一種復合型環保抑塵劑的制備及性能研究

馬云龍

（山東科技大學 礦業與安全工程學院，山東青島 266000）

一種復合型環保抑塵劑的制備及性能研究

馬云龍

（山東科技大學 礦業與安全工程學院，山東青島 266000）

基于接枝共聚技術制備出一種兼備吸濕保水和黏結功能的復合型環保抑塵劑。反應基體為海藻酸鈉，單體為丙烯酰胺，引發劑為過硫酸銨，交聯劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺。利用單因素實驗確定了各組分用量，最后對產物的吸水性和黏結粉塵能力進行了實驗探究。

抑塵劑；海藻酸鈉；丙烯酰胺；接枝共聚

近年來，我國環境污染問題嚴重，諸多城市受到霧霾影響，環保問題成了人們關注的焦點。煤炭作為主要能源之一，在我國的經濟發展中占有重要地位，由煤炭引起的污染問題也成為了環保工作的重中之重[1]。

化學抑塵以其優異的作用效果和廣闊的發展前景，在粉塵控制領域占有重要地位。按照當前化學抑塵劑的類型可將其分為潤濕型、凝聚型、黏結型和復合型，其中，復合型抑塵劑通常兼具兩種或兩種以上有利于抑塵的特性，相對于前三種類型其性能更加優越。

本文利用接枝共聚技術對有機材料進行化學改性，將鏈狀結構的海藻酸鈉交聯穿插在網狀結構的聚丙烯酰胺中，使產物結構疏松，制備具有半互穿網絡結構的高分子材料，相對于一般的網絡結構水凝膠具有更好的流動性和吸水性。最終產物具有黏性，可以落在表面的細小粉塵黏住，防治其二次進入空氣當中；產物同時具有吸濕保水的性能，可有效起到潤濕覆蓋的作用，防治揚塵。通過單因素實驗探究各組分用量，最終得到一種兼備吸濕保水和黏結功能的復合型環保抑塵劑。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

實驗試劑：海藻酸鈉（SA）（化學純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；丙烯酰胺（AM）（分析純，成都市科龍化工試劑廠）；過硫酸銨（APS）（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；

1.2 PAM/SA semi-IPN的制備

稱取適量單體AM和交聯劑MBA溶于200mL去離子水加入三口燒瓶中，并向三口燒瓶中加入適量SA和引發劑APS，在機械攪拌下充分溶解，70℃恒溫水浴加熱攪拌反應2h，即可得到水凝膠PAM/SA semi-IPN。

1.3 單因素實驗

以1g SA為反應物，以最終產物吸水能力為主要指標，分別以反應中AM，MBA，APS的用量為單因素進行實驗，探究各組分用量對產物吸水能力的影響。

1.4 溶脹動力學實驗

將產物放入真空干燥箱中于90℃干燥至恒重，取1g產物放入水中浸泡，每隔一段時間將產物取出，控去表面水分后稱量其質量，直至質量不發生變化，選取浸泡時間為1h，3h，5h，12h，24h，48h。按照公式（1）計算產物吸水倍率，單位為倍。

1.5 粘塵實驗

取最終產物試樣稱重記為m1，放入煤粉中滾動5min，使產物表面充分與煤粉接觸，取出沾有煤粉的試樣稱重記為m2。將取樣近似成邊長為1cm的正方體，其表面積約為6cm2。產物單位面積黏結粉塵量的計算公式如式（2），單位為kg/m2。

將試樣放在室外環境下靜置24h，取回試樣稱重，探究產物在自然風作用下固定粉塵的能力。

2 實驗結果與討論

2.1 單因素實驗結果及討論

從單因素實驗結果分析，當以1g SA為反應物，在200mL去離子水中進行反應，AM用量為3g，交聯劑摩爾分數為0.8%，引發劑摩爾分數為1%時，吸水倍率最高達到31.47倍。當單體用量不足3g時，由于反應物較少，形成的凝膠結構疏松，不能有效鎖住水分，因此吸水倍率較低；當用量超過3g時，由于單體量過多而導致交聯的網絡結構過密，同樣影響了吸水倍率。

2.2 溶脹動力學實驗結果及討論

通過總結實驗數據繪制出產物吸水倍率隨時間變化的關系曲線，產物在最初的幾小時內吸水迅速，浸泡1h吸水后質量達到11.23g，3h后達到19.35g，之后吸水速度減慢，浸泡5h后質量為22.74g，浸泡24h后質量為32.41g，之后趨于平穩。在產物剛浸泡的數小時內，水逐漸進入產物的網絡結構內，吸水速度較快；當達到一定水平后網絡結構基本充滿的水，此時半互穿結構被吸收的水撐開，使產物可以進一步吸水溶脹，直至飽和。

2.3 黏塵實驗結果與討論

產物黏塵能力實驗數據中，每平方米產物約可黏結粉塵0.53kg。按照實驗設計將產物放置在自然條件下24h后稱重，總質量保持不變。依此說明，產物對于粉塵有較好的黏結固定能力，可以將落在表面的粉塵固定住，防止粉塵二次進入到空氣中。

3 結論

本文利用接枝共聚技術制備出一種具有半互穿結構的高吸水性樹脂應用于粉塵控制，通過單因素實驗探究出制備產物的最佳配比，其中海藻酸鈉與丙烯酰胺的配比為1∶3，交聯劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的摩爾分數為0.8%，引發劑過硫酸銨摩爾分數為1%。制備出的產物兼具吸濕保水和黏結粉塵的能力，產物選材環保，反應物均為有機物，可生物降解，不會造成二次污染。

[1] 鐘立超，孫曉然.揚塵危害及抑塵技術的進展與評價[J].上海化工.2010，（12）：26-30.

P r e p a r a t i o n a n d P e r f o r ma n c e o f a c o mp l e x E n v i r o n me n t a l D u s t S u p p r e s s i o n A g e n t

Ma Yun-long

In this paper，based on the fabrication of a graft copolymerization with hygroscopic water interdisciplinary environmental dust suppression agent and binding functions.Reaction substrate for sodium alginate，for acrylamide monomer，initiator for ammonium sulfate，crosslinking agent for N，N ‘-methylene double acrylamide.Using single factor experiment to determine the dosage of components，f i nally，the result of experiments have been carried out to explore water imbibition and cohesive dust capacity.

dust suppression agent；sodium alginate；acrylamide；graft copolymerization

X964

B

1003-6490（2017）08-0210-02

2017-05-06

馬云龍（1992—），男，山東濟寧人，主要研究方向為粉塵防治。