一種環保型可降解抑塵劑的製備方法與流程
2023-12-04 20:48:41 2
本發明涉及一種環保型可降解抑塵劑的製備方法，屬於抑塵劑製備技術領域。
背景技術：
世界公害汙染中粉塵已成為第一大汙染源。針對人類的許多活動，尤其是露天開採煤礦、沙石煤炭運輸、城市裸露地面和堆放垃圾廢料等都將形成粉塵汙染。近些年來，採礦業的大力發展、煤炭運輸業的增多、城市基礎設施的建設以及垃圾廢料的長久堆放，都使揚塵汙染變得日趨嚴重。造成揚塵汙染的來源是多方面的，其主要汙染源來自煤炭在鐵路運輸過程中由於風速和顛簸使部分煤塵進入大氣，造成了空氣汙染和鐵路沿線環境惡化。建築工地、礦粉、灰、沙、石等易揚塵物料，在運輸和貯存過程中造成的揚塵汙染。生活垃圾等在運輸和貯存過程造成的揚塵汙染不可忽視。垃圾堆放場附近不僅臭氣燻天，而且垃圾漫天飛舞現象隨處可見，嚴重影響了環境與人體健康。這些汙染源點多面廣，又有利於形成揚塵的氣候和自然條件（我國多數北方城市，年平均溫度較低、降水量偏少、氣候寒冷、空氣乾燥、風力較強、蒸發量大），更加重了揚塵汙染，因此很難統一治理。
隨著科技進步和人民生活水平的不斷提高，人類對居住環境質量的要求越來越高，如何減少降塵對環境的汙染已引起人們高度重視，減少揚塵有多種方式，常用的處理方式有抑塵劑、溼法防塵、設置防風林防風網，建造封閉式結構（機械加蓋法、篷布遮蓋法、塑料薄膜覆蓋法、貨櫃專用列車法）、灑水法。抑塵劑與其他方式相比，具有成本低廉、便於作業、實用性強、有效期長、防塵效果明顯並且符合環保要求等特徵。
目前，研發多功能、多組分、環保型的抑塵劑是國內外的主要研究方向。根據作用機理，抑塵劑可分為潤溼型、黏結型。潤溼型抑塵劑一般由非極性親油碳氫鏈部分和極性親水基團共同構成，採用潤溼型化學抑塵劑缺點是同一種潤溼劑的適用範圍小，有引起二次汙染的可能，而且不具有較強的粘結粉塵能力。黏結型抑塵劑主要包括油類產品和造紙、酒精工業的廢液、廢渣等有機粘結材料；但由於這類抑塵劑種類稀少，有異味，可能還會排放有害氣體，而引起土壤、地下水及周圍環境汙染，並存在加工工藝複雜以及成本較等缺陷。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對目前生產的抑塵劑不易降解，殘留率高，抑塵效果不理想，且對微小灰塵無法吸附和團聚的問題，提供了一種木槿製備植物膠提高粘結性能，細菌纖維素形成網絡結構吸附、潤溼微小灰塵的方法。本發明首先以新鮮木槿為原料，從中提取出木槿植物膠，植物膠良好的成膜性，可在灰塵表面形成一層連續完整的殼膜，再用微生物發酵來製備細菌纖維素，再將其乾燥後，粉碎，細菌纖維素中的糖苷鍵可吸附微小灰塵，而細菌纖維素分子間可形成網絡結構，吸附微塵，並且細菌纖維素具有強大的吸水、保溼功能，可使微塵團聚，進而達到抑塵效果，最後再與植物膠等進行交聯反應，得到抑塵劑。本發明製備的抑塵劑可生物降解，20～25天後，抑塵劑的含量低於0.2%，抑塵效率達到99.5～99.8%。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
（1）稱取200～300g新鮮木槿葉，用去離子水洗滌3～5次後，將木槿葉和400～500mL質量分數為95%乙醇溶液一同加入到打漿機中，打漿10～20min，並過80～100目篩，去除難以過篩的纖維組織，得到木槿漿；
（2）將木槿漿置於離心機中，在5000～6000r/min下離心10～15min，棄去溶液，得到沉澱，並將沉澱用無水乙醇洗滌2～3次，將洗滌後的沉澱置於烘箱中，在80～90℃下乾燥至含水率為5～10%，得到木槿植物膠，備用；
（3）按重量份數計，稱取15～20份甘露醇、3～5份蛋白腖、8～12份酵母膏和6～8份瓊脂和70～80份去離子水，加入到培養皿中，攪拌混合1～2min後，再加入質量分數為5%檸檬酸溶液，調節pH為6.5～6.8，形成培養基，並將其置於滅菌罐中，在90～100℃下滅菌10～15min，得到木醋桿菌培養基；
（4）將上述木醋桿菌培養基轉移至發酵罐中，再按8～10%的接種量將木醋桿菌接種到發酵罐中，在25～35℃下發酵6～7天，發酵結束，用鑷子將發酵液表面的凝膠狀細菌纖維素取出，並用去離子水清洗3～5次後，放入燒杯中，再加入400～500mL質量分數為5%氫氧化鈉溶液，並對其進行加熱至85～95℃，保溫40～50min，去除殘餘菌體，再用去離子水衝洗至中性，得到細菌纖維素；
（5）將上述細菌纖維素置於冷凍乾燥機中，在-35～-25℃下乾燥5～6h，得到乾燥細菌纖維素，並置於粉碎機中粉碎，過100～120目篩，收集過篩物，得到細菌纖維素粉末；
（6）按重量份數計，稱取30～40份上述細菌纖維素粉末、10～15份步驟（2）備用的木槿植物膠、1～3份N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、1～3份十二烷基苯磺酸鈉和100～110份去離子水，加入到燒瓶中，並置於水浴鍋中，在60～70℃下攪拌反應40～50min後，停止加熱，出料，待物料自然冷卻至室溫，即可得到環保型可降解抑塵劑。
本發明的應用方法：將本發明製備的環保型可降解抑塵劑與水按質量比1：3～1：5進行混合後，裝入噴霧器內，均勻的噴灑到煤礦堆上，控制噴灑量為1.8～2.5kg/m2。經檢測，本發明製備的抑塵劑粘度可達58～62mPa·s，保溼時間可達4～5天，比經本發明抑塵劑噴灑後的煤礦堆礦灰顆粒損失率為0.5～0.7g/m2，抑塵效率達到99.5～99.8%，並且可抗20m/s的風吹，20～25天後檢測，抑塵劑的含量低於0.2%。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明製備的抑塵劑易降解，不會對環境造成二次汙染；
（2）本發明製備的抑塵劑粘結粉塵能力較強，達到58～62mPa·s，可有效減少粉塵危害。
具體實施方式
首先稱取200～300g新鮮木槿葉，用去離子水洗滌3～5次後，將木槿葉和400～500mL質量分數為95%乙醇溶液一同加入到打漿機中，打漿10～20min，並過80～100目篩，去除難以過篩的纖維組織，得到木槿漿；將木槿漿置於離心機中，在5000～6000r/min下離心10～15min，棄去溶液，得到沉澱，並將沉澱用無水乙醇洗滌2～3次，將洗滌後的沉澱置於烘箱中，在80～90℃下乾燥至含水率為5～10%，得到木槿植物膠，備用；按重量份數計，稱取15～20份甘露醇、3～5份蛋白腖、8～12份酵母膏和6～8份瓊脂和70～80份去離子水，加入到培養皿中，攪拌混合1～2min後，再加入質量分數為5%檸檬酸溶液，調節pH為6.5～6.8，形成培養基，並將其置於滅菌罐中，在90～100℃下滅菌10～15min，得到木醋桿菌培養基；將上述木醋桿菌培養基轉移至發酵罐中，再按8～10%的接種量將木醋桿菌接種到發酵罐中，在25～35℃下發酵6～7天，發酵結束，用鑷子將發酵液表面的凝膠狀細菌纖維素取出，並用去離子水清洗3～5次後，放入燒杯中，再加入400～500mL質量分數為5%氫氧化鈉溶液，並對其進行加熱至85～95℃，保溫40～50min，去除殘餘菌體，再用去離子水衝洗至中性，得到細菌纖維素；將上述細菌纖維素置於冷凍乾燥機中，在-35～-25℃下乾燥5～6h，得到乾燥細菌纖維素，並置於粉碎機中粉碎，過100～120目篩，收集過篩物，得到細菌纖維素粉末；按重量份數計，稱取30～40份上述細菌纖維素粉末、10～15份備用的木槿植物膠、1～3份N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、1～3份十二烷基苯磺酸鈉和100～110份去離子水，加入到燒瓶中，並置於水浴鍋中，在60～70℃下攪拌反應40～50min後，停止加熱，出料，待物料自然冷卻至室溫，即可得到環保型可降解抑塵劑。
實例1
首先稱取200g新鮮木槿葉，用去離子水洗滌3次後，將木槿葉和500mL質量分數為95%乙醇溶液一同加入到打漿機中，打漿10min，並過100目篩，去除難以過篩的纖維組織，得到木槿漿；將木槿漿置於離心機中，在5000r/min下離心10min，棄去溶液，得到沉澱，並將沉澱用無水乙醇洗滌2次，將洗滌後的沉澱置於烘箱中，在80℃下乾燥至含水率為5%，得到木槿植物膠，備用；按重量份數計，稱取15份甘露醇、3份蛋白腖、8份酵母膏和6份瓊脂和70份去離子水，加入到培養皿中，攪拌混合1min後，再加入質量分數為5%檸檬酸溶液，調節pH為6.5，形成培養基，並將其置於滅菌罐中，在90℃下滅菌10min，得到木醋桿菌培養基；將上述木醋桿菌培養基轉移至發酵罐中，再按8%的接種量將木醋桿菌接種到發酵罐中，在25℃下發酵6天，發酵結束，用鑷子將發酵液表面的凝膠狀細菌纖維素取出，並用去離子水清洗3次後，放入燒杯中，再加入400mL質量分數為5%氫氧化鈉溶液，並對其進行加熱至85℃，保溫40min，去除殘餘菌體，再用去離子水衝洗至中性，得到細菌纖維素；將上述細菌纖維素置於冷凍乾燥機中，在-35℃下乾燥5h，得到乾燥細菌纖維素，並置於粉碎機中粉碎，過100目篩，收集過篩物，得到細菌纖維素粉末；按重量份數計，稱取30份上述細菌纖維素粉末、10份備用的木槿植物膠、1份N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、1份十二烷基苯磺酸鈉和100份去離子水，加入到燒瓶中，並置於水浴鍋中，在60℃下攪拌反應40min後，停止加熱，出料，待物料自然冷卻至室溫，即可得到環保型可降解抑塵劑。
將本發明製備的環保型可降解抑塵劑與水按質量比1：3進行混合後，裝入噴霧器內，均勻的噴灑到煤礦堆上，控制噴灑量為1.8kg/m2。經檢測，本發明製備的抑塵劑粘度可達58mPa·s，保溼時間可達4天，比經本發明抑塵劑噴灑後的煤礦堆礦灰顆粒損失率為0.5g/m2，抑塵效率達到99.5%，並且可抗20m/s的風吹，20天後檢測，抑塵劑的含量為0.18%。
實例2
首先稱取260g新鮮木槿葉，用去離子水洗滌4次後，將木槿葉和450mL質量分數為95%乙醇溶液一同加入到打漿機中，打漿15min，並過90目篩，去除難以過篩的纖維組織，得到木槿漿；將木槿漿置於離心機中，在5500r/min下離心13min，棄去溶液，得到沉澱，並將沉澱用無水乙醇洗滌2次，將洗滌後的沉澱置於烘箱中，在85℃下乾燥至含水率為8%，得到木槿植物膠，備用；按重量份數計，稱取18份甘露醇、4份蛋白腖、10份酵母膏和7份瓊脂和75份去離子水，加入到培養皿中，攪拌混合1min後，再加入質量分數為5%檸檬酸溶液，調節pH為6.6，形成培養基，並將其置於滅菌罐中，在95℃下滅菌13min，得到木醋桿菌培養基；將上述木醋桿菌培養基轉移至發酵罐中，再按9%的接種量將木醋桿菌接種到發酵罐中，在30℃下發酵6天，發酵結束，用鑷子將發酵液表面的凝膠狀細菌纖維素取出，並用去離子水清洗4次後，放入燒杯中，再加入450mL質量分數為5%氫氧化鈉溶液，並對其進行加熱至90℃，保溫45min，去除殘餘菌體，再用去離子水衝洗至中性，得到細菌纖維素；將上述細菌纖維素置於冷凍乾燥機中，在-30℃下乾燥5h，得到乾燥細菌纖維素，並置於粉碎機中粉碎，過110目篩，收集過篩物，得到細菌纖維素粉末；按重量份數計，稱取35份上述細菌纖維素粉末、13份備用的木槿植物膠、2份N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、2份十二烷基苯磺酸鈉和105份去離子水，加入到燒瓶中，並置於水浴鍋中，在65℃下攪拌反應45min後，停止加熱，出料，待物料自然冷卻至室溫，即可得到環保型可降解抑塵劑。
將本發明製備的環保型可降解抑塵劑與水按質量比1：4進行混合後，裝入噴霧器內，均勻的噴灑到煤礦堆上，控制噴灑量為2.2kg/m2。經檢測，本發明製備的抑塵劑粘度可達60mPa·s，保溼時間可達4天，比經本發明抑塵劑噴灑後的煤礦堆礦灰顆粒損失率為0.6g/m2，抑塵效率達到99.6%，並且可抗20m/s的風吹，23天後檢測，抑塵劑的含量為0.13%。
實例3
首先稱取300g新鮮木槿葉，用去離子水洗滌5次後，將木槿葉和500mL質量分數為95%乙醇溶液一同加入到打漿機中，打漿20min，並過100目篩，去除難以過篩的纖維組織，得到木槿漿；將木槿漿置於離心機中，在6000r/min下離心15min，棄去溶液，得到沉澱，並將沉澱用無水乙醇洗滌3次，將洗滌後的沉澱置於烘箱中，在90℃下乾燥至含水率為10%，得到木槿植物膠，備用；按重量份數計，稱取20份甘露醇、5份蛋白腖、12份酵母膏和8份瓊脂和80份去離子水，加入到培養皿中，攪拌混合1～2min後，再加入質量分數為5%檸檬酸溶液，調節pH為6.8，形成培養基，並將其置於滅菌罐中，在100℃下滅菌15min，得到木醋桿菌培養基；將上述木醋桿菌培養基轉移至發酵罐中，再按10%的接種量將木醋桿菌接種到發酵罐中，在35℃下發酵7天，發酵結束，用鑷子將發酵液表面的凝膠狀細菌纖維素取出，並用去離子水清洗5次後，放入燒杯中，再加入500mL質量分數為5%氫氧化鈉溶液，並對其進行加熱至95℃，保溫50min，去除殘餘菌體，再用去離子水衝洗至中性，得到細菌纖維素；將上述細菌纖維素置於冷凍乾燥機中，在-25℃下乾燥6h，得到乾燥細菌纖維素，並置於粉碎機中粉碎，過120目篩，收集過篩物，得到細菌纖維素粉末；按重量份數計，稱取40份上述細菌纖維素粉末、15份備用的木槿植物膠、3份N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、3份十二烷基苯磺酸鈉和110份去離子水，加入到燒瓶中，並置於水浴鍋中，在70℃下攪拌反應50min後，停止加熱，出料，待物料自然冷卻至室溫，即可得到環保型可降解抑塵劑。
將本發明製備的環保型可降解抑塵劑與水按質量比1：5進行混合後，裝入噴霧器內，均勻的噴灑到煤礦堆上，控制噴灑量為2.5kg/m2。經檢測，本發明製備的抑塵劑粘度可達62mPa·s，保溼時間可達5天，比經本發明抑塵劑噴灑後的煤礦堆礦灰顆粒損失率為0.5g/m2，抑塵效率達到99.8%，並且可抗20m/s的風吹， 25天後檢測，抑塵劑的含量為0.08%。