一種除塵灰清潔皂的制備及其洗滌性能鑒定

李敏 倪嘉媛

摘 ? 要：本文以硅膠、硅藻土為皂基添加物，研發出一款針對鋼鐵廠區除塵灰污染的清潔皂，同時對其進行了洗滌性能的鑒定。結果表明，在適宜的制皂條件下，按照成皂總質量的5%、3%分別添加硅膠和硅藻土兩種吸附材料，即可生產出既外表美觀又清潔效果佳的除塵灰清潔皂。本研究為礦山特種清潔產品的生產與進一步研發提供了科學依據。

關鍵詞：礦山 ?除塵灰 ?吸附 ?特種清潔 ?手工皂

中圖分類號：TQ648 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0094-04

礦冶行業，是國民經濟支柱產業，礦山開采是將自然原始的巖體進行破碎、轉移、研磨、冶煉、加工的過程[1-2]。每一個環節都產生大量游離性粉塵。傳統礦山開采，以露天環境、人工作業為主，人體直接暴露在污染環境下[3-4]。隨著現代科技發展，礦山逐漸向機械化、集約化過渡，產塵量進一步增加[5]。人體接觸生產性粉塵后，易發生一系列病變。例如，粉塵接觸皮膚后，堵塞皮脂腺使得皮膚失水干燥，易受到機械性刺激形成感染而發生毛囊炎、粉刺等。若粉塵進入耳道內，易于形成耳垢栓塞。長期反復而處理不當，易引起角膜損傷，導致角膜混濁，粉塵彌漫時若直接作用于眼，易造成角膜破裂，嚴重者可致失明[6-8]。

目前礦山粉塵的防治主要有以下方法：（1）生產前減少粉塵產生，即在生產前，預先優化物料參數，來降低生產產塵的數量;（2）生產中降塵處理，即在生產過程中，使用特定的降塵設備進行控制，使粉塵沉降;（3）場地排塵，即場地加強通風，進行排塵;（4）隔絕粉塵，即利用口罩、防護服等保護裝備，將工人身體盡量與粉塵隔離開[9-10]。

以上方法均可以降低粉塵的濃度、降低對于人體的附著數量，從而在一定程度上降低對人體的危害。而工人在從事開采、運輸工作時，皮膚將不可避免的沾染上粉塵等污染，礦山工人大多使用肥皂等傳統清潔產品進行清潔，而市售普通皂類產品無法對于粉塵污染進行有效清潔。

基于此，本文以鋼鐵冶煉生產過程產生的除塵灰（粒度細小，極易附著，成分復雜，含有Fe、Mn、Ca等多種有價元素）[11-12]為例，通過加入樹脂等物理吸附劑作為添加物，同時調整加入比例，制作一種針對除塵灰的礦冶特種清潔皂。

手工皂的主要由油脂、堿、水發生皂化反應制成，制作時間較長，成本較高。同時，也可以使用已預處理的皂基進行融化后進行制作，制作方法分為冷制法、熱制法等，考慮礦山實際應用情況以及價格成本，本文選用皂基冷制法[13-15]。

1 ?實驗設計

1.1 試劑材料

除塵灰（新余鋼鐵集團有限公司提供，1kg）;生豬皮（10cm×10cm正方形）;活性炭、樹脂、硅膠、硅藻土及其他相關試劑均為分析純;實驗所用超純水均由Milli-Q純水系統制備。

1.2 主要儀器

721B分光光度計，上海精密科學儀器有限公司;相差顯微鏡及熒光顯微鏡，Olympus;高速冷凍離心機，Eppendorf;FA1004電子分析天平，上海精密科學儀器有限公司

1.3 實驗方法

1.3.1 吸附能力測試

（1）首先將除塵灰制成1%的水溶液200mL待用;

（2）然后取15mL塑料離心管，取上述搖勻后粉溶液10mL，加入離心管中。分別加入0.01g、0.05g、或0.1g的吸附材料（活性炭、樹脂、硅膠、硅藻土），蓋緊管口，上下翻動20次。

（3）置于試管架20min，待其自然沉降。觀察上清液的渾濁程度，并用分光光度計在OD610nm下測定吸光度。

1.3.2 成皂實驗

由于不同的添加材料性質不同，因此需探索合適的制皂條件，使其符合檢驗標準，需要實驗驗證的因素包括溫度、pH、含水量、材料含量、表面活性劑添加量等。實驗主要通過肉眼和觸摸等方式，研究加入活性炭、樹脂、硅膠、硅藻土等吸附材料后，觀察添加物是否產生沉淀、漂浮、結團等現象，從而導致成品皂體硬度欠佳，手感不適。

1.3.3 豬皮模擬實驗

采用顯微觀察技術，參考醫學皮膚病檢測方法，采用豬皮模擬人體皮膚，從而實現觀察目的。

（1）采購1kg生豬皮，清潔后裁切成大小相似的10cm×10cm正方形塊狀，冰箱冷凍保藏，以免變質;

（2）找相對潔凈的薄木板，將豬皮四角用鐵釘釘在木板上，便于洗滌操作;

（3）將除塵灰污染各塊豬皮中間某處，分別利用清水、普通皂、特種皂來洗滌，以同樣的搓洗力度，在不同的搓洗時間內，觀察清潔效果

（4）觀察方式。

①肉眼觀察：直接觀察豬皮清洗的潔凈度;

②顯微鏡觀察：嘗試用干凈透明膠帶，把污染地方的污漬黏在有膠的一側，再把膠帶粘在載玻片上，隨后拿到顯微鏡下10×或40×觀察。

1.3.4 洗凈度檢測[16]

（1）選取手部皮膚健康受試者25人次，雙手同時粘取除塵灰30s;

（2）選取吸附材料硅膠和硅藻土，并根據下（表 1）的25種添加比例進行成皂，每塊特種皂總質量為200g;

（3）每位受試者進行洗凈度檢測，將雙手打濕后用特種皂在雙手手心手背均勻涂抹20s，再雙手相互揉搓20s，最后使用流水進行沖洗1min;

（4）觀察25位受試者雙手的洗凈效果及使用感受，并用相機拍攝記錄進行對比分析，得出吸附材料最佳添加比例。

1.3.5 產品的橫向對比

為更貼合礦山特種清潔皂的實際應用場景，以清除礦山污染物“除塵灰”為例，與市售的其他六款皂進行橫向對比。實驗同時使用白度儀測試和主觀肉眼評分兩種評價方法，以避免主觀評分的影響。白度值越高，產品去污效果更好。主觀評價采取5分制，由20人進行評分，平均分值越高，去污能力越好。

2 ?結果與分析

2.1 吸附能力測試

由圖1可知，在不同濃度的除塵灰溶液中加入不同質量的吸附劑（活性炭、樹脂、硅膠、硅藻土），靜置20min后均有很大程度的凈化效果，可初步確定此四種吸附劑對于除塵灰的去除均有效果，可作為研究礦山特種清潔皂制備的吸附材料，并由此展開進一步實驗。

2.2 成皂實驗結果對比

根據表2、圖2可知，加入活性炭成皂較軟，清洗效果較差;加入樹脂沉淀較多影響成皂，清洗效果較好;加入硅膠成皂較好，清洗效果一般;加入硅藻土成皂較好，清洗效果較差。綜上所述，活性炭并不適合作為皂配方添加物，可進一步研究樹脂、硅膠、硅藻土的添加比例以達到既成皂效果適宜且清洗效果佳的制皂配方。

2.3 豬皮模擬實驗

通過顯微鏡觀察對比，可觀察到特種皂對豬皮的清潔效果明顯優于普通皂。由表 3、圖3具體可得，特種清潔皂中，添加硅膠與硅藻土的特種皂清潔效果較好，而添加了樹脂的特種皂清潔效果并不明顯。由此可進一步研究硅膠和硅藻土的添加比例以期達到最佳效果配方。

2.4 洗凈度檢測

通過添加不同比例的硅膠和硅藻土進行成皂、清洗對比實驗，通過圖4、圖5發現受試者8的實驗白度值和主觀評價總分值最高，其實驗所用特種皂的成皂配方為皂液184g、硅膠10g、硅藻土6g，由此可得出利用此種配方生產出的特種清潔皂有較好的清潔效果及使用感受。

2.5 產品的橫向對比

由圖6結果明顯可知特種清潔皂在礦冶環境污染清潔方面具有獨特的優勢，與市售產品拉開了較大差距。

3 ?結語

本文采用吸附能力測試、成皂實驗、豬皮模擬實驗、洗凈度檢測、產品的橫向對比等方式建立了特種吸附材料的篩選模型和方法，也為后續不同礦冶環境污染的特種清潔需求的產品定制，提供了標準流程參考[17-18]。經過多次試驗得出：按照特種清潔皂總質量的5%、3%分別添加硅膠和硅藻土兩種吸附材料，在適宜的制皂溫度、pH、含水量、材料含量、表面活性劑添加量條件下即可生產出既外表美觀又清潔效果佳的礦山特種清潔皂。

參考文獻

[1] 宋耀為.排摸問題 查找原因 全力做好露天礦山粉塵防治工作[J].中國國土資源，2019（11）：31-33.

[2] 張金根.明確任務 狠抓落實 全面推進礦山粉塵防治工作——在全省礦山粉塵防治工作現場會上的講話[J].浙江國土資源，2015（5）：9-12.

[3] 衛強.礦山粉塵的危害及其防治[J].河南科技，2014（22）：49.

[4] 李剛.某礦山粉塵職業病危害工程防護設計[J].礦業研究與開發，2015，35（10）：63-66.

[5] 蘆亮.煤礦采掘工作面粉塵防治技術及其發展趨勢[J].中小企業管理與科技 （中旬刊），2016（11）：183-184.

[6] 李雙妹.生產性粉塵對人體的危害及預防[J].濮陽職業技術學院學報，2008，21（3）：28-29.

[7] 郭中峰.煤礦粉塵對人體健康的危害及防治措施研究[J].河北企業，2018（11）：45-46.

[8] 國家安全監管總局印發《集中開展石棉開采與選礦企業粉塵危害治理工作方案》[J].中國安全生產科學技術，2015，11（1）：185.

[9] 賈福音.煤礦井下粉塵監測、防治技術的現狀與趨勢[D].中國礦業大學安全工程學院，2011.

[10] 潘杰.粉塵爆炸事故的防控措施分析[J].中國新技術新產品，2017（4）：145-146.

[11] 劉憲超，宋娜.固體廢棄物除塵灰綜合治理現狀[J].廣州化工，2019，47（19）：104-105，130.

[12] 桂鑒俠.除塵灰在燒結生產中的有效使用[J].建材世界，2019，40（5）：106-107，111.

[13] 余慧芬，唐李，袁夢，等.手工皂制皂原料及其制皂方法[J].吉林醫藥學院學報， 2019，40（6）：452-454.

[14] 王迪，王雪瑤.淺談皂基在手工皂中的應用[J].科技資訊，2016，14（12）：61.

[15]都賀鑫，張宇梁，譚景軒，等.手工皂的制作與改進探究[J].亞太教育，2016（26）：294.

[16]馮明珠，趙華，何聰.芬洗面奶洗凈度檢測方法初探[J].香料香精化妝品，2007，3（29）：22-25.

[17]沈倩.手工皂的發展及制備[J].科技信息，2011（14）：512-514.

[18]張德昌.淺析皂類產品的發展趨勢[J].中國洗滌用品工業，2010（3）：40-42.