一、濕潤型抑塵劑抑塵 采用純水作為路面的抑塵劑時,路面微細(xì)塵粒往往不易被水濕潤,因而抑塵作用不佳,如對 2μm 粉塵的捕獲率只有 1%-28%左右,所以國內(nèi)外研究了噴灑有添加劑的水來控制路 面揚(yáng)塵。該添加劑主要為濕潤劑,其主要由表面活性劑和某些無機(jī)鹽組成。對比而言,某些表面活性劑的濕潤性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于無機(jī)鹽。例如:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%-10%的 CaCl2 濕潤硅塵的 能力比純水提高約 30%,而十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.2%時,其濕潤硅塵的能力比純水提高 40%。一般來講,當(dāng)表面活性劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.01%-0.5%時,能顯著減小水的表 面張力。此外,疏水性粉塵表面吸收了表面活性劑后,可轉(zhuǎn)化為親水性粉塵。因此,在路面上噴灑濕潤型抑塵劑可以顯著增強(qiáng)水對粉塵的濕潤作用,從而提高水的捕塵能力,尤其對疏 水性粉塵的抑制作用十分顯著。采用濕潤型化學(xué)抑塵劑的缺點(diǎn)是每一種濕潤劑的適用范圍比較小,有的甚至?xí)饘Νh(huán) 境的二次污染,而且功能比較單一,不具有較強(qiáng)的黏結(jié)粉塵能力。其主要應(yīng)用于控制大氣飄塵的噴霧系統(tǒng)、濕式除塵器、煤層注水預(yù)潤濕以及各種細(xì)顆粒物的預(yù)潤濕等。
二、吸濕型無機(jī)鹽抑塵 吸濕性無機(jī)鹽主要包括 NaCi、CaCi2、MgCi2 等鹵化物和其他一些無機(jī)鹽,如 Na2CO3、 NaHCO3、NaSiO3 活性氧化鋁等。無論是它們的固體顆粒還是水溶液,都在露天礦山路面的防塵中得到廣泛的應(yīng)用,尤其以鹵化物應(yīng)用較多,至今已經(jīng)有半個世紀(jì)的歷史。用吸濕鹽水溶液治理路面時,水在潤濕的粉塵中能形成水化膜,促進(jìn)了粉塵的黏附團(tuán)聚。 水化膜與粉塵固體的結(jié)合相當(dāng)牢固。將有水化膜的粉塵干燥所需的熱,除了用來供給水的蒸 發(fā)熱外,還需克服水化膜與粉塵固體之間的黏附功。另外,吸濕性鹽的吸濕量隨環(huán)境相對濕 度的增加而增加,當(dāng)吸濕后形成的鹽水溶液的蒸氣壓力與空氣中水的蒸氣壓力相等時,吸濕 就停止;如果大于空氣中水的蒸氣壓力,則開始蒸發(fā);反之則吸濕。因此,即使在干燥的氣 候條件下,也可使路面從空氣中吸收一定水分,保持一定的、有利的含水量。同時,鹽溶解 在塵土的孔隙水中,提供陽離子與已經(jīng)存在于塵土中的離子進(jìn)行交換,且吸附在塵粒表面, 提供連接塵粒的離子,使粉塵聚集和凝集,并由此增強(qiáng)相鄰塵粒之間的靜電吸引力,促使塵 粒黏結(jié),增大粒徑,難以飛揚(yáng)。 吸濕性無機(jī)鹽類有很好的吸濕性,用其處理運(yùn)輸路面可起抑塵和防凍的作用。但是,一些無機(jī)鹽溶液呈酸性,對汽車輪胎以及金屬零部件有一定的腐蝕性。此外,這類物質(zhì)易被雨 水沖走,還會對水土環(huán)境造成一定的污染,而且受溫度和濕度的影響較大,適宜在低溫地區(qū)使用。
三、超強(qiáng)吸水劑抑塵 超強(qiáng)吸水劑是近 20-30 年迅速發(fā)展起來的一種新型功能高分子材料。它不但可以吸收比 自身質(zhì)量大幾倍至幾千倍的水,而且保水能力強(qiáng),在很大的壓力作用下也不脫水。這些特性 使其在防塵領(lǐng)域里具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α0殉瑥?qiáng)吸水劑用到路面粉塵防治領(lǐng)域的時間很短,還處于實(shí)驗(yàn)室模擬研究和現(xiàn)場小型規(guī)模試驗(yàn)階段。試驗(yàn)材料主要包括淀粉接枝丙烯酸鹽高倍吸水樹脂溶膠和聚丙烯酸鈉溶膠等。 用吸水樹脂溶膠處理路面,可以晝夜吸收空氣中的水分,使路面保持一定的含濕量。由于溶膠的黏性作用,粉塵受到黏附力不再次飛揚(yáng),同樣汽車輪胎上所帶的粉塵也能被黏結(jié),從而控制了因輪胎帶塵所引起的地面粉塵污染。當(dāng)溶膠受蒸發(fā)作用而失水時,路面強(qiáng)度 逐漸增強(qiáng),此時樹脂失去黏性;當(dāng)其再次吸濕后,路面則又具有一定黏性。而且,這類材料 可以“一次多用”,即一次噴灑后,可在其有效期內(nèi)只需重復(fù)灑水,就能使塵土保持較高的 含水率,從而減小綜合抑塵成本。此外,超強(qiáng)吸水劑的使用也比較安全,尤其是聚丙烯酸鈉 性能穩(wěn)定,無毒的副作用,不會對環(huán)境造成二次污染。但是,超強(qiáng)吸水劑也存在一些缺點(diǎn),其中較為突出的是成本相當(dāng)高、制備難度大,從而給其應(yīng)用造成了很大的障礙,目前仍處在試驗(yàn)研究階段。
四、黏結(jié)型有機(jī)化學(xué)抑塵劑抑塵 黏結(jié)型有機(jī)化學(xué)抑塵劑的主要成分為有機(jī)黏性材料,主要包括油類產(chǎn)品和造紙、酒精工 業(yè)的廢液、廢渣等;其中,油類產(chǎn)品又包括瀝青、渣油、煤焦油、重油、生物廢油、植物廢油等。這些材料的特點(diǎn)是不溶于水,通常應(yīng)用之前需要對其進(jìn)行乳化,最后配制成油、水、乳化劑為一體的具有一定黏性的乳狀液。當(dāng)乳化液噴灑在路面上時,外相水首先與粉塵接觸, 使粉塵潤濕、凝結(jié);同時,乳化液中游離的少量表面活性劑分子在水面的疏水基能沖破塵粒 表面的空氣膜,促進(jìn)了水對粉塵的潤濕、凝結(jié)作用,從而防止下部粉塵沒能充分潤濕就被車 輛翻起的現(xiàn)象。乳化液破乳后,表面活性劑分子在塵粒表面形成定向排列的吸附膜,能抑制 其基底水的蒸發(fā)。另外,乳化液在路面噴灑后路面形成一層油膜,可抑制水分的蒸發(fā),并能黏結(jié)輪胎及地面粉塵。當(dāng)乳狀液與塵粒接觸時,由于乳化液中各相分子與塵粒的相互作用, 形成以范德華吸引力為主的物理吸附和以化學(xué)鍵為主的化學(xué)吸附,促使了乳化液與地表塵粒間的黏結(jié),穩(wěn)定了路面。特別是經(jīng)多次噴灑后,路面膠結(jié)狀況不斷改善,若長期噴灑,抑塵作用將會越來越好,碎石路面的強(qiáng)度也會逐漸提高,從而增強(qiáng)路面抗壓碾性能。因此,噴灑間隔時間會不斷延長。被噴灑的路面因形成一層油膜,不被車輪輪胎碾壓的公路兩側(cè)會黏附落塵,從而進(jìn)一步抑制粉塵的飛揚(yáng)擴(kuò)散。在露天礦山采用黏結(jié)型抑塵劑處理路面,其有效防塵期一般為 7-15d,高的可達(dá) 20-30d, 而且短期內(nèi)可以加固路面,作用較好。但是,這類抑塵材料稀缺,有異味,有排放有害成分的可能,從而對周圍的環(huán)境以及土壤、地下水有潛在污染,并存在加工工藝上制備復(fù)雜以及成本較高等缺陷。
五、復(fù)合型化學(xué)抑塵劑抑塵 復(fù)合型化學(xué)抑塵劑是兩種或兩種以上抑塵劑在一定的物理或化學(xué)條件下復(fù)合而成,把濕 潤、黏結(jié)、凝并、吸濕保水等功能綜合為一體,是上述各種類型抑塵劑功能的統(tǒng)一。濕潤是 通過濕潤劑的濕潤作用,增強(qiáng)水的捕塵性能。黏結(jié)就是將粉塵顆粒通過黏結(jié)作用與地面固接, 并通過黏結(jié)的滲透作用使之與路面土質(zhì)融合為一體,從而提高路面的強(qiáng)度。凝并即將細(xì)小的 粉塵顆粒聚合成較大的粉塵顆粒,從而抑制可懸浮粉塵。吸濕則是吸收空氣中的水分,提高 路面塵土的含水率,使之在較長時間內(nèi)保持一定的水分(大于 40%),增大容重,并增強(qiáng)路 面柔韌性及顆粒質(zhì)量,減少破碎和抑制粉塵揚(yáng)起。保水則是抑制塵土中水分的蒸發(fā),使水分 在塵土或地面中停留更長的時間,以達(dá)到較好的抑塵作用。
復(fù)合型抑塵劑的抑塵作用較為優(yōu)越,適用范圍相對廣泛,成為路面抑塵劑發(fā)展的趨勢。但是,這類抑塵劑在國內(nèi)外研究還不多,國外主要有俄羅斯的由 PO-1 型陰離子表面活性劑、水玻璃、甲基苯乙烯乳狀液和水組成的復(fù)合型抑塵劑,日本的聚丙烯酸鹽添加表面活性劑組成抑塵劑,澳大利亞的聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素、聚乙酸酯乙烯、丙二醇和丁三醇組成的 抑塵劑等;國內(nèi)主要有原冶金工業(yè)部安全環(huán)保研究所研制的 MC 和 MPS 復(fù)合型抑塵劑,北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所研制的由氯化鎂和氯化鈣添加凝并劑和保濕劑組成的 CDR 抑塵劑等。
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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