李佳宁

摘要：随着我国工业在未来较长时期内的快速发展，煤炭作为我国主要能源仍将保持强劲的发展态势。然而，在煤炭运输和储存过程中，由于煤炭运输车辆的颠簸和风的作用，会发生严重的粉尘污染。为解决煤尘污染问题，采用食品级转谷氨酰胺酶作为交联剂，使壳聚糖和明胶交联。在阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠的联合作用下，获得了一种新型环保抑尘剂。通过考察抑尘剂的各个性能，发现抑尘剂性能良好，抑尘效果较为明显。

关键词：煤尘污染;抑尘剂

长期以来，煤炭作为我国的一次性能源，在我国能源生产和消费结构中一直占据主要地位，其需求和产量也在快速增长。在煤炭储运过程中，由于受风和外界因素的影响，大量煤渣和煤尘随风飘散，不仅造成经济损失，而且煤尘进入还会带来对大气或河流环境污染。煤尘中所含的细颗粒物对人体健康特别有害。PM10可进入上呼吸道引起哮喘等一系列呼吸道疾病，而PM2.5可进入肺泡与血液混合，直接损害人体免疫系统。因此，开展煤尘控制研究对提高环境质量和人民的生活水平具有积极作用。

1煤尘的危害

1.1铁路运煤的扬尘危害性

列车在迎面、转弯、刹车段行驶时，由于局部气流的作用，煤表面较细的煤粉被吹出，煤粒沿特殊输送线散开，造成环境污染。长期积聚在运输专线上的煤尘和细煤颗粒日益增多。随着火车经过，煤尘再次移动，形成污染带。当火车进出隧道时，会产生高速气流，高速气流将细小的煤尘颗粒吹到车厢表面，更大的煤颗粒会被风吹走，从车体上散落到铁路路堤上。较薄的粉煤吸附在隧道壁上部或隧道及相关设备上，铁路路基污染严重，隧道部位受污染程度严重，部分煤尘被埋在构筑物内，需日常维护由维修部门维修，给工人带来较多不便，维修工作量也在增加，同时对钢结构部分构件腐蚀有一定影响，各个方面存在很多安全问题。其次，通信电缆、铁路信号等设备的污染，给这些设备的日常运行维护带来了困难。此外，铁路工人的工作条件进一步恶化，对长期在隧道内工作的人员的健康构成尤为严重的威胁。这些只是铁路沿线环境污染的外在表现，其中一些可能的表现更为危险。当铁路隧道内煤尘浓度达到一定范围时，明火会引起爆炸，对国家安全和人民生命财产安全造成不可挽回的后果。

1.2散堆煤场的扬尘危害性

在我国，露天煤的储煤方式面临诸多问题，储煤方式存在的问题一是堆煤原料占地大，二是春、秋季气候干燥多风，尤其是内蒙古、山西等北部煤区，在大风季节，会使堆煤尘飘浮在空中。附近的人都不敢在大风多尘的天气开窗晒衣服。晴天灰尘较多，雨天出行不便，给煤仓周边居民生活造成较大影响，造成严重的环境污染和生态环境恶化。大风造成的煤炭损失也很大，给国家造成了巨大的资源浪费和经济损失。

2煤扬尘抑制剂的发展趋势

化学抑尘剂虽然种类繁多，有的配方抑尘性能较好，但存在功能单一、毒性、腐蚀性强、成本高、难降解、存在二次污染等常见问题。以原油、沥青、渣油为主要结合剂抑尘，虽然对粉尘有很好的附着力和抗蒸发能力，但抑制能力一般，且会造成有毒、难降解的水土污染问题。在水或湿型无机盐、化学抑尘剂中加入各种表面活性剂，具有很好的吸水性，成本也较低，但其结合力较差，吸水后呈酸性，对运输设备具有较强的腐蚀性。因此，需要添加特殊的缓蚀剂，而且容易洗掉，对煤尘的缓蚀效果不是特别明显，同时造成二次环境污染。大量使用卤化物会降低煤的热值。因此，为了提高抑尘器的使用效率，进一步降低使用成本，化学抑尘的发展将集中在专用型和复合型上。

3实验部分

3.1 原料

壳聚糖：食品级，有效成分>90%;明胶：天津科密欧集团有限公司;转谷氨酰胺转氨酶（以下简称TG酶）：食品级，有效成分约1%，生物活性：120，谷神生物科技集团有限公司;十二烷基磺酸钠：化学纯。冰乙酸：工业级，有效成分>98%，天津科密欧集团有限公司。蒸馏水：自制。

3.2仪器

电热恒温水浴搅拌锅，电子天平，万能材料试验机，喷雾器，培养皿，风机，尺子。

3.3 抑尘剂的制备

（1）把少量的冰乙酸放入到300mL的蒸馏水中，配制成1%的醋酸溶液。接着将2g的壳聚糖加入到稀醋酸溶液里面，放入恒温水浴搅拌锅中进行溶解，溶解温度为60℃。

（2）等到壳聚糖完全溶解后，称取4g明胶，加入到溶有壳聚糖的溶液里面。待明胶完全容解后，调整温度到45℃，加入1gTG酶，反应时间3小时。向反应后溶液中加入一定量的表面活性剂就能够制得生物型润湿抑尘剂。

3.4 抑尘剂的使用

用喷雾器将上述制备好的抑尘剂溶液均匀喷洒在无烟煤料的表面，喷洒量为1.5L/m2，待抑尘剂的水分蒸发后，会在煤料表面形成固化层。同时，用现在广泛使用的国内尘克抑尘剂（CCW）和德国巴斯夫抑尘剂（BASF）来进行对比实验。

4 结果与分析

4.1 抑尘剂抗风性实验

在不采取任何措施的情况下，2h内的平均损失率达到7.61%。在长期风力作用下，煤堆会产生大量粉尘，对周边工人和附近居民造成严重危害，也造成资源的巨大浪费。在桩上喷水试验后，发现煤的损失率较小，这是因为水增加了煤的质量，煤不易被吹走，但由于煤的疏水性，喷水煤尘难以有效润湿，水分蒸发后，措施失去作用，达到理想要求。从喷洒抑尘剂的情况来看，抑尘剂良好的润湿效果可以有效润湿煤尘，煤的损失率为0.24%。，一段时间后，抑尘器中的水分蒸发，可有效粘结煤尘，作用时间较长。

4.2 固化层抗压情况测定

CCW和HASF抑尘剂形成的固化层坚硬，即不会产生很大的位移和变形。达到压力上限后，会产生裂纹。但本文研究的生物抑尘器具有一定的弹性，在数值比较强的情况下会产生变形，并保持原状，不会被破坏。即灵敏度高时，由于固化层柔软有弹性，显示的压力低;当灵敏度高时，固化层的变形逐渐达到上限，压力继续增加产生撕裂变形，所以力值很高。力消失后，继续恢复原状，保证抑尘率。实验证明，新型抑尘剂形成的固化层具有良好的抵抗性能，能有效抵抗外界环境的变化。

结语

（1）本文以壳聚糖和明胶作为主要原料，氯化钙为防冻剂，十二烷基磺酸钠为润湿剂，明胶与壳聚糖通過TG酶分子修饰交联，故该产品不仅具有良好的力学性能，而且具有一定的变形能力，制造了一种新的除尘剂。

（2）与国内外同类抑尘器相比，本发明的抑尘器具有优良的力学性能、固化层抗雨、抗风能力，适用于煤炭的储运。

（3）由于生物抑尘剂的原料是壳聚糖和明胶，壳聚糖来自甲壳类动物的壳，明胶是从动物的骨骼和皮肤中提取的，是可再生的食品原料。TG酶作为交联剂，常用于食品等行业。因此，所制备的抑尘剂环保环保，无毒无害，不会造成环境污染。

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