農業廢棄物秸稈制備環保型抑塵劑的研究

梁文俊 任思達 李 堅 張依銘

摘? 要：以農業廢棄物秸稈為原料制成環保型抑塵劑，針對其粘度、抗風性、抗雨淋性及實際噴灑性能開展系列研究。結果表明，該抑塵劑粘度為180～240mPa·s，能有效捕集和粘黏粉塵顆粒物;具有良好的抗風、抗雨淋性能;對于3種類型土壤塵均具有良好的抑塵性能，具有較好的應用推廣價值。

關鍵詞：抑塵劑;秸稈;工業應用

中圖分類號：TQ352.79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181132005

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，環境保護和資源的有效利用已成為世界各國共同關注的焦點問題。由于粉塵飛揚所造成的環境污染和傳統防塵技術帶來的資源浪費，以及由此引起的二次污染問題也越來越受到社會各界人士的廣泛關注。傳統抑塵方式，如灑水、苫布苫蓋、防塵網等由于費用昂貴、抑塵效果不理想等問題已越來越不適應當今環保要求，所以始于20世紀20年代的抑塵劑越來越受到人們的重視，并且向著復合型、專用型、環保型方向發展[1]。多數抑塵劑處于實驗室實驗研究階段，未得到工業生產和實地應用[2-4]。

我國是農業大國，每年僅農作物秸桿就有7億t之多。千百年來，秸桿絕大部分被當作柴火、燃料等燒毀，這不僅是一種極大的資源浪費，而且對生態自然環境造成嚴重的污染。本文介紹一種以農業廢棄物秸稈為主要原料，輔以淀粉、堿等原料的環保型揚塵抑制劑，測試了其粘度、抗風及抗雨性，并開展了噴灑性能測試。

1? ? ?抑塵劑制備原料及工藝

1.1? ? ?制備原料

粉碎至5～10mm秸稈，工業淀粉（純度>99%），工業堿（純度>98%），添加劑等。

1.2? ? ?抑塵劑制備工藝

將工業淀粉和工業堿配成一定濃度的溶液;將粉碎秸稈投入反應釜中，并加入適量水，由室溫開始加熱并連續攪拌;將配好的淀粉溶液、堿溶液以及添加劑加入反應釜中，繼續加熱1～2h后，保持恒溫，隨后靜置并自然冷卻至室溫。

2? ? ?抑塵劑性能測試

2.1? ? ?粘度測試

粘度是抑塵劑的主要性能指標，用來衡量抑塵劑性能。適當的粘度在噴射過程中不易堵塞噴灑系統，而且能使煤炭小顆粒間彼此粘連，起到良好的抑塵效果。實驗中采用Thermo C型粘度測定儀，研究中測定采用多次測定取平均值的方式確定樣品平均粘度值。

2.2? ? ?抗雨淋性及抗風性

抗雨淋性模擬實際應用中抑塵劑在降雨條件下的性態變化，主要考察抑塵劑對不同降雨量的耐受程度。抗風性模擬實際應用中抑塵劑在不同風速條件下的性態變化。將抑塵劑噴灑在土壤表面，在不同風速條件下測試其抑塵效果。

2.3? ? ?噴灑性能測試

將抑塵劑噴灑在不同土壤表面，考察其抑塵效果。

3? ? ?結果與討論

3.1? ? ?粘度測試結果

測試結果表明，抑塵劑粘度范圍在180～240mPa·s之間，能有效捕集和粘黏粉塵顆粒物，粘度適中，適合應用噴灑。具有一定粘度的抑塵劑噴灑到粉塵顆粒物表面，能將彼此獨立分散的粉塵顆粒粘黏在一起，增強其抗風能力。

3.2? ? ?抗雨淋性與抗風性測試結果

抗雨淋性實驗主要是模擬在中雨條件下，即降雨量為20mm/h，表干后的抑塵劑對雨水沖刷的抗性及再次表干后的抑塵效果及表面性態;抗風性主要是模擬抑塵劑表干后長時間處于大風條件下的表面性態變化。圖1為沖刷后及重新表干后的抑塵劑表面性態，圖2為14m/s風速條件下測試3h后抑塵劑表面性態，兩者均未出現明顯裂和剝落現象，再次表干后結殼緊實，無松動現象發生，覆蓋性較好。

3.3? ? ?實際噴灑性能測試

3.3.1? ? ?抑塵劑抑塵性能測試

研究中針對3種類型土壤的抑塵性能進行了考察，分別是普通土壤、細土以及細沙，實驗結果見圖3（a）-（c）。

實驗在室外進行，歷經40d，并經歷了包括大風（5～6級）、小雪、小雨等天氣狀況。從實驗結果可看出，無論土質如何，抑塵劑均有良好的抑塵效果，并具有良好的抗風及抗雨的性能。針對裸露土壤易揚起飛揚的特性，所開發的抑塵劑具有良好的膠聯性，噴灑到地面后容易形成表面較為致密的薄膜覆蓋層，從而起到有效抑塵的目的。

3.3.2? ? ?抑塵劑噴灑厚度實驗

為了使覆蓋劑能較好的使用和推廣，降低成本是非常重要的因素，因此，抑塵劑用量多少則體現出成本的高低，抑塵劑用量過多，可能會導致覆蓋層開裂，降低抑塵效果，為檢驗抑塵劑噴灑厚度對于抑塵性能的影響，開展了抑塵劑噴灑厚度實驗。實驗結果見圖4（a）-（b），圖4（a）為抑塵劑噴灑厚度1mm，圖4（b）為抑塵劑噴灑厚度3mm。

從對實驗的觀察可以看出，噴灑的厚度對覆蓋的效果是有影響的。不是噴灑的厚度越厚，效果就越好。當厚度較厚時，覆蓋層將會導致龜裂，造成被覆蓋層的裸露，從而使覆蓋效果變差，并且使覆蓋劑用量增加。當覆蓋劑噴灑較薄時，覆蓋劑分布容易均勻，干燥后不易發生開裂，而且可大大節省用量。

3? ? ?結論

研究中所制備的抑塵劑粘度為180～240mPa·s，能有效捕集和粘黏粉塵顆粒物;具有良好的抗風、抗雨淋性能;對于3種類型土壤塵均具有良好的抑塵性能，具有較高的應用推廣價值。

參考文獻

[1] F.Amato，X.Querol，C.Johansson，et al.A review on the effectiveness of street sweeping，washing and dust suppressants as urban PM control methods[J].Science of the Total Environment，2010（408）：3070–3084.

[2]王薇，霍茂清，鄭向軍，等.復合型抑塵劑的制備與應用研究[J].環境工程，2010，28（S1）：178-204.

[3]杜翠鳳，王遠，盧俊杰.吸濕型路面抑塵劑配方研制及工業試驗[J].東北大學學報（自然科學版），2015（6）：876-882.

[4]肖紅霞，鄭義.復合型抑塵劑的制備研究[J].環境工程，2011，? ?29（1）：76-79.