李艷杰 孟越 畢曉嬌 李沐婕 史鵬

摘 要 以大豆分離蛋白為黏結(jié)劑，與陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉及甲基硅酸鈉等輔助試劑共同作用，制備新型生態(tài)友好型抑塵劑。并對(duì)該抑塵劑進(jìn)行性能研究，研究結(jié)果表明制備的抑塵劑具有較好的失水、抗風(fēng)、抗凍、耐高溫性能，同時(shí)該抑塵劑采用生物原料制備，使用過程中對(duì)煤質(zhì)無不良影響，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

關(guān)鍵詞 大豆分離蛋白;抑塵劑;制備;性能研究

前言

煤炭是我國(guó)的主要能源，同時(shí)也是現(xiàn)階段造成環(huán)境污染的主要污染源。在露天貯存、運(yùn)輸及燃燒的過程中都不可避免的產(chǎn)生粉塵，造成對(duì)環(huán)境的危害。尤其是露天煤堆的隨意堆放，受風(fēng)力等外界因素的影響，大量碎煤和煤塵隨風(fēng)進(jìn)入大氣，直接影響到大氣顆粒物的組成，造成嚴(yán)重環(huán)境污染[1]。鑒于此，本文設(shè)計(jì)制備一種生態(tài)友好型生物抑塵劑，用以解決上述產(chǎn)生的環(huán)境問題。

1抑塵劑制備

（1）制備原料。大豆分離蛋白（食品級(jí)），有效成分>90%;羧甲基纖維素鈉（食品級(jí)）;甲基硅酸鈉（工業(yè)級(jí)）;十二烷基磺酸鈉（化學(xué)純）

（2）儀器設(shè)備。電熱恒溫水浴裝置、恒溫加熱磁力攪拌器、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、電子天平、小型噴霧器、工業(yè)分析儀器、電腦測(cè)硫儀器、自動(dòng)量熱儀器。

（3）抑塵劑的制備。①將大豆分離蛋白5g、羧甲基纖維素鈉0.1g、十二烷基磺酸鈉0.1g和水一起混合后加入到圓底燒瓶中，攪拌加熱到60℃后充分反應(yīng)1h，進(jìn)行靜置冷卻。②在冷卻后的溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的甲基硅酸鈉1.67g，攪拌均勻后加水至溶液100g，烘干后得到抑塵劑粉末。③將制備的抑塵劑粉末與水以2：3的比例進(jìn)行混合，得到濃度為2%的大豆分離蛋白抑塵劑溶液。用小型噴霧器將抑塵劑溶液均勻噴灑到煤料的表面，噴灑量為2L/m2。分別使用混煤、煙煤和無煙煤對(duì)抑塵劑的性能進(jìn)行測(cè)定。④生態(tài)友好型抑塵劑的主要成分是大豆分離蛋白，加入的陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉能夠破壞大豆蛋白的致密球體，釋放出內(nèi)部的疏水結(jié)構(gòu)，改善大豆蛋白的水溶性，使蛋白分子結(jié)構(gòu)中的官能團(tuán)與煤粒之間能夠形成強(qiáng)大的作用力，具備更好的黏結(jié)性能。加入的增稠劑羧甲基纖維素鈉，與陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉具備較好的配伍性。防水增強(qiáng)劑甲基硅酸鈉，在二氧化碳的作用下，自身發(fā)生分子間縮聚作用形成空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，親水性羧基轉(zhuǎn)變成疏水的Si-O鍵，使抑塵劑具有良好的防水性能[2]。

2抑塵劑評(píng)價(jià)方法與性能測(cè)定

①抑塵劑失水性能研究。將抑塵劑溶液以2L/m2的噴灑量均勻噴灑在粒徑為0～3mm的煤粉上，每隔12h進(jìn)行一次質(zhì)量測(cè)試，計(jì)算煤料中的含水率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析可知，抑塵劑噴灑到煤粉上，隨著時(shí)間的增加，水分逐漸減少，經(jīng)過80h左右失去全部的水分。抑塵劑噴灑在煤料上，雖然失去所有游離的水分，但抑塵劑與煤料能夠形成一層堅(jiān)硬的固化層，達(dá)到抑塵效果。②抑塵劑抗風(fēng)性能測(cè)試。將0～3mm粒徑的煤粉90g，堆成底面直徑10cm，高4cm的圓錐形狀，以用來模擬露天煤堆。將抑塵劑溶液以2kg/m2的噴灑量均勻噴灑在煤堆上，待形成固化層后，利用風(fēng)速為14～15m/s的七級(jí)風(fēng)力吹模擬煤堆1min 時(shí)間，觀察模擬煤堆表面固化層破壞及煤堆的損失狀況。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，煤堆表面固化層基本保持完好，抑塵率長(zhǎng)時(shí)間保持在99%以上，在模擬七級(jí)風(fēng)力的作用下仍可以長(zhǎng)時(shí)間保持抑塵效果。③固化層抗壓強(qiáng)度測(cè)定。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，固化層抗壓強(qiáng)度的測(cè)定方法主要包括兩種：一種是將類型和配比均不同的抑塵劑噴灑到煤料表面，待固化層穩(wěn)定后采用目測(cè)、吹風(fēng)機(jī)等手段考察抑塵劑固化層強(qiáng)度，該方法具有直觀性和實(shí)用性，難以準(zhǔn)確量化，準(zhǔn)確性不能保證。④固化層抗凍、耐高溫性能測(cè)定?？箖觥⒛透邷匦阅軠y(cè)定所選取的固化煤塊與強(qiáng)度測(cè)試制備方法相同。固化層的抗凍試驗(yàn)是將固化煤塊放入冰箱冷凍24h，取出后在室溫下測(cè)試其抗壓強(qiáng)度。循環(huán)測(cè)試3次，經(jīng)測(cè)試后試樣的強(qiáng)度有所降低，但降低強(qiáng)度不大，降低比例在10%左右，說明低溫對(duì)固化煤塊的強(qiáng)度影響不大，煤料固化層抗凍性能良好。⑤抑塵劑對(duì)煤質(zhì)的影響。利用工業(yè)分析儀器、電腦測(cè)硫儀器和自動(dòng)量熱儀器，分別測(cè)定無煙煤及使用抑塵劑的固化層無煙煤的水分、灰分、揮發(fā)分、硫含量及燃燒值等各項(xiàng)指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定可知，無煙煤與使用抑塵劑的固化層無煙煤在水分、灰分及揮發(fā)分上基本一致;硫含量略高，但相差不大;煤質(zhì)的燃燒值也基本一致。說明抑塵劑對(duì)原有煤質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生太大不良影響。

3結(jié)束語

①本文以大豆分離蛋白為黏結(jié)劑，羧甲基纖維素鈉為增稠劑，甲基硅酸鈉為防水增強(qiáng)劑，通過十二烷基磺酸鈉的改性作用，制備一種生態(tài)友好型抑塵劑。②制備的抑塵劑對(duì)煤粒具有良好的失水、抗風(fēng)、抗壓、抗凍、耐高溫性能。③以大豆分離蛋白為主要原料制備的生態(tài)友好型抑塵劑無毒無害，對(duì)煤質(zhì)無不良影響，不會(huì)造成環(huán)境的二次污染。

參考文獻(xiàn)

[1] 來水利，柴強(qiáng).新型運(yùn)輸用煤炭抑塵劑的制備與性能[J].精細(xì)石油化工，2012（1）：60-63.

[2] 白莉.礦物散料儲(chǔ)運(yùn)表層固化抑塵劑[D].太原：太原理工大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介

李艷杰（2000-），女，黑龍江齊齊哈爾人;畢業(yè)院校：哈爾濱石油學(xué)院，專業(yè)：環(huán)境工程，學(xué)歷：本科在讀，研究方向：大氣污染處理技術(shù)。