米永進(jìn)，趙全勝，楊彥軍

(1.河北高速公路集團(tuán) 京哈北線分公司，河北 遵化 064200；2.河北科技大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 石家莊 050018；3.中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050001)

0 引言

2013年以來，我國(guó)多地霧霾頻發(fā)，京津冀地區(qū)尤為嚴(yán)重[1-3]。研究表明，PM2.5顆粒物是構(gòu)成霾的主要成分，對(duì)人體的危害極大，而對(duì)PM2.5顆粒物的貢獻(xiàn)率中約33%來源于揚(yáng)塵污染。公路建設(shè)過程中，土石方開挖和填筑、建筑材料露天堆放、臨時(shí)便道運(yùn)輸均會(huì)引起施工揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)境和周邊農(nóng)作物生長(zhǎng)造成嚴(yán)重危害[4-5]。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)施工揚(yáng)塵的控制手段主要有灑水降塵、覆蓋抑塵、干霧降塵、霧炮降塵、抑塵劑等[6-7]。灑水降塵是我國(guó)建筑工地常用的抑塵手段，但由于水分蒸發(fā)速率較快，抑塵周期短，重復(fù)工作量較大，且冬季易結(jié)冰，影響使用效果。覆蓋抑塵所使用的抑塵網(wǎng)強(qiáng)度較低，易兜風(fēng)，成本較高，且覆蓋、拆解工序繁瑣，極易造成環(huán)境二次污染。干霧降塵和霧炮降塵，造價(jià)高昂，且工作面較小，限制了其使用范圍，難以推廣。

隨著材料學(xué)科的發(fā)展，開發(fā)化學(xué)抑塵劑[6-7]來解決施工揚(yáng)塵問題成為了工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，化學(xué)抑塵劑主要有針對(duì)煤塵的以氯鹽為主原材料的凝并型抑塵劑和以瀝青、煤渣油為主原材料的黏結(jié)型抑塵劑問世，但是污染嚴(yán)重。新材料的出現(xiàn)引導(dǎo)著化學(xué)抑塵劑的研究逐步向復(fù)合型轉(zhuǎn)變，集潤(rùn)濕、凝并、固結(jié)功能于一體[8-9]?，F(xiàn)有的復(fù)合型抑塵劑多以高分子材料為主要原料，雖然大幅度提高了抑塵效率，無毒無腐蝕，但在自然環(huán)境中難以降解。在此基礎(chǔ)上，以糖蜜酒精廢液、非晶化淀粉等為原材料的綠色環(huán)保型有機(jī)化合物復(fù)合型抑塵劑成為近兩年的研究熱點(diǎn)。但由于其原材料成本較高，工藝流程復(fù)雜，難以推廣。故開發(fā)一種綠色環(huán)保、可降解、抑塵效果良好的施工揚(yáng)塵抑塵劑備受期待。研究發(fā)現(xiàn)，秸稈經(jīng)提取物加工后可以具有較高的保水性和黏結(jié)性。從環(huán)保角度出發(fā)，本研究以秸稈深度提取物衍生品為原料，結(jié)合抑塵劑潤(rùn)濕、凝并、固結(jié)的抑塵機(jī)理，運(yùn)用正交試驗(yàn)法，進(jìn)行了秸稈利用型抑塵劑系統(tǒng)試驗(yàn)研究，經(jīng)過優(yōu)化，制備出可降解的生物抑塵劑，實(shí)現(xiàn)了黏度適中、易于噴灑且表面張力適宜，具備優(yōu)良抑塵效果的技術(shù)目標(biāo)。

1 試驗(yàn)制備

1.1 原材料

秸稈利用型抑塵劑由黏結(jié)劑、保水劑、表面活性劑和吸水劑配制而成，施工時(shí)按照比例加水稀釋。本試驗(yàn)核心原料粘結(jié)劑(羥乙基纖維素)是植物秸稈粉碎之后，在恒溫水浴中進(jìn)行浸泡加熱，獲得固體纖維素、液體木質(zhì)素和半纖維素的混合物，通過固液分離處理后得到纖維素，然后與氫氧化鈉反應(yīng)并在環(huán)氧乙烷的作用下進(jìn)一步處理，得到的一種密度約為0.75 g/mL的白色粉末；保水劑(羥丙基甲基纖維素)是植物秸稈提取的纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)，得到高質(zhì)量的堿纖維素，又在環(huán)氧乙烷和氯甲烷作用下發(fā)生醚化反應(yīng)，經(jīng)過烘干、粉碎得到的一種密度約為0.5 g/cm3白色粉末；表面活性劑(以下稱為Y1)和吸水劑(以下稱為J1)經(jīng)過試驗(yàn)比選，優(yōu)選出常用活性劑和吸水劑材料中性能較好的兩種[10-13]。

1.2 原材料優(yōu)選與正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)前，首先對(duì)幾種用于抑塵劑原料的黏結(jié)劑、保水劑、表面活性劑和吸水劑進(jìn)行了篩選，優(yōu)選出最佳性能原料，并對(duì)其性能和濃度的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

1.2.1羥乙基纖維素的黏度測(cè)定

黏度測(cè)定儀器選用DV3TLV型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，測(cè)定溫度為25 ℃，對(duì)6組不同濃度的秸稈提取物溶液(濃度為0.05%，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%)進(jìn)行黏度測(cè)定。每組濃度溶液測(cè)定4次，取4次測(cè)定平均值作為最終黏度值，羥乙基纖維素黏度測(cè)定依據(jù)GB/T 22235。

試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，羥乙基纖維素溶液的黏度隨著溶液濃度的增大而增加，且增長(zhǎng)速率不斷加快，如圖1所示，當(dāng)溶液濃度為0.05%時(shí)黏度值為6 MPa·s，當(dāng)溶液濃度為0.5%時(shí)黏度值為252 MPa·s。考慮到抑塵劑黏度過高，會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性較差，當(dāng)溶液黏度值大于130 MPa·s時(shí)不利于噴灑。故在正交試驗(yàn)因素選擇時(shí)，優(yōu)選小于0.4%(133 MPa·s)的0.15%，0.25%，0.35%共3個(gè)濃度作為因素水平。

1.2.2羥丙基甲基纖維素的保水性能試驗(yàn)

為測(cè)試羥丙基甲基纖維素(B)的保水性，與保水性能較好的丙三醇(B+)和蔗糖(B-)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。試驗(yàn)溫度控制為25 ℃，首先將3種保水劑各配置0.01%，0.05%，0.1%，0.5%，1%，3%共6個(gè)濃度，然后將烘干后的塵樣50 g裝入表面皿中，稱重記為M1；將配制好的各濃度保水劑溶液30 mL均勻噴灑在塵樣表面，稱重記為M2；然后噴灑保水劑后的樣品每隔i小時(shí)稱重一次，重量記為M3。保水率S計(jì)算公式如下：

圖1 羥乙基纖維素溶液黏度-濃度關(guān)系曲線Fig.1 Viscosity-concentration curve of hydroxyethyl cellulose solution

S=(M1-M2)/(M3)，

式中，S為保水率；M1為噴灑抑塵劑前塵樣和表面皿的質(zhì)量；M2為噴灑抑塵劑后塵樣和表面皿的質(zhì)量；M3為i小時(shí)后的質(zhì)量，i=24，48，72 h。

試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，試驗(yàn)得到3種保水劑的保水率隨著時(shí)間的增加均呈下降趨勢(shì)，下降速率B

圖2 三種保水劑溶液的保水率隨時(shí)間濃度變化曲線Fig.2 Curves of water retention rate of 3 kinds of water retention agents with time and concentration

1.2.3表面活性劑優(yōu)選試驗(yàn)

表面活性劑應(yīng)具有優(yōu)良的潤(rùn)濕、乳化的作用，可有效降低抑塵劑溶液的表面張力[14-16]。選取性能較佳3種表面活性劑，磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽(S+)、Y1(S)及十二烷基苯磺酸鈉(S-)進(jìn)行表面張力測(cè)定，測(cè)定儀器選用JYW-200B型全自動(dòng)表面張力測(cè)定儀。測(cè)定濃度選用0.01%，0.03%，0.05%，0.10%，0.25%，0.50%，1.00%。

試驗(yàn)結(jié)果表明(見圖3)：S溶液的表面張力最低且在溶液濃度為0.2%時(shí)已趨近穩(wěn)定，確定Y1為該抑塵劑的表面活性劑，溶液最優(yōu)濃度為0.2%。

圖3 三種活性劑溶液表面張力-濃度關(guān)系曲線Fig.3 Curves of surface tension vs. concentration of 3 active agent solutions

1.2.4吸水劑優(yōu)選試驗(yàn)

吸水劑可以持續(xù)吸收空氣中的水分，使得揚(yáng)塵顆粒的相對(duì)密度增大，有效抑制揚(yáng)塵。本試驗(yàn)對(duì)羧甲基淀粉鈉 (X+)、J1(X)和羧甲基纖維素類(X-)共3種吸水材料進(jìn)行6次重復(fù)吸水測(cè)試。吸水率試驗(yàn)選用茶袋法[17]。將烘干過80目標(biāo)準(zhǔn)篩后的樣品0.05 g放于茶袋中，封口做好標(biāo)記，然后將茶袋置于500 mL蒸餾水的燒杯中，讓其吸水24 h。如圖4所示，發(fā)現(xiàn)隨著重復(fù)次數(shù)的增加，X+，X，X-共3種材料的吸水率分別下降54.6%，48%，50.7%。X吸水率始終保持在一個(gè)較高的范圍，從抑塵性能、吸水率大小和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，選擇J1作為該復(fù)合抑塵劑的吸水劑。通過對(duì)J1進(jìn)行補(bǔ)充吸水率試驗(yàn)，綜合考慮噴射性和吸水率，確定在溶液濃度為0.05%時(shí)效果最佳。

圖4 三種活性劑溶液吸水率-濃度關(guān)系曲線Fig.4 Curves of water absorption vs. concentration of 3 active agent solutions

通過如上試驗(yàn)比選，我們優(yōu)選了羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、Y1和J1共4種試劑分別作為該抑塵劑的黏結(jié)劑、保水劑、表面活性劑和吸水劑，并確定了其最優(yōu)性能的濃度值。但是將4種材料按照其各自最優(yōu)性能濃度進(jìn)行混合后，并不能達(dá)到最佳的抑塵效果。因此設(shè)計(jì)表1所示四因素三水平的正交試驗(yàn)，來研究4種材料復(fù)合成抑塵劑的最優(yōu)配方。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

其中，因素水平的選擇是基于優(yōu)選試驗(yàn)結(jié)果，在4種溶液最優(yōu)濃度的上下可控范圍內(nèi)選取的。N(羥乙基纖維素)的濃度選用0.15%，0.25%，0.35%共3個(gè)因素水平；B(羥丙基甲基纖維素)選用0.01%，0.03%，0.05%共3個(gè)因素水平；S(Y1)選用0.1%，0.2%，0.3%共3個(gè)因素水平；X(J1)選用0.025%，0.05%，0.075%共3個(gè)因素水平。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

1.3 抑塵劑性能測(cè)定

1.3.1黏度測(cè)定

黏度測(cè)定方法同優(yōu)選試驗(yàn)中黏度測(cè)定方法。

1.3.2 pH值測(cè)定

試驗(yàn)選用pH-2016型數(shù)顯筆式酸度計(jì)對(duì)不同配方下的的抑塵劑溶液進(jìn)行了pH測(cè)定。每組溶液都進(jìn)行了充分?jǐn)嚢柚敝寥苜|(zhì)完全溶解。pH測(cè)定溫度控制在室溫(25 ℃)，每組溶液測(cè)定3次，取3次平均值作為最終pH值。

1.3.3高溫抗蒸發(fā)性測(cè)定

將等量揚(yáng)塵顆粒放入蒸發(fā)皿中(相同質(zhì)量，相同規(guī)格)，稱重記為K0；噴灑等量抑塵劑后稱重，記為K1；將試樣放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中10 h后取出(溫度設(shè)定50 ℃)，稱重記為Ki。失水率計(jì)算公式如下：

N=(Ki-K0)/(K1-K0),

式中，N為保水率；K0為噴灑抑塵劑前質(zhì)量(g)；K1為噴灑抑塵劑后質(zhì)量(g)；Ki為i小時(shí)后的質(zhì)量(g)，i=24，48，72 h。

1.3.4強(qiáng)度測(cè)定

由于實(shí)際噴灑物表面殼體形狀不規(guī)整，原位取樣試驗(yàn)誤差較大。因此，選擇制作試件(直徑20 mm，高度50 mm的殼體試件)來測(cè)試殼體的抗壓強(qiáng)度[18]。將小于20目的塵樣與開發(fā)的抑塵劑溶液，按照不同的質(zhì)量比拌和均勻，將混合物置于直徑20 mm，高度50 mm的模具中，烘干至恒重。強(qiáng)度測(cè)定選用WDW-100型電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，加載速度選擇0.5 mm/min，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，取3次試驗(yàn)的平均值作為試件強(qiáng)度值。

1.3.5滲透時(shí)間測(cè)定

抑塵劑滲透時(shí)間的測(cè)定采用正向沉降法[19]。首先稱取揚(yáng)塵樣品9份，每份35 g，裝入比色管(50 mL)中，裝入過程中應(yīng)分成振搗，以保證密實(shí)性。將配置好的抑塵劑溶液15 mL使用滴定管將液緩慢滴入比色管中，記錄抑塵劑溶液滲透到揚(yáng)塵下1 cm 所需時(shí)間，滴定過程中控制各組試驗(yàn)速率相等。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)的考察指標(biāo)包括黏度、pH值、失水率、抗壓強(qiáng)度和滲透時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行各試驗(yàn)指標(biāo)極差分析，得到了各影響因素的主次順序。由于極差分析方法雖然直觀易懂，但極差分析較為片面，因此在極差分析的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了方差分析。最后對(duì)各試驗(yàn)因素進(jìn)行綜合分析，確定該抑塵劑的最優(yōu)水平組合，各指標(biāo)極差及方差分析結(jié)果見表3和表4。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析表

2.1 正交試驗(yàn)分析

2.1.1抑塵劑正交試驗(yàn)黏度分析

極差分析表中k值越大表明某水平對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)黏度影響程度越顯著。從圖中可以看出，因素B，X，N的k值隨著濃度的增加而升高，在水平3的時(shí)候達(dá)到最大值，而S的k值隨著濃度的增加而降低，最大值出現(xiàn)在水平1。究其原因，N作為黏性劑，黏性隨著濃度增大而增大；B和X作為保水劑和吸水劑，除了具有保水和吸水功能外，兼具一定的黏性；S作為一種非離子型表面活性劑，具備乳化、分散的作用，隨著溶液濃度的增加，將有效降低溶液的黏度。由此可得，黏度試驗(yàn)指標(biāo)各因素的最優(yōu)水平應(yīng)為B3，X3，N3和S1。極差R綜合反映了各因素對(duì)某試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度。對(duì)比這4個(gè)因素的R值，發(fā)現(xiàn)RN>RX>RB>RS，因此得到黏度指標(biāo)的最優(yōu)因素水平組合為N3X3B3S1。

為排除誤差的影響，進(jìn)一步進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果與極差分析結(jié)果相符，N因素顯示為高度顯著，綜合極差分析和方差分許，羥乙基纖維素水平的改變，對(duì)考核指標(biāo)黏度值的影響是最大的。J1的F比在置信度為95%時(shí)大于臨界值19，達(dá)到了顯著水平，對(duì)黏度值也有較大的影響。但是羥丙基甲基纖維素B和Y1(S)對(duì)黏度值的影響不明顯。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析表

圖5 各因素對(duì)黏度的影響直觀分析效應(yīng)曲線Fig.5 Curves of visual analysis effect of influence of various factors on viscosity

2.1.2抑塵劑正交試驗(yàn)pH值分析

通過極差分析，如圖6所示，pH值越接近中性越好，即k值越接近7越好。因素X、S的k值隨著濃度的增加先增大后減小，最優(yōu)水平分別出現(xiàn)在第1水平、第3水平；B因素隨著濃度的增加，pH值先降低后升高，最優(yōu)水平出現(xiàn)在第2水平；N因素隨著濃度的增加，pH值先下降，后基本趨于穩(wěn)定，最優(yōu)水平出現(xiàn)在第2水平另外，對(duì)比這4個(gè)因素的R值，發(fā)現(xiàn)4種因素對(duì)pH值指標(biāo)影響的主次順序?yàn)镽B>RN>RX>RS。分析可得，pH值指標(biāo)的最優(yōu)因素水平組合為N2X1B2S3。

圖6 各因素對(duì)pH值的影響直觀分析效應(yīng)曲線Fig.6 Curves of visual analysis effect of influence of various factors on pH value

進(jìn)一步進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn)(如表4所示)，B，X，N，S這4個(gè)影響因素對(duì)于正交試驗(yàn)指標(biāo)pH值，均示為不顯著。

2.1.3抑塵劑正交試驗(yàn)高溫狀態(tài)下保水率分析

圖7 保水率直觀分析效應(yīng)曲線Fig.7 Curves of visual analysis effect of water retention rate

保水率指標(biāo)的直觀分析效應(yīng)曲線如圖7所示?？梢缘贸觯蛩豖，N，S的k值隨著濃度的增加而升高，在水平3的時(shí)候達(dá)到最大值，而B的k值隨著濃度的增加呈現(xiàn)出先升高后稍降的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在水平2。究其原因，B溶液作為保水劑會(huì)在土體表面形成一層致密均勻的保水薄膜，待薄膜形成后其保水性能即趨于穩(wěn)定，不會(huì)再隨溶液濃度增大而繼續(xù)增加；N溶液作為黏結(jié)劑，通過黏聚性使揚(yáng)塵表面黏結(jié)形成保護(hù)殼，有效阻擋水分蒸發(fā)；S溶液濃度增大，其滲透性增加，因此呈現(xiàn)如圖6所示試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)比4個(gè)因素的極差值R，發(fā)現(xiàn)RN>RB>RS>RX，因此得到黏度指標(biāo)的最優(yōu)因素水平組合為N3B2S3X3，從方差分析可以看出，B，X，N，S這4個(gè)影響因素對(duì)于保水率指標(biāo)均表現(xiàn)為不顯著，其水平可靈活選擇。

2.1.4抑塵劑正交試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度分析

抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的直觀分析效應(yīng)曲線如圖8所示，因素B、S的k值隨著濃度的增加而增大，在水平3的時(shí)候達(dá)到最大值，而X、N的k值隨著濃度的增加呈現(xiàn)先增大后降低趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在水平2。分析上述現(xiàn)象原因，B溶液由于保水成膜特性，有助于抗壓強(qiáng)度提升。X溶液隨著濃度增加，有效地提升噴灑抑塵劑后表面殼體的抗壓強(qiáng)度，但溶液濃度超過0.05%之后，凝膠顆粒急劇增大，溶液滲透性減弱，對(duì)抗壓強(qiáng)度帶來不利影響；隨著N溶液濃度增加，黏度增加，滲透性減小，抗壓強(qiáng)度降低；隨著S溶液濃度增加，抑塵劑溶液的潤(rùn)濕、乳化能力增強(qiáng)，有助于殼體抗壓強(qiáng)度的提升。對(duì)比抗壓強(qiáng)度指標(biāo)這4個(gè)因素極差R值的大小順序：RX>RB>RS>RN。因此得到抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的最優(yōu)因素水平組合為N2B3S3X2。

圖8 抗壓強(qiáng)度直觀分析效應(yīng)曲線Fig.8 Curves of visual analysis effect of compressive strength

進(jìn)一步方差分析發(fā)現(xiàn)，如表4所示，只有J1吸水樹脂的F比大于置信度為95%時(shí)的臨界值19，表現(xiàn)出顯著水平，其余因素對(duì)抗壓強(qiáng)度值的影響皆不顯著。

2.1.5抑塵劑正交試驗(yàn)滲透時(shí)間分析

滲透時(shí)間指標(biāo)的直觀分析效應(yīng)曲線如圖9所示。因素B，X，N的k值隨著濃度的增加而增大，在水平3的時(shí)候達(dá)到最大值，而S的k值隨著濃度的增加而降低，最大值出現(xiàn)在水平1。主要原因是隨著濃度的增加，黏度值變大，流動(dòng)減慢，滲透時(shí)間變長(zhǎng)，因此出現(xiàn)與黏度指標(biāo)試驗(yàn)相反的結(jié)果。由于滲透時(shí)間越小，抑塵劑溶液對(duì)粉塵的潤(rùn)濕能力越強(qiáng)。結(jié)合極差R值對(duì)比結(jié)果，RN>RX>RS>RB，最終可得滲透時(shí)間指標(biāo)的最優(yōu)因素水平組合為N1X1S3B1。方差分析顯示，羥乙基纖維素F比在置信度為95%時(shí)大于臨界值19，達(dá)到了顯著水平，B，X，S這3個(gè)因素對(duì)滲透時(shí)間指標(biāo)均表示為不顯著。

圖9 滲透時(shí)間直觀分析效應(yīng)曲線Fig.9 Curves of visual analysis effect of penetration time

2.2 綜合分析

綜合分析4因素3水平對(duì)5種考核指標(biāo)的極差、方差結(jié)果(如表5所示)，羥乙基纖維素(N)對(duì)黏度指標(biāo)產(chǎn)生高度顯著影響，對(duì)滲透時(shí)間產(chǎn)生顯著影響，且均在第3水平時(shí)效果最佳，即質(zhì)量濃度為0.35%的羥乙基纖維素作為抑塵劑的黏結(jié)劑。由于羥丙基甲基纖維素(B)對(duì)各指標(biāo)影響均不顯著，但B溶液濃度適當(dāng)增大，抑塵劑溶液黏度及噴灑在揚(yáng)塵表面的抗壓強(qiáng)度得到提高，以工作性和經(jīng)濟(jì)性為原則，最終優(yōu)選B2(即質(zhì)量濃度為0.03%)的羥丙基甲基纖維素作為保水劑；Y1(X)在抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)指標(biāo)中表現(xiàn)出高度顯著影響，對(duì)黏度指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，對(duì)應(yīng)的水平分別為第2水平和第3水平。綜合分析其余3個(gè)考察指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)在X因素選擇第2水平時(shí)效果最佳，最終選定X2，即0.05%作為羥丙基甲基纖維素的最優(yōu)濃度；Y1(S)對(duì)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)指標(biāo)的影響表現(xiàn)為顯著，且在S3水平下抗壓強(qiáng)度最佳，抑塵劑各性能綜合表現(xiàn)更好，因此Y1選用第3水平，即0.3%作為最優(yōu)濃度。

低中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)[6-7]的原理與零中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)類似,唯一不同點(diǎn)在于低中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)將射頻信號(hào)下混頻至低中頻頻點(diǎn),而零中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)將射頻信號(hào)下混頻至零頻頻點(diǎn)。在低中頻結(jié)構(gòu)中,由于有用信號(hào)被搬移到較低的頻點(diǎn)而不是被搬移到零頻,因此不存在直流偏移現(xiàn)象。低中頻結(jié)構(gòu)雖然不存在直流偏移現(xiàn)象,但是對(duì)鏡像抑制濾波提出了很高的要求。在該結(jié)構(gòu)中,由于射頻信號(hào)頻率與本振信號(hào)頻率相差不多,所以系統(tǒng)需要的鏡像抑制濾波器應(yīng)具有極高Q值。在實(shí)際應(yīng)用中,極高Q值的濾波器加工相當(dāng)困難,所以一般不采用這種結(jié)構(gòu)。

表5 極差、方差結(jié)果綜合分析

綜上分析可得，秸稈利用型抑塵劑的最優(yōu)配方為：羥乙基纖維素0.35%；羥丙基甲基纖維素0.03%；J1，0.05%；Y1，0.3%。此時(shí)，抑塵劑溶液的黏度值，pH值，10 h保水率，抗壓強(qiáng)度和滲透時(shí)間分別為106.3 MPa·s，7.23，22.51%，79.02 kPa，4.21 min。

2.3 行業(yè)規(guī)范符合性

表6 煤炭類抑塵劑技術(shù)指標(biāo)

本研究開發(fā)的秸稈利用型抑塵劑主要應(yīng)用環(huán)境為露天料堆和土場(chǎng)，該類抑塵劑暫無相應(yīng)國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，故選用煤炭類抑塵劑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[20]進(jìn)行復(fù)核。

按照正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，制備秸稈利用型抑塵劑溶液，并在室溫(25 ℃)測(cè)得其密度、黏度、pH值分別為：1.030 g/cm3，106.3 MPa·s和7.23，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)滿足煤炭類抑塵劑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且具有更好的黏度，可以應(yīng)用于公路施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵的防治。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)

選取建設(shè)中的高速公路某段施工現(xiàn)場(chǎng)為中試場(chǎng)地，將正交試驗(yàn)優(yōu)化配制的生物抑塵劑，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴灑和測(cè)試。中試結(jié)果顯示，按照3 L/m2噴灑量噴灑該生物抑塵劑，4 h即可在表面形成具有邵氏硬度70HA的外殼，能夠有效地阻擋雨水和風(fēng)力的侵蝕作用,對(duì)PM2.5和PM10的抑塵率，1 d和7 d分別達(dá)到91.2%和91.4%以及79.2%和77.7%。對(duì)比張江石等[21]化學(xué)抑塵劑試驗(yàn)結(jié)果，PM2.5的降塵率達(dá)到77.3%，蘇璐璐等[22]在煤鐵粉露天堆場(chǎng)測(cè)試的PM2.5和PM10抑塵率分別為75%和80.95%。因此制備的秸稈利用生物抑塵劑具有良好的抑塵效果，而且該抑塵劑可降解，具有避免環(huán)境二次污染的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論

(1)4種因素的質(zhì)量濃度對(duì)秸稈利用型抑塵劑性能的影響程度大小可歸納為：羥乙基纖維素影響最大，J1次之，羥丙基甲基纖維素及Y1的影響最小。

(2)秸稈利用型抑塵劑加水稀釋后的最優(yōu)配方為：羥乙基纖維素質(zhì)量濃度為0.35%、羥丙基甲基纖維素質(zhì)量濃度為0.03%、J1質(zhì)量濃度為0.05%、Y1質(zhì)量濃度0.3%。

(3)按照最優(yōu)配方制備的秸稈利用型抑塵劑的密度為1.030 g/cm3, pH值為7.23,黏度值106.3 MPa·s,保水率22.51%,抗壓強(qiáng)度為79.02 kPa，滲透時(shí)間為4.21 min，滿足現(xiàn)行煤炭類抑塵劑產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)際公路建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)也表現(xiàn)出了良好的抑塵效果。