露天煤矿长效复合抑尘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种露天煤矿长效复合抑尘剂及其制备方法，由淀粉基高吸水树脂抑尘剂和淀粉基高吸水树脂抑尘剂微胶囊按照1:0.2‑1的比例复配得到；其中所述抑尘剂由重量份数以下以下原材料制成：水溶性淀粉30‑60份，丙烯酸甲酯30‑60份，醋酸乙烯酯10‑30份，引发剂0.05‑0.5份，交联剂0.5‑5份。以来源丰富、成本低廉、可降解的生物质淀粉为原材料，绿色环保，无二次污染；采用微胶囊技术将抑尘剂包覆，使抑尘剂的释放速率得到一定的控制和调节，显著延长了抑尘剂的有效抑尘时间，提高了抑尘效率；抑尘剂与微胶囊抑尘剂相互补充，分阶段发挥抑尘作用，最大限度地延长抑尘剂保水时间；该复合抑尘剂高度适用于粉尘源分散、影响范围广的露天煤矿扬尘。

【技术实现步骤摘要】
露天煤矿长效复合抑尘剂及其制备方法
本专利技术涉及一种露天煤矿长效复合抑尘剂及其制备方法，属于粉尘防治材料领域。
技术介绍
露天煤矿在我国煤炭行业中扮演着重要角色，由于露天煤矿属于开放式作业且生产规模巨大，在开采、加工和运输过程中会产生大量粉尘，给矿山生产、环境保护和人类健康均造成了巨大威胁。露天煤矿的扬尘具有粉尘源分散、粉尘产量大、影响范围广等特点，加上煤尘悬浮性和疏水性，化学抑尘被认为是解决扬尘污染的最佳方法。因此，开发设计成本低廉、环境友好、高效的抑尘剂成为解决扬尘污染的当务之急，对于控制我国扬尘污染，改善大气环境以及实现煤炭资源的可持续发展具有重要意义。高吸水树脂因其良好的吸湿保水性、粘结性和耐蒸发性在扬尘防治领域展现出巨大的应用潜力。生物质高吸水树脂的抑尘机理包含两个方面：(1)吸湿期，高吸水树脂通过捕捉、吸附、团聚空气中的粉尘微粒，起到粘结、吸附和凝并的作用。(2)固化期，高吸水树脂在粉尘表面形成致密的固化层，隔离粉尘与空气，防止二次飞扬。显然，高吸水树脂抑尘剂进入固化期以后，只能对固化层覆盖的粉尘起到防治作用，对新沉降的煤尘无抑制作用，抑尘效率大大降低。扬尘污染的开放性和随机性决定其防治的高难度和高代价，由于目前高吸水树脂抑尘剂的研制未能充分考虑到扬尘的特性，存在有效抑尘时间短、粉尘处理量小等不足；且由于抑尘机理尚不明确，缺乏性能调控机制，限制了抑尘剂综合性能的全面提升。缓释微胶囊技术可以在一个特定体系内，采取某些措施来减慢某种活性制剂的释放速度，从而在某段时间内，使活性制剂缓慢或受控制释放，提高利用效率。目前缓释微胶囊已经广泛应用到医药、农药、化妆品、涂料、添加剂等多个领域，近年来在抑尘领域也有应用。如CN111848870A公开了一种缓释型抑尘微胶囊制备方法及应用，制备了一种木质素基缓释型抑尘微胶囊，但是该抑尘微胶囊属于单独抑尘模式，由于抑尘剂的释放过程较为缓慢，抑尘剂从微胶囊中释放之前无法发挥抑尘作用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种露天煤矿长效复合抑尘剂，第二目的在于提供该种露天煤矿长效复合抑尘剂的制备方法，原材料易得，成本低，不会造成二次污染，具有更优越的吸湿保水和抑尘性能。为了实现上述第一目的，本专利技术的技术方案为：一种露天煤矿长效复合抑尘剂，其特征在于：由淀粉基高吸水树脂抑尘剂和淀粉基高吸水树脂抑尘剂微胶囊按照1:0.2-1的比例复配得到；其中所述抑尘剂由重量份数以下以下原材料制成：水溶性淀粉30-60份，丙烯酸甲酯30-60份，醋酸乙烯酯10-30份，引发剂0.05-0.5份，交联剂0.5-5份。本专利技术以改性水溶性淀粉为骨架，原料分布广泛、绿色环保、不会造成二次污染。以丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯为单体，在引发剂和交联剂作用下合成淀粉基抑尘剂。最后将抑尘剂与抑尘微胶囊复配为复合抑尘剂。抑尘剂与抑尘微胶囊协同作用，初期抑尘剂发挥吸湿保水作用，待抑尘剂进入固化期后，抑尘微胶囊缓慢释放抑尘剂，发挥后期的抑尘作用，通过协同作用实现高效、长效抑尘。此外，以吸水性能更佳的淀粉为原材料，所制备的抑尘剂具有更优越的吸湿保水和抑尘性能。上述方案中：所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、硝酸铈、偶氮二异丁腈中的一种。上述方案中：交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化氢二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种。本专利技术的第二目的是这样实现的：一种所述露天煤矿长效复合抑尘剂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：1)淀粉基高吸水树脂抑尘剂的制备将水溶性淀粉溶于去离子水后于70-90℃下进行预糊化，然后降温至45-80℃，加入部分引发剂溶液，然后依次加入丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯和交联剂，于45-80℃反应1-10h，然后再用滴液漏斗加入剩余量的引发剂溶液，继续于45-80℃反应1-10h；最后将上述反应液用乙醇浸泡，除去未反应的单体和水，烘干，粉碎备用；2)抑尘微胶囊的制备用液体石蜡与石油醚配制成油相溶液，加入乳化剂，室温搅拌得到油相溶液；称取一定量的壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，加入一定量步骤1)制备的抑尘剂，加热搅拌直至完全溶解得到壳聚糖-抑尘剂溶液；将壳聚糖-抑尘剂溶液缓慢滴加到油相溶液中，然后于30-60℃下搅拌，乳化反应，再往体系中缓慢滴加交联剂溶液，滴完后于30-60℃搅拌交联；用石油醚洗涤上述溶液后静置分层，倒出上层液体，用石油醚和异丙醇洗涤沉淀物，抽滤，干燥得到抑尘微胶囊；(3)复合抑尘剂的制备按照固含量抑尘剂：抑尘微胶囊＝1:0.2-1的比例配制成复合抑尘剂。以抑尘剂为囊芯，壳聚糖为囊壁，通过壳聚糖与交联剂的胺醛缩合反应将抑尘剂包封，合成抑尘微胶囊，通过微胶囊的缓释技术可实现囊芯抑尘剂的缓慢释放，进而延长了抑尘剂的吸湿保水时间，实现了抑尘效率的提升。上述方案中：步骤2)中，按照重量份数比，壳聚糖加入量为30-80份、抑尘剂为加入量30-80份、交联剂为15-30份、乳化剂5-10份。上述方案中：所述交联剂选自戊二醛、甲醛、己二醛中的一种。上述方案中：所述乳化剂选自CTAB、Span-80、Tween-20中的一种。上述方案中：液体石蜡和石油醚的体积比为3:1。上述方案中：乳化反应时间为0.5-3h。交联反应时间为2-4h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)使用廉价、可再生的淀粉作为制备抑尘剂的原料，原料分布广泛、绿色环保、简单易得、可降解，不会对环境造成二次污染。2)本专利技术制备的淀粉基吸水树脂具有高吸水性、高保水性和高粘结性，同时采用自由基聚合法以丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯为单体对淀粉进行接枝改性，强化其吸湿保水性能，对粉尘具有良好的粘结、吸附和凝并作用。3)抑尘剂与抑尘微胶囊，相互补充，“主辅结合、前后联合”地协同作用，突破了传统抑尘剂的单一抑尘的模式，通过复合抑尘剂的协同增效机制实现了高效、长效抑尘。通过大量优化实验，建立了完善的抑尘剂和抑尘微胶囊的调控机制，实现了抑尘性能的综合提升。附图说明图1为复合抑尘剂的协同作用机理示意图。图2为本专利技术制得的淀粉基抑尘剂形貌图。图3为本专利技术制得的抑尘微胶囊形貌图。具体实施方式下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步说明：实施例1一种露天煤矿抑尘微胶囊的制备方法，将4.0g水溶性淀粉溶于去离子水后于80℃下糊化30min，降温至60℃，用滴液漏斗加入过硫酸铵溶液(过硫酸铵质量浓度为20％，总计滴加0.02g过硫酸铵)，引发20min。然后依次加入4.0g丙烯酸甲酯、2.0g醋酸乙烯酯和0.05gN,N-亚甲基双丙烯酰胺，于60℃反应2h，然后再用滴液漏斗加过硫酸铵溶液(过硫酸铵质量分数为20％，总计滴加过硫酸铵0.004g)，继续于60℃反应2h。乙醇洗涤后于80℃鼓风干燥箱烘干，粉碎备用。称取4.0g壳聚糖和6.0g抑尘剂溶于50mL2％醋酸溶液(质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种露天煤矿长效复合抑尘剂，其特征在于：由淀粉基高吸水树脂抑尘剂和淀粉基高吸水树脂抑尘剂微胶囊按照1:0.2-1的比例复配得到；/n其中所述抑尘剂由重量份数以下原材料制成：水溶性淀粉30-60份，丙烯酸甲酯30-60份，醋酸乙烯酯10-30份，引发剂0.05-0.5份，交联剂0.5-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿长效复合抑尘剂，其特征在于：由淀粉基高吸水树脂抑尘剂和淀粉基高吸水树脂抑尘剂微胶囊按照1:0.2-1的比例复配得到；
其中所述抑尘剂由重量份数以下原材料制成：水溶性淀粉30-60份，丙烯酸甲酯30-60份，醋酸乙烯酯10-30份，引发剂0.05-0.5份，交联剂0.5-5份。


2.根据权利要求1所述露天煤矿长效复合抑尘剂，其特征在于：所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、硝酸铈、偶氮二异丁腈中的一种。


3.根据权利要求1或2所述露天煤矿长效复合抑尘剂，其特征在于：交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化氢二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种。


4.一种权利要求1-3任一项所述露天煤矿长效复合抑尘剂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：
1)淀粉基高吸水树脂抑尘剂的制备
将水溶性淀粉溶于去离子水后于70-90℃下进行预糊化，然后降温至45-80℃，加入部分引发剂溶液，然后依次加入丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯和交联剂，于45-80℃反应1-10h，然后再用滴液漏斗加入剩余量的引发剂溶液，继续于45-80℃反应1-10h；最后将上述反应液用乙醇浸泡，除去未反应的单体和水，烘干，粉碎备用；
2)抑尘微胶囊的制备
用液体石蜡与石油醚配制成油相溶液，加入乳化剂，室温搅拌得到油相溶液；
称取一定量的壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，加入一定量步骤1)制备的抑尘剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓素，周刚，邢梦瑶，李帅龙，姜文静，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37