在煤表面形成含水液膜,阻隔煤表面活性自由基團(tuán)與氧氣直接接觸和反應(yīng),同時(shí)起到防火目的。Talamoni等以聚乙烯醇、丙烯酸乳膠為粘結(jié)劑、甘油為吸濕劑,聚硅氧烷樹脂為表面活性劑制成一種新型潤濕抑塵劑。
該類型抑塵劑在大氣降塵及煤礦綜掘面等一線高密度粉塵作業(yè)場應(yīng)用較多,未來的開發(fā)方向主要集中在保證抑塵效率的前提下開發(fā)更為廉價(jià)的潤濕性抑塵劑。另外,將該類抑塵劑與現(xiàn)有除塵裝置結(jié)合以提高PM2.5脫除效率的研究思路在近年出現(xiàn)較多。
1.2 粘結(jié)型抑塵劑
粘結(jié)型抑塵劑在道路揚(yáng)塵、建筑工地、露天堆料場揚(yáng)塵、裸露地面揚(yáng)塵方面的應(yīng)用較多,根據(jù)原料的不同又可分進(jìn)一步分為粘結(jié)型有機(jī)化學(xué)抑塵劑和粘結(jié)型無機(jī)化學(xué)抑塵劑。
1.2.1 粘結(jié)型有機(jī)化學(xué)抑塵劑
粘結(jié)型有機(jī)粘結(jié)劑一般由原油、石油渣油、石蠟、石蠟油、煤渣油、瀝青、橄欖油廢渣、生物油渣、木質(zhì)素衍生物、纖維素濾料、樹脂、聚合物等等組分復(fù)合進(jìn)一步復(fù)配其他有機(jī)化合物形成。主要有淀粉系、纖維素系、木質(zhì)素系、合成樹脂系四類。淀粉系通過淀粉接枝丙烯晴、丙烯酸鹽、丙烯酰胺;淀粉羧甲基化;淀粉黃原酸化接枝丙烯酸鹽;淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、順丁烯二酸酐接枝共聚等方法制成。接枝引發(fā)劑為本類抑塵劑的重要組成,常用的引發(fā)劑包括過氧化苯酰、過硫酸鉀、H2O2-Fe2+、Mn3+鹽類等。纖維素系主要基于纖維素分子中的活性羥基通過酯化、醚化、接枝共聚形成,如纖維素的羧甲基化以及纖維素接枝丙烯晴、丙烯酸鹽、丙烯酰胺,纖維素黃原酸化接枝丙烯酸鹽形成。木質(zhì)素系通過接枝共聚丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯晴、甲基丙烯氨酰胺通過交聯(lián)反應(yīng)、曼尼希反應(yīng)制備。合成樹脂系抑塵劑主要包括聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧撐系等。
該類抑塵劑的優(yōu)勢在于骨價(jià)原料廉價(jià)易得、制備技術(shù)相對成熟。多數(shù)粘結(jié)性有機(jī)化學(xué)抑塵劑的開發(fā)結(jié)果表明,多數(shù)木質(zhì)素類和纖維素類抑塵劑有良好的親水性和生物親和力,對于重金屬粉塵控制及工業(yè)廢氣預(yù)處理有很好的應(yīng)用前景,且該類產(chǎn)品在抗寒、抗壓、可生物降解方面比其他類型抑塵劑更有優(yōu)勢,目前研究方向多傾向于木質(zhì)素系抑塵劑的研發(fā)。
粘結(jié)型有機(jī)化學(xué)抑塵劑增溶物的碳?xì)滏滈L與表面活性劑的碳?xì)滏滈L導(dǎo)致其實(shí)際生產(chǎn)過程中難以控制,如果他們的鏈長接近時(shí),增溶作用小,溶解度低,難以提高抑塵效率。目前主要使用聚氧乙烯型增溶劑,有待于開發(fā)新型添加劑以擴(kuò)寬研究方向。
1.2.2 粘結(jié)型無機(jī)化學(xué)抑塵劑
無機(jī)型粉塵粘結(jié)劑主要包括鹵化物、氧化鈣、粉煤灰、粘土、石膏、高嶺土、酸等。Barlow等將CaCO3、高嶺土、石膏按一定比例混合制成粘結(jié)性粉塵。劉順妮等研究了改性石灰粘土固化劑外加其他助劑,得出生石灰84%、石膏3%、硫酸鈉5%、硫酸鋁8%的配方。
該類抑塵劑的開發(fā)試驗(yàn)表明,道路固塵效果較好,但是其乳化性能較差。為了更好的實(shí)現(xiàn)原材料的有效利用,有待于尋找更好的添加劑來實(shí)現(xiàn)多功能復(fù)合抑塵劑。
1.3 凝聚型化學(xué)抑塵劑
1.3.1 吸濕型無機(jī)鹽凝聚劑
國內(nèi)外學(xué)者在吸濕性無機(jī)鹽凝聚劑方面的研究主要集中在NaCl、MgCl2、CaCl2、CaO等高吸水性無機(jī)鹽,前蘇聯(lián)于1963年首次報(bào)道,用吸濕性較強(qiáng)的氯化鈣(0.6kg/m)均勻?yàn)⒃诳諝庀鄬穸容^高的礦山路面可以有效的防止路面揚(yáng)塵,防塵有效期可達(dá)45-90天。吳超等學(xué)者研究了固體NaCl、MgCl2、CaCl2在自然環(huán)境條件中晝夜周期吸濕、放濕行為,結(jié)果表明,MgCl2、CaCl2的吸濕性能較好,NaCl需要在濕度很大的情況下才能發(fā)揮吸濕抑塵作用。
較好吸濕抗蒸發(fā)性使得該類抑塵劑在早期應(yīng)用于路面控塵較多,但是,土地鹽堿化及受溫度影響較大缺點(diǎn)讓產(chǎn)品單一的吸濕型無機(jī)鹽凝聚劑慢慢淡出了抑塵劑市場,目前更多以融雪劑等產(chǎn)品應(yīng)用于道路。
1.3.2 高倍樹脂凝聚劑
高倍吸水樹脂是近30年來開發(fā)的一種性能優(yōu)良、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的水溶性高分子材料,具有吸水倍率高、保水性能好、粘結(jié)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的高倍樹脂凝聚劑合成方式主要分為抑塵劑SAP(Su-per Absorbent Polymer,高倍吸水抑塵劑);抑塵劑LAS(由高倍吸水抑塵劑和表面活性劑配制而成);LSP(由LAS&SAP復(fù)配而成)。
抑塵劑又稱結(jié)殼劑(巴斯夫結(jié)殼抑塵劑和屋維奧結(jié)殼抑塵劑 ),或液體苫布。分別有;運(yùn)輸抑塵劑、道路抑塵劑、 建筑抑塵劑、 泡沫抑塵劑、 火車抑塵劑、煤炭覆蓋劑 、煤炭結(jié)殼劑、水渣結(jié)殼劑、 石油焦結(jié)殼劑、 水性覆蓋劑、 煤流抑塵劑。
同類型的產(chǎn)品還有;泡沫劑和除霾劑,煤炭防自燃劑或阻燃劑。
適用環(huán)境為;煤炭運(yùn)輸、煤炭料堆、土路抑塵、采礦區(qū)粉塵控制、物料傳送帶、礦石堆積場、礦料運(yùn)輸、電廠、水泥廠、鋼鐵廠、冶金廠料堆、建筑(土方)、工地料堆、渣土運(yùn)輸、灰塵控制、粉塵車間、
建筑物拆除、沙漠化地區(qū)、人工沙灘、訓(xùn)練場、運(yùn)動場、體育賽道、碾壓路面、礦區(qū)道路。
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