摘要:以淀粉為親水主鏈,丙烯酸和丙烯酰胺為接枝單體,利用加聚反應(yīng)合成了新型煤塵抑塵劑.從保濕、凝 聚和固結(jié)機理出發(fā),測試了其水溶性、吸水保水能力、黏度,以及對煤塵的滲透性和潤濕性、凝聚能力、固結(jié)能力, 評價了其應(yīng)用性能.結(jié)果表明,所合成的煤塵抑塵劑對煤塵具有長效抑塵作用.
關(guān)鍵詞:淀粉;丙烯酸;丙烯酰胺;接枝共聚;煤塵;抑塵劑
煤炭揚塵是煤炭生產(chǎn)和使用企業(yè)以及礦區(qū)城市主要的大氣污染塵源之一.由于煤塵中的絕大多數(shù)粉塵 屬于可吸入顆粒物,人體吸入后會嚴重危害身體健康.據(jù)統(tǒng)計,我國與煤炭工業(yè)相關(guān)的塵肺病在各類塵肺病 患者中人數(shù)最多,比例也最高[1].除此之外,煤炭揚塵還會引發(fā)安全事故,例如企業(yè)的煤炭堆料廠,由于煤炭 揚塵會在供熱管道、電纜等處沉積、自燃,從而引發(fā)火災(zāi)[2].因此,采取煤炭揚塵控制措施,即是煤炭生產(chǎn)和 使用企業(yè)降低污染物排放、安全生產(chǎn)的主要措施,也是礦區(qū)城市保護環(huán)境,實現(xiàn)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重 要措施.
目前常采用灑水的方法抑制煤炭揚塵.灑水抑塵的主要作用在于潤濕顆粒細小的干燥煤塵,使其相對 密度增大,并粘結(jié)成較大的顆粒,使之在外力作用下不能飛揚.這種方法雖然簡便易行,但由于煤塵與水分 之間的結(jié)合力很弱,水分很容易蒸發(fā),滿足不了長期有效抑塵需求,必須定期灑水才能有效抑塵,水資源耗費 量很大.因此開發(fā)新型廉價優(yōu)質(zhì)的煤炭抑塵用新材料是非常必要的.通過實驗室研究,合成了吸水保水樹 脂抑塵劑.該材料無毒害、無污染,具有較高吸水保水能力,對煤塵具有保濕、凝并和固結(jié)作用,能夠有效抑 制煤炭揚塵.
1實驗部分
1.1原料與儀器
玉米淀粉(市售);丙烯酸(天津市凱通化學試劑有限公司,減壓蒸餾處理除去阻聚劑);丙烯酰胺(天津市 福晨化學試劑廠);過硫酸銨(洛陽市化學試劑廠);N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(北京化工廠);氫氧化鈉(天津 市凱通化學試劑有限公司);煤塵(平頂山市煤礦區(qū)).
100 mL三口燒瓶;超級恒溫水浴槽(杭州藍天化驗儀器廠,501A型);垂直多用振蕩器(江蘇省金壇市環(huán) 宇科學儀器廠,HY-1型);數(shù)字黏度計(上海精密科學儀器有限公司,SNB-1型);電熱恒溫鼓風干燥箱(浙江 匯爾儀器設(shè)備有限公司,DHG-9240A型);鼓風機(東莞市全風環(huán)保設(shè)備有限公司,RB-2000A型);粉塵測定 儀(南京庚辰科學儀器廠,P5-L2C型).
1.2合成原理
吸水保水樹脂一般都具有大分子空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并且分子鏈上存在大量親水性集團,如羧基、酰胺基、羥 基、氨基、磺酸基等而具有吸水保水能力.此類樹脂的合成一般都采用烯類單體的加聚反應(yīng),通過單體的聚 合反應(yīng)引入親水性功能基團并形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3].在本文的研究中,選擇淀粉為親水主鏈,丙烯酸和丙烯酰胺 為接枝單體,由自由基引發(fā)聚合反應(yīng),再通過交聯(lián)作用,合成吸水保水樹脂型煤塵抑塵劑.
1.3合成工藝流程
取一定量的丙烯酸,在冰水浴條件下緩慢滴加濃度為50%的NaOH溶液,按70%中和度(相對于丙烯 酸的物質(zhì)的量百分數(shù),下同)對丙烯酸進行中和,然后放置備用.取40%的玉米淀粉于容器中,加入適量水, 在80℃下糊化30 min,放置冷卻.待糊化淀粉冷卻至室溫后,加入按預(yù)定中和度中和后的丙烯酸,然后將容 器放置在康氏振蕩器上震蕩5 min,使反應(yīng)物充分混合.混合后,將0.3%的交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺 加入到反應(yīng)混合物中,在55℃下反應(yīng)3 h,得產(chǎn)物1.再加入50%的丙烯酰胺和0.05%的引發(fā)劑過硫酸銨, 在70℃下反應(yīng)3 h,得產(chǎn)物2.然后將反應(yīng)容器的黏稠液體倒出,在室溫下放置冷卻既得最終產(chǎn)品.流程圖 見圖1.
2結(jié)果與討論
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