（应用化学专业论文）水溶性丙烯酸酯固沙抑尘剂的合成与性能研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q l l 学科分类号 1 5 0 5 5 论文编号 1 0 0 10 2 0 0 7 0 7 2 7密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名韩娟娟学号 2 0 0 4 0 0 0 7 2 7 获学位专业名称应用化学获学位专业代码 0 8 1 7 0 4 课题来源自筹研究方向精细化学品化学与技术 论文题目水溶性丙烯酸酯固沙抑尘剂的合成与性能研究 关键词 固沙抑尘剂，水溶性，丙烯酸酯 论文答辩日期 20 0 7 - 0 5 - 2 9事论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师张丽丹教授 北京化工大学 环境化学 评阅人l杜洪光教授北京化工大学 应用化学 评阅人2 李增和副教授北京化工大学 应用化学 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席杜洪光教授北京化工大学应用化学 中国疾病预防控 答辩委员1崔九思研究员 制中心 中国计量科学研 答辩委员2周泽义研究员 究院 答辩委员3 李增和 副教授 北京化工大学应用化学 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( t ；b t13 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 355洲0mmji8 ii-洲y 一 中英文摘要 水溶性丙烯酸酯 固沙抑尘剂的合成与性能研究 摘要 论文研制的固沙抑尘剂材料是一种水溶性良好的丙烯酸酯高分 子化合物乳液。合成高分子类固沙抑尘材料是一种新型化学固沙抑尘 材料，它可通过物理或化学作用使沙土颗粒粘结在一起，起到固沙抑 尘效果。其研究领域日趋广泛，具有很好的开发应用前景。 该固沙抑尘剂的合成由以下三步反应完成：乳化反应、种子乳液 聚合反应、加聚反应。论文研究了固沙抑尘剂的合成路线和反应条件， 讨论了反应单体组成、反应温度、反应时间和p h 值等因素对反应过 程和固沙抑尘剂水溶性等性能的影响。实验结果表明m m a 质量含量 为2 5 ，引发剂占单体质量o 8 ，乳化剂质量含量3 ，反应温度 8 0 。c ，p h 值在5 7 时，为最佳工艺条件。得到的产品适合作为室外 固沙抑尘剂使用。 论文还对所合成的固沙抑尘剂进行了物理化学性能的表征。对不 同组成、不同浓度、不同温度下的固沙抑尘剂进行了粘度测试；采用 红外光谱法分析了产物的特征基团；采用热重分析测定了树脂的热稳 定性能；采用扫描电子显微镜对固沙抑尘剂固化后的沙模进行了外观 形态表征。结果表明，所得产品的粘度适合固沙抑尘应用的要求，具 有很好热稳定性。同时根据红外光谱和扫描电镜实验的结果对固沙抑 尘的机理进行了探讨。 一 北京化工大学硕士学位论文 根据固沙抑尘剂应用途径的不同，分别进行了吸水性能、抗水冲 蚀性能、抗冻融稳定性、渗水性能、抗风蚀性能应用实验。实验结果 表明，该固沙抑尘剂具有良好的固沙抑尘性能。 本论文的研究结果表明，该产品是一种性能良好，使用方便，符 合环保要求的多功能固沙抑尘材料，能够满足多种固沙抑尘的要求， 具有广泛的应用前景。 关键词：固沙抑尘剂，水溶性，丙烯酸酯 一 中英文摘要 s y n t h e s i sa n dp r o p e r t i e so fa c r y l a t e c o p o l y m e re m u l s i o na sw a t e r s o l u b l ed u s t d e p r e s s o r a b s t r a c t t h en e ws a n d f i x a t i o nm a t e r i a lt h a th a sb e e nr e s e a r c h e di nt h et h e s i s i sa c r y l a t em a c r o m o l e c u l ec h e m i c a lc o m p o u n de m u l s i o n ，w h i c hh a sa g o o dw a t e r - s o l u b l e s y n t h e t i cp o l y m e r m a t e r i a li sak i n do fn e wc h e m i c a l s a n d f i x a t i o na n dd u s ts u p p r e s s a n t s i tc a ns t i c kt h es o i la n dd u s tt h r o u g h p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，m a k i n gt h es m a l ls a n ds o i lt o g e t h e ri n o r d e rt oc o n t r o ld u s tp o l l u t i o n t h i sr e s e a r c ha r e ah a ss i g n i f i c a n tf u t u r e a n dh a sb e e nw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d s t h i ss a n d f i x a t i o na n dd u s ts u p p r e s s i o na g e n ta r ep r e p a r e di nt h r e e s t a g ep r o c e d u r e ，i n c l u d i n ge m u l s i f i c a t i o n ，s e e de m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n ， p o l y m e r i z a t i o n t h es y n t h e t i c r o u t ea n dr e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r e d i s c u s s e di nt h et h e s i sa n dt h ee f f e c to ft h ep r o p o r t i o no fm o n o m e r , t e m p e r a t u r e ，t i m ea n dp ho nr e a c t i o np r o c e s sa n dp e r f o r m a n c eo ft h e r e s i n s ，i t sw a t e r - s o l u b i l i t y , w e r ed i s c u s s e d i t sa p p l i e dc a p a b i l i t yw h i c h u s e da ss a n d f i x a t i o na n dd u s td e p r e s s o rw a ss t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h es a m p l ei sag o o dd u s ts u p p r e s s o rw h e ns y n t h e s i z e dw i t h2 5 一 北京化工大学硕士学位论文 m m a ，o 8 i n i t i a t o r , 3 e m u l s i f i e r , r e a c t i o nt e m p e r a t u r e 8 0 。ca n d p h = 5 7 t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e r so ft h es a n d - f i x a t i o na n dd u s t s u p p r e s s i o na g e n tw a sa l s oa n a l y z e d ，i n c l u d i n gv i s c o s i t y , f t i ra n a l y s i s w a su s e dt ot e s tt h ec h a r a c t e r i s t i cr a d i c a l so ft h ep r o d u c t s ，t gt e s tw a s u s e dt ot e s tt h et h e r m o s t a b i l i t yo ft h ep r o d u c t sa n ds e ma n a l y s i s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h es a m p l ei sag o o dd u s ts u p p r e s s o ra n dh a sf i t v i s c o s i t ya n dt h e r m o s m b i ! i t ys t a b i l i t y b a s eo nf t i ra n ds e mr e s u l t s ， w ed i s c u s s e do n ep o s s i b l em e c h a n i s mo ft h es a n d f i x a t i o na n dd u s t s u p p r e s s a n t a c c o r d i n gt od i f f e r e n tu s e so ft h es a n d f i x a t i o na n dd u s td e p r e s s o r a g e n t ，w a t e ra b s o r b a b i l i t y , w a t e rr e s i s t a n c e ，s t a b i l i t ya g a i n s tf r e e z ea n d m e l t ，p e r m e a b i l i t y , w i n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c ee t c ，w e r es t u d i e d t h e r e s u l t sp r o v e dt h a tt h ee m u l s i o nh a sg o o dp r o p e r t i e so fs a n d f i x a t i o na n d d u s ts u p p r e s s i o n a c c o r d i n gt ot h er e s u l t so ft h ep r o d u c t ，i ti s ag o o dm a t e r i a lo f s a n d f i x a t i o na n dd u s ts u p p r e s s i o nt h a th a sg o o da p p l i e dp r o p e r t i e s ， c o n v e n i e n t ，m e e t st h en e c e s s i t yo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n ，a n dh a saw i l d a p p l i e dp r o s p e c t k e yw o r d s ：s a n d f i x a t i o na n dd u s t s u p p r e s s a n t ，w a t e r - s o l u b l e ， a c r y l a t e 目录 目录 第一章文献综述1 1 1 本论文研究意义1 1 1 1 环境状况1 1 1 2 粉尘污染2 1 1 3 粉尘的治理2 1 2 化学固沙抑尘剂的发展与应用4 1 2 1 化学固沙抑尘剂的分类4 1 2 2 国内化学固沙抑尘剂的发展5 1 2 3 国外化学固沙抑尘剂的发展6 1 2 4 化学固沙抑尘剂的应用9 1 3 论文主要研究内容1 0 1 3 1 论文选题的理论、目的和意义1l 第二章实验部分1 3 2 1 固沙抑尘剂的合成研究1 3 2 1 1 反应装置及药品1 3 2 1 2 固沙抑尘剂的合成工艺研究1 4 2 1 3 固沙抑尘荆的最佳合成工艺研究1 6 2 2 固沙抑尘剂的表征性质研究1 6 2 2 1 固沙抑尘剂的粘度测试1 6 2 2 2 固沙抑尘剂红外光谱分析1 7 2 2 3 固沙抑尘剂的t g d t a 热分析1 7 2 2 4 固沙抑尘剂乳液的扫描电镜分析1 8 2 2 5 扫描电子显微镜对其沙土模内部结构固化状态的研究1 8 2 3 固沙抑尘剂的应用性能研究1 8 2 3 1 乳液冻融稳定性测试1 9 2 3 2 固沙抑尘剂的吸水性能测试1 9 2 3 3 试验用沙模的制各1 9 2 3 4 沙模的抗水冲蚀性能测试1 9 目录 2 3 5 沙模的抗冻融性能测试2 0 2 3 6 沙模的渗水性能测试2 0 2 3 7 固沙抑尘剂的抑尘性能测试2 0 2 3 8 固沙抑尘剂的表面固沙抑尘效果2 l 第三章固沙抑尘剂的合成工艺研究2 3 3 1 引言2 3 3 2 合成实验结果与讨论2 3 3 2 1 丙烯酸酯单体及其用量的影响2 4 3 2 2 引发剂用量的影响2 6 3 2 3 乳化剂用量的影响2 8 3 2 4 功能单体( 从) 的影响2 9 3 2 5 聚合反应保温时间对单体转化率的影响3 0 3 3 固沙抑尘剂合成工艺参数的确定3 l 第四章固沙抑尘剂的表征及性质研究3 3 4 1 引言3 3 4 2 固沙抑尘剂粘度分析3 4 4 2 1 固沙抑尘剂粘度的测定3 4 4 2 2 固沙抑尘剂的粘度研究结果与讨论3 4 4 3 共聚物的红外光谱结果及分析3 6 4 3 1 红外光谱分析3 6 4 3 2 反应机理推测研究3 7 4 4 固沙抑尘剂的t g - d t a 热分析3 9 4 5 扫描电子显微镜对聚合物乳液和其沙土模内部结构固化状态的研究4 0 4 6 小结4 3 第五章囤沙抑尘剂的应用性能研究4 5 5 1 引言4 5 5 2 固沙抑尘剂乳液冻融稳定性测试4 6 5 3 固沙抑尘剂乳液成膜后的吸水性能测试4 7 目录 5 4 沙模抗水冲蚀性能测试4 8 5 5 沙模抗冻融性能测试4 9 5 6 沙模的渗水性能测试5 0 5 7 沙堆模型的抗水冲蚀性能测试5 1 5 8 固沙抑尘剂抗风蚀性能测试5 2 5 9 抑尘剂的沙堆表面固化效果测试5 3 5 1 0 小结5 4 第六章结论 工作展望 5 5 5 8 参考文献。5 9 j 改谢6 2 研究成果及发表的学术论文。 1 1 1 6 3 目录 c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1s i g n i f i c a t i o no ft h ed i s s e r a t i o n 1 】【】【1e n v i r o n m e n tc o n d i t i o n 1 1 1 2d u s tp o l l u t i o n 2 【1 3d u s tc o n t r o lm e t h o d s 2 1 2d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fc h e m i c a ld u s ts u p p r e s s a n t s 4 1 2 1c l a s s i f i c a t i o no fc h e m i c a ld u s ts u p p r e s s a n t s 4 1 2 2d e v e l o p m e n to fc h e m i c a ld u s ts u p p r e s s a n t si nc h i n a 5 1 2 3d e v e l o p m e n to fc h e m i c a ld u s ts u p p r e s s a n t si na b r o a d 6 1 2 4a p p l i c a t i o no fc h e m i c a ld u s ts u p p r e s s a n t s 9 1 3m a i nc o n t e n to ft h ep a p e r 1 0 1 3 1t h e o r y , p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo ft o p i c 11 c h a p t e r2e x p e r i m e n t s 1 3 2 1s y n t h e s i z er e s e a r c ho fd u s ts u p p r e s s a n t 1 3 2 1 1r e a c t i o ne q u i p m e n ta n dm a i nr e a g e n t s 1 3 2 1 2s y n t h e t i cc o n d i t i o n s 1 4 2 1 3s y n t h e t i cc o n d i t i o n sr e s e a r c h 1 6 2 2c h a r a c t e r i z a t i o n so ft h ed u s ts u p p r e s s a n t s 1 6 2 2 1v i s c o s i t yt e s t 1 6 2 2 2f t i rs p e c t r at e s t 1 7 2 2 3t g d t at e s t 1 7 2 2 4s e mt e s to fp o l y a c r y l a t ee m u l s i o n 1 8 2 2 5s e mt e s to fs a n dm o d e la f t e rc o n s o l i d a t e d 一1 8 2 3a p p l i e df u n c t i o nr e s e a r c h ：1 8 2 3 1s t a b i l i t ya g a i n s tf r e e z ea n dm e l tt e s to fe m u l s i o n 1 9 2 3 2w a t e ra b s o r b a b i l i t yp r o p e r t yt e s to fp o l y a c r y l a t e 19 2 3 3e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo f s a n dm o d e l 1 9 2 3 4e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo fe r o s i o nt e s t 1 9 i v 目录 2 3 5e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo ff r e e z ea n dm e l tt e s t 2 0 2 3 6e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo fw a t e rr u no f fe r o s i o nt e s t 2 0 2 3 7e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo fd u s tc o n t r o lp r o p e r t y 2 0 2 3 8e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo fs a n dm o d e lc o n s o l i d a t e d 2 1 c h a p t e r3s y n t h e t i c c o n d i t i o n sr e s e a r c h 2 3 3 1p r e f a c e ：! ：； 3 2e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n s 2 ：； 3 2 1i n f l u e n c eo fm o n o m e r 2 4 3 2 2i n f l u e n c eo fi n i t i a t o r 2 6 3 2 3i n f l u e n c eo fe m u l s i f i e r 2 8 3 2 4i n f l u e n c eo f a a 2 9 3 2 5i n f l u e n c eo fr e z c t i o nt i m et oc o n v e r s i o nr a t e 3 0 3 3s y n t h e s i st e c h n o l o g yd a t e 3 1 c h a p t e r 4c h a r a c t e r i z a t i o na n d p r o p e r t yr e s e a r c h 3 3 4 1p r e f a c e 3 3 4 2v i s c o s i t ya n a l y z e 3 z i 4 2 1v i s c o s i t yt e s to fd u s ts u p p r e s s a n t 3 4 4 2 2e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n s 3 4 4 3 丌i rr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n s 3 6 4 3 1f t i ra n a l y z e 3 6 4 3 2c o n f e rr e a c t i o nm e c h a n i s m 3 7 4 z it g d t a a n a l y z e 3 9 4 5s e me x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n s 4 0 4 6c o n c l u s i o n 4 3 c h a p t e r 5a p p l i e df u n c t i o nr e s e a r c h ：4 1 ； 5 1p r e f a c e 4 5 5 2s t a b i l i t ya g a i n s tf r e e z ea n dm e l tr e s e a r c ho ft h ee m u l s i o n 4 6 5 3w a t e ra b s o r b i l i t yp r o p e r t yr e s e a r c ho fp o l y a c r y l a t e 4 7 v 目录 5 4e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r ee r o s i o nr e s e a r c ho fs a n dm o d e l 4 8 5 5e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r ef r e e z ea n dm e l tr e s e a r c ho f s a n dm o d e l 4 9 5 6e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r es e e p a g ew a t e rr e s e a r c ho fs a n dm o d e l 5 0 5 7e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r ew a t e rr u no f fe r o s i o nr e s e a r c ho f s a n dh e a p 51 5 8e x p e r i m e n t a lp r o c e d u r eo fw i n dc o r r o s i o nr e s e a r c ho f s a n dh e a p 5 2 5 9r e s e a r c ht h ec o n s o l i d a t e da n dh e a p 5 3 5 】0c o n c l u s i o n 5 z l c h a p t e r6c o n c l u s i o n 。5 5 o u t l o o ko nr e s e a r c h 5 8 r e f e r e n c e 5 9 a c k n o w l e d g e m e n t 6 ：! r e s e a r c ha c a d e m i ca r t i c l e sp u b l i s h e d 6 3 v i ， 第一章文献综述 1 1 本论文研究意义 第一章文献综述 在工业化过程中，防治污染，保护环境已成为我国的基本国策。国内外研 究大气质量的环境评价者一致认为，矿山汽车运输路面行车扬尘是地面最大的粉 尘污染源，是导致矿区大气污染的主要根源之一i ij 。我国自二十一世纪以来，受 干旱寒冷气流的影响，造成大范围地区干旱，生态环境遭到破坏，沙漠化严重发 展，地面缺乏植被保护，使沙土扬尘的状况日益严重。随着我国经济建设的发展 和西部大开发战略的实施，我国公路、铁路、码头、矿山和水利工程等基本建设 明显加快，由此也带来了空气质量的沙尘粉尘污染问题日益严峻。因此，人们对 廉价优质的固沙抑尘用新材料的要求日益迫切。 天然以及合成的化学固沙抑尘材料已经应用于改善沙土结构，它们添加在 沙土粉尘中，可以增加沙土的硬度、水溶性和凝聚力，防止沙土粉尘被水、风侵 蚀，减少水分的挥发和流失。由此发展起来的固沙抑尘新材料，采用无毒、无腐 蚀性的材料进行固沙抑尘剂的制备，合成方法简单、使用方便、固沙抑尘有效期 长，可根据实际要求和环境状况，选择不同配比的固沙抑尘材料。 我国在研发固沙抑尘新材料的投入还比较少，基础还很薄弱，应用领域也 主要限制在道路、机场的建设和园艺等方面。由于这类材料还存在成本较高、使 用不方便、性能单一、耐久性能差和一定程度的环境污染问题，限制了它在我国 固沙抑尘方面的推广。因此，研究开发出低成本、多用途、长效和环境友好的固 沙抑尘新材料，具有很好的市场发展前景。 1 1 1 环境状况 路面粉尘污染严重，不只在露天矿的土质或碎石运输道路上，在水泥、柏 油、建筑工地等路面上，由于设备、车辆运行气流的冲击、碾压、颠簸作用以及 散体物料的撒落，路面的扬尘量很大，粉尘污染问题也很突出。而且，我国处于 经济高速发展时期，建设项目多，各种建筑工程和市政工程现场、矿山开采场、 物料堆场、混凝土搅拌站、拆迁场地及其它裸土地面等开放性扬尘场地引起的粉 尘污染，施工现场难以避免产生浮土和灰尘，这些浮土和灰尘由于风力、车辆通 行等因素而扬起，给周围环境造成严重污染，极大地危害了人们的正常生活和身 体健康，破坏了生态环境 2 , 3 , 1 2 , 1 9 】。专家指出，粉尘污染是中国目前面临的一个普 遍问题，因此，路面抑尘是必不可少的环保措施之一。 北京化工大学硕士学位论文 公路扬尘是以气体为分散介质，悬浮固态细微颗粒为分散相的分散系统【2 1 。 悬浮在气体中的固体粒子称为粉尘，是由于固体物质在破碎、研磨、凿岩之类的 机械过程中分裂而成的。单个尘粒通常具有和母料相同的化学成分。其粒度范围 相当广，小的超过光学显微镜能见度极限小于0 2 t m ；大的有达到1 0 0 - - - 2 0 0 斗m 的，其形状一般不规则，由母体的晶体性质决定【4 l 。人类很多活动都会产生细颗 粒物质或粉尘，粉尘污染在大气污染中占有很大的比重。例如，火力发电厂、供 热厂、燃烧炉、采矿场、水泥厂、石料加工厂、有色金属和黑色金属冶炼厂、食 品加工厂、纺织厂、化工厂、沥青厂等都是主要的产尘源。 1 1 2 粉尘污染 粉尘是悬浮在气体中的固体粒子，是由于固体物质在破碎、研磨、爆破、 凿岩之类的机械过程中分裂而成的。其粒度范围小的有小于0 2 微米：大的有达到 1 0 0 2 0 0 微米【5 j 。人类的很多活动都会产生细颗粒物质或粉尘，粉尘污染在大气 污染中占有很大的比重，例如，供热厂、发电厂、采矿场、石料加工厂、有色金 属和黑色金属冶炼厂、食品加工厂、化工厂等都是主要的产尘源。粉尘污染对人 类和环境的影响是多方面的，如对人造成毒害和刺激，降低能见度，引起设备磨 损腐蚀，对农作物、草场、牲畜造成危害，对环境卫生的影响也十分突出，等等。 由于许多粉尘是疏水性的，很难被水湿润，其污染又往往是开放性的随机性的， 因此，在许多情况下，粉尘污染控制非常困难，成本昂贵。 根据场地特点，扬尘可分为封闭式扬尘和开放式扬尘。对于封闭式扬尘， 由于粉尘分布在一个相对固定的空间，可采用各种集尘设备进行防尘。路面扬尘 属于开放性产尘，产尘点多而不固定、涉及面大，属于具有阵发产尘性质的尘源 u l ，因而这种粉尘散发到大气中，不易用通常的排气罩等形式的除尘设备来控制， 给防尘带来了很大的困难。 1 1 3 粉尘的治理 由于路面扬尘造成高浓度的粉尘污染，不仅破坏生态环境，危害工人的身 心健康，而且接影响安全生产和经济效益。因此，搞好粉尘防治工作，采用先进 的防治技术，有效地控制粉尘污染无疑具有重要意义【7 , 8 , 9 , 1 0 , 1 1 1 。路面扬尘的原因 有三点：土壤缺少粘性、松散及干燥、易碎；缺乏保护层，处于裸露和自然风化状 态；无防风阻挡装犁引。目前，施工现场抑制扬尘的主要措施有采用密目网、编制 布覆盖；进行压实或硬化处理以及播种绿化；洒水；喷洒抑尘类制剂等方法。覆盖法 抑尘虽然简单有效，但成本较高，而且覆盖物废弃后又造成新的环境污染。压实、 2 第一章文献综述 硬化或绿化抑尘则不适用于临时性扬尘场地。 目前，大家公认的控制粉尘污染的方法有如下几类： 1 洒水抑尘 洒水抑尘分为：传统洒水车洒水抑尘、喷雾抑尘、超声波抑尘、喷洒静电 水抑尘、高压水抑尘等。 洒水抑尘的作用主要在于润湿颗粒细小的干燥粉尘，使其相对密度增大，并 粘结成较大的颗粒，使之在外力作用下不能飞扬i lo j 。洒水抑尘由于水资源浪费 大，且对于积尘厚度大或缺水季节，满足不了长期有效抑尘需求，而且水作为一 种抑尘剂使用时，只有在水分未蒸发时有效，如果路面洒水不及时，或洒水量不 当，路面处于干湿交替状况，则路面微细粉尘含量愈益增多，路况进一步恶化。 当洒水量及洒水频率增加后，会增大水对路面的破坏作用，降低道路的服务年限， 在冬季零下气温的条件下，洒水会造成路面冻结，将增加汽车运行的危险。因此， 应用起来也不十分有效。 2 园林绿化除尘 园林绿化带有滞尘和吸尘作用。对产生粉尘的厂矿，尽量用园林绿化带将 其包围起来，以便降低进入园林绿化带内的风速，减少粉尘的向外扩散。而且， 园林绿化还能起到美化环境的功效，改善生态环境，可谓一举数得。但其不足之 处在于，周期太长，不适用于临时性扬尘场地。 3 化学固沙抑尘剂除尘 化学抑尘就是通过特殊的化学物质的应用，防止粉尘的产生，捕获空气中 的粉尘，消除或减轻粉尘对环境的污染，以达到保护人们身体健康的目的f 4 1 。本 文研制的产品就是一种化学固沙抑尘剂，其基本降尘原理是在天气潮湿的环境下 保持表面湿润，含有一定的水分起到抑尘效果，在天气干燥的环境下使被处理物 料表面能有效地粘结成薄膜、薄壳，确保路面、地表、料堆料场的细微颗粒不易 扬尘，从而达到降尘、抑尘及改善空气环境质量的目的。 比较而言，喷洒抑尘类制剂的方法对施工现场等变动性比较大的扬尘场地 而言，不失为一种经济有效、灵活方便的防尘措施。 以上三种防止路面扬尘的抑尘机理【1 3 , 1 4 , 1 5 】可以归结为：固结机理、润湿机理、 凝并机理。固结机理的核心是使路面具有足够的强度，路面上运动物体的动态压 力、摩擦剪切作用、冷凝拉伸破坏，均不能使路面材料结构受到破坏；润湿机理 的核心是使路面始终保持一定的水分( 4 0 一1 0 ) ，即利用湿润粉尘，使粉尘密度增 大，粉尘加速下降，从而抑制路面扬尘的产生；凝并机理的核心是使路面磨耗层 的粒径分布集中在d 8 0 ，由斯托克斯公式可以得出，粉尘沉降速度大于0 1 m s 。 北京化工大学硕士学位论文 1 2 化学固沙抑尘剂的发展与应用 在已有的粉尘防治技术中，最新颖和最有效的方法之一是化学抑尘，该方 法自2 0 世纪3 0 年代出现以来，一直得到人们的高度重视，近3 0 年来，其应用范围 得到进一步拓宽。 1 2 1 化学固沙抑尘剂的分类 按照化学固沙抑尘剂的机理不同，可分为润湿剂类、粘结剂类、高分子吸 水保水性材料类1 1 。 1 润湿型化学固沙抑尘剂 湿润剂：喷洒湿润剂的原理在于降低水的表面张力，湿润剂是由一种或多 种表面活性剂组成，其中含有亲水基和疏水基两种不同性质的基团。两者与水分 子作用，降低水的表面张力，改善了尘粒的润湿性，提高抑尘效率。如m p s 抑 尘剂【1 6 j 、英、美等国的d u s t a l l y 17 1 、m r 型湿润剃1 8 1 、美国的n d2 e s 湿润剂 笙 1 9 l 寸 o 固体吸湿n - 固体吸湿剂抑尘机理是在抑尘对象表面铺洒吸水性强的物质 以吸收空气中的水分来润湿粉尘，使粉尘凝并从而达到防尘的目的。 液体吸湿n - 目前，国内使用的液体吸湿剂主要是一些来源广、价格便宜、 具有抗蒸发性、能吸湿而又能保湿的卤化物溶液，如n a c l 、c a c l 2 、m g c l 2 等水 溶液。 2 粘结型化学固沙抑尘剂 粘尘类固沙抑尘剂多为一些有机大分子粘性物质，如沥青乳液、渣油水体 系乳状液等。它们能在被抑尘面形成一层大分子油膜，既能黏结粉尘又有较好的 耐蒸发性。这类固沙抑尘剂的有效抑尘周期一般为7 l 1 5 天，效果好的可达2 0 3 0 天。其缺点是它的润湿渗透力不强，也没有吸湿性，而且对周围环境产生一定污 染。使用较多的粘结剂主要有：前苏联的乌尼维尔辛乳状液、美国的c o h e r e x 和 柏乐柯尔( 树脂乳状液) ，英国v e s l i g 公司研究成功的w e s 2 1 i n g 1 2 0 抑尘剂( 主要 成分是粘性聚合物) 以及许多国家用废重油、原油、沥青、造纸和酒精工业用的 废液、废渣等组成的粘尘剂 2 0 - 2 2 】。 3 吸水型化学固沙抑尘剂 吸水型化学固沙抑尘剂是利用一些吸水、保水能力强的化学材料的特性， 将这些固态或液态材料喷洒到需要抑制粉尘飞扬的场地，使场地中的细颗粒物质 4 第一章文献综述 保持较高的含水率而产生胶凝，防止粉尘飞扬【2 3 1 。有些吸水材料能自动吸收大气 中的水分，从而达到长久保湿的效果。高倍吸水性树脂是近2 0 3 0 年迅速发展 起来的一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能高分子材料【2 4 2 5 , 2 6 】，它不 仅可以吸收比本身重几倍至几千倍的水，而且保水能力强，粘结性好，在与水有 关的或应用水的领域日益发挥出特殊的作用，如淀粉一丙烯酸钠吸水树脂、c h 抑尘剂等【2 7 , 2 8 】。但将它应用于矿山企业，目前还处于探索阶段。 路( 地) 面抑尘材料均力求达到原料来源