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(jī)理出發(fā),測(cè)試了其水溶性、吸水保水能力、黏度,以及對(duì)煤塵的滲透性和潤(rùn)濕性、凝聚能力、固結(jié)能力, 評(píng)價(jià)了其應(yīng)用性能.結(jié)果表明,所合成的煤塵抑塵劑對(duì)煤塵具有長(zhǎng)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(yáng)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(huì)嚴(yán)重危害身體健康.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)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(yáng)塵還會(huì)引發(fā)安全事故,例如企業(yè)的煤炭堆料廠,由于煤炭 揚(yáng)塵會(huì)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(yáng)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(hù)環(huán)境,實(shí)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(yáng)塵.灑水抑塵的主要作用在于潤(rùn)濕顆粒細(xì)小的干燥煤塵,使其相對(duì) 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(yáng).這種方法雖然簡(jiǎn)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(zhǎng)期有效抑塵需求,必須定期灑水才能有效抑塵,水資源耗費(fèi) 量很大.因此開(kāi)發(fā)新型廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的煤炭抑塵用新材料是非常必要的.通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究,合成了吸水保水樹(shù) 脂抑塵劑.該材料無(wú)毒害、無(wú)污染,具有較高吸水保水能力,對(duì)煤塵具有保濕、凝并和固結(jié)作用,能夠有效抑 制煤炭揚(yáng)塵.
1實(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)試劑廠);過(guò)硫酸銨(洛陽(yáng)市化學(xué)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(xué)試劑有限公司);煤塵(平頂山市煤礦區(qū)).
100 mL三口燒瓶;超級(jí)恒溫水浴槽(杭州藍(lán)天化驗(yàn)儀器廠,501A型);垂直多用振蕩器(江蘇省金壇市環(huán) 宇科學(xué)儀器廠,HY-1型);數(shù)字黏度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司,SNB-1型);電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(浙江 匯爾儀器設(shè)備有限公司,DHG-9240A型);鼓風(fēng)機(jī)(東莞市全風(fēng)環(huán)保設(shè)備有限公司,RB-2000A型);粉塵測(cè)定 儀(南京庚辰科學(xué)儀器廠,P5-L2C型).
1.2合成原理
吸水保水樹(shù)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(tuán),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(shù)脂的合成一般都采用烯類單體的加聚反應(yīng),通過(guò)單體的聚 合反應(yīng)引入親水性功能基團(tuán)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(guò)交聯(lián)作用,合成吸水保水樹(shù)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(duì)于丙烯 酸的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù),下同)對(duì)丙烯酸進(jìn)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(guò)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(jiàn)圖1.
2結(jié)果與討論
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