马云龙

（山东科技大学 矿业与安全工程学院，山东青岛 266000）

一种复合型环保抑尘剂的制备及性能研究

马云龙

（山东科技大学 矿业与安全工程学院，山东青岛 266000）

基于接枝共聚技术制备出一种兼备吸湿保水和黏结功能的复合型环保抑尘剂。反应基体为海藻酸钠，单体为丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。利用单因素实验确定了各组分用量，最后对产物的吸水性和黏结粉尘能力进行了实验探究。

抑尘剂；海藻酸钠；丙烯酰胺；接枝共聚

近年来，我国环境污染问题严重，诸多城市受到雾霾影响，环保问题成了人们关注的焦点。煤炭作为主要能源之一，在我国的经济发展中占有重要地位，由煤炭引起的污染问题也成为了环保工作的重中之重[1]。

化学抑尘以其优异的作用效果和广阔的发展前景，在粉尘控制领域占有重要地位。按照当前化学抑尘剂的类型可将其分为润湿型、凝聚型、黏结型和复合型，其中，复合型抑尘剂通常兼具两种或两种以上有利于抑尘的特性，相对于前三种类型其性能更加优越。

本文利用接枝共聚技术对有机材料进行化学改性，将链状结构的海藻酸钠交联穿插在网状结构的聚丙烯酰胺中，使产物结构疏松，制备具有半互穿网络结构的高分子材料，相对于一般的网络结构水凝胶具有更好的流动性和吸水性。最终产物具有黏性，可以落在表面的细小粉尘黏住，防治其二次进入空气当中；产物同时具有吸湿保水的性能，可有效起到润湿覆盖的作用，防治扬尘。通过单因素实验探究各组分用量，最终得到一种兼备吸湿保水和黏结功能的复合型环保抑尘剂。

1 实验部分

1.1 实验试剂

实验试剂：海藻酸钠（SA）（化学纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；丙烯酰胺（AM）（分析纯，成都市科龙化工试剂厂）；过硫酸铵（APS）（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；N，N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；

1.2 PAM/SA semi-IPN的制备

称取适量单体AM和交联剂MBA溶于200mL去离子水加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入适量SA和引发剂APS，在机械搅拌下充分溶解，70℃恒温水浴加热搅拌反应2h，即可得到水凝胶PAM/SA semi-IPN。

1.3 单因素实验

以1g SA为反应物，以最终产物吸水能力为主要指标，分别以反应中AM，MBA，APS的用量为单因素进行实验，探究各组分用量对产物吸水能力的影响。

1.4 溶胀动力学实验

将产物放入真空干燥箱中于90℃干燥至恒重，取1g产物放入水中浸泡，每隔一段时间将产物取出，控去表面水分后称量其质量，直至质量不发生变化，选取浸泡时间为1h，3h，5h，12h，24h，48h。按照公式（1）计算产物吸水倍率，单位为倍。

1.5 粘尘实验

取最终产物试样称重记为m1，放入煤粉中滚动5min，使产物表面充分与煤粉接触，取出沾有煤粉的试样称重记为m2。将取样近似成边长为1cm的正方体，其表面积约为6cm2。产物单位面积黏结粉尘量的计算公式如式（2），单位为kg/m2。

将试样放在室外环境下静置24h，取回试样称重，探究产物在自然风作用下固定粉尘的能力。

2 实验结果与讨论

2.1 单因素实验结果及讨论

从单因素实验结果分析，当以1g SA为反应物，在200mL去离子水中进行反应，AM用量为3g，交联剂摩尔分数为0.8%，引发剂摩尔分数为1%时，吸水倍率最高达到31.47倍。当单体用量不足3g时，由于反应物较少，形成的凝胶结构疏松，不能有效锁住水分，因此吸水倍率较低；当用量超过3g时，由于单体量过多而导致交联的网络结构过密，同样影响了吸水倍率。

2.2 溶胀动力学实验结果及讨论

通过总结实验数据绘制出产物吸水倍率随时间变化的关系曲线，产物在最初的几小时内吸水迅速，浸泡1h吸水后质量达到11.23g，3h后达到19.35g，之后吸水速度减慢，浸泡5h后质量为22.74g，浸泡24h后质量为32.41g，之后趋于平稳。在产物刚浸泡的数小时内，水逐渐进入产物的网络结构内，吸水速度较快；当达到一定水平后网络结构基本充满的水，此时半互穿结构被吸收的水撑开，使产物可以进一步吸水溶胀，直至饱和。

2.3 黏尘实验结果与讨论

产物黏尘能力实验数据中，每平方米产物约可黏结粉尘0.53kg。按照实验设计将产物放置在自然条件下24h后称重，总质量保持不变。依此说明，产物对于粉尘有较好的黏结固定能力，可以将落在表面的粉尘固定住，防止粉尘二次进入到空气中。

3 结论

本文利用接枝共聚技术制备出一种具有半互穿结构的高吸水性树脂应用于粉尘控制，通过单因素实验探究出制备产物的最佳配比，其中海藻酸钠与丙烯酰胺的配比为1∶3，交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的摩尔分数为0.8%，引发剂过硫酸铵摩尔分数为1%。制备出的产物兼具吸湿保水和黏结粉尘的能力，产物选材环保，反应物均为有机物，可生物降解，不会造成二次污染。

[1] 钟立超，孙晓然.扬尘危害及抑尘技术的进展与评价[J].上海化工.2010，（12）：26-30.

P r e p a r a t i o n a n d P e r f o r ma n c e o f a c o mp l e x E n v i r o n me n t a l D u s t S u p p r e s s i o n A g e n t

Ma Yun-long

In this paper，based on the fabrication of a graft copolymerization with hygroscopic water interdisciplinary environmental dust suppression agent and binding functions.Reaction substrate for sodium alginate，for acrylamide monomer，initiator for ammonium sulfate，crosslinking agent for N，N ‘-methylene double acrylamide.Using single factor experiment to determine the dosage of components，f i nally，the result of experiments have been carried out to explore water imbibition and cohesive dust capacity.

dust suppression agent；sodium alginate；acrylamide；graft copolymerization

X964

B

1003-6490（2017）08-0210-02

2017-05-06

马云龙（1992—），男，山东济宁人，主要研究方向为粉尘防治。