一、濕潤型抑塵劑抑塵
采用純水作為路面的抑塵劑時,路面微細塵粒往往不易被水濕潤,因而抑塵效果不佳,如對 2μm 粉塵的捕獲率只有 1%-28%左右,所以國內外研究了噴灑有添加劑的水來控制路
面揚塵。該添加劑主要為濕潤劑,其主要由表面活性劑和某些無機鹽組成。對比而言,某些表面活性劑的濕潤性能要遠遠優于無機鹽。例如:質量分數為 5%-10%的 CaCl2 濕潤硅塵的
能力比純水提高約 30%,而十二烷基苯磺酸鈉的質量分數為 0.2%時,其濕潤硅塵的能力比純水提高 40%。一般來講,當表面活性劑在質量分數為 0.01%-0.5%時,能顯著降低水的表
面張力。此外,疏水性粉塵表面吸收了表面活性劑后,可轉化為親水性粉塵。因此,在路面上噴灑濕潤型抑塵劑可以顯著增強水對粉塵的濕潤效果,從而提高水的捕塵能力,尤其對疏
水性粉塵的抑制效果十分明顯。采用濕潤型化學抑塵劑的缺點是每一種濕潤劑的適用范圍比較小,有的甚至會引起對環
境的二次污染,而且功能比較單一,不具有較強的黏結粉塵能力。其主要應用于控制大氣飄塵的噴霧系統、濕式除塵器、煤層注水預潤濕以及各種細顆粒物的預潤濕等。
二、吸濕型無機鹽抑塵
吸濕性無機鹽主要包括 NaCi、CaCi2、MgCi2 等鹵化物和其他一些無機鹽,如 Na2CO3、
NaHCO3、NaSiO3 活性氧化鋁等。無論是它們的固體顆粒還是水溶液,都在露天礦山路面的防塵中得到廣泛的應用,尤其以鹵化物應用的最多,至今已經有半個世紀的歷史。用吸濕鹽水溶液治理路面時,水在潤濕的粉塵中能形成水化膜,促進了粉塵的黏附團聚。
水化膜與粉塵固體的結合相當牢固。將有水化膜的粉塵干燥所需的熱,除了用來供給水的蒸
發熱外,還需克服水化膜與粉塵固體之間的黏附功。另外,吸濕性鹽的吸濕量隨環境相對濕
度的增加而增加,當吸濕后形成的鹽水溶液的蒸氣壓力與空氣中水的蒸氣壓力相等時,吸濕
就停止;如果大于空氣中水的蒸氣壓力,則開始蒸發;反之則吸濕。因此,即使在干燥的氣
候條件下,也可使路面從空氣中吸收一定水分,保持一定的、有利的含水量。同時,鹽溶解
在塵土的孔隙水中,提供陽離子與已經存在于塵土中的離子進行交換,且吸附在塵粒表面,
提供連接塵粒的離子,使粉塵聚集和凝集,并由此增強相鄰塵粒之間的靜電吸引力,促使塵
粒黏結,增大粒徑,難以飛揚。
吸濕性無機鹽類有很好的吸濕性,用其處理運輸路面可起抑塵和防凍的作用。但是,一些無機鹽溶液呈酸性,對汽車輪胎以及金屬零部件有一定的腐蝕性。此外,這類物質易被雨
水沖走,還會對水土環境造成一定的污染,而且受溫度和濕度的影響較大,適宜在低溫地區使用。
三、超強吸水劑抑塵
超強吸水劑是近 20-30 年迅速發展起來的一種新型功能高分子材料。它不僅可以吸收比
自身質量大幾倍至幾千倍的水,而且保水能力強,在很大的壓力作用下也不脫水。這些特性
使其在防塵領域里具有巨大的發展潛力。把超強吸水劑用到路面粉塵防治領域的時間很短,還處于實驗室模擬研究和現場小型規模試驗階段。試驗材料主要包括淀粉接枝丙烯酸鹽高倍吸水樹脂溶膠和聚丙烯酸鈉溶膠等。
用吸水樹脂溶膠處理路面,可以晝夜吸收空氣中的水分,使路面保持一定的含濕量。由于溶膠的黏性作用,粉塵受到黏附力不能再次飛揚,同樣汽車輪胎上所帶的粉塵也能被黏結,從而控制了因輪胎帶塵所引起的地面粉塵污染。當溶膠受蒸發作用而失水時,路面強度
逐漸增強,此時樹脂失去黏性;當其再次吸濕后,路面則又具有一定黏性。而且,這類材料
可以“一次多用”,即一次噴灑后,可在其有效期內只需重復灑水,就能使塵土保持較高的
含水率,從而降低綜合抑塵成本。此外,超強吸水劑的使用也比較安全,尤其是聚丙烯酸鈉
性能穩定,無毒副作用,不會對環境造成二次污染。但是,超強吸水劑也存在一些缺點,其
中最突出的是成本相當高、制備難度大,從而給其應用造成了很大的障礙,目前仍處在試驗
研究階段。
四、黏結型有機化學抑塵劑抑塵
黏結型有機化學抑塵劑的主要成分為有機黏性材料,主要包括油類產品和造紙、酒精工
業的廢液、廢渣等;其中,油類產品又包括瀝青、渣油、煤焦油、重油、生物廢油、植物廢油等。這些材料的特點是不溶于水,通常應用之前需要對其進行乳化,最終配制成油、水、乳化劑為一體的具有一定黏性的乳狀液。當乳化液噴灑在路面上時,外相水首先與粉塵接觸,
使粉塵潤濕、凝結;同時,乳化液中游離的少量表面活性劑分子在水面的疏水基能沖破塵粒
表面的空氣膜,促進了水對粉塵的潤濕、凝結作用,從而防止下部粉塵沒能充分潤濕就被車
輛翻起的現象。乳化液破乳后,表面活性劑分子在塵粒表面形成定向排列的吸附膜,能抑制
其基底水的蒸發。另外,乳化液在路面噴灑后路面形成一層油膜,可抑制水分的蒸發,并能黏結輪胎及地面粉塵。當乳狀液與塵粒接觸時,由于乳化液中各相分子與塵粒的相互作用,
形成以范德華吸引力為主的物理吸附和以化學鍵為主的化學吸附,促使了乳化液與地表塵粒間的黏結,穩定了路面。特別是經多次噴灑后,路面膠結狀況不斷改善,若長期噴灑,抑塵效果將會越來越好,碎石路面的強度也會逐漸提高,從而增強路面抗壓碾性能。因此,噴灑間隔時間會不斷延長。被噴灑的路面因形成一層油膜,不被車輪輪胎碾壓的公路兩側會黏附落塵,從而進一步抑制粉塵的飛揚擴散。在露天礦山采用黏結型抑塵劑處理路面,其有效防塵期一般為 7-15d,高的可達 20-30d,
而且短期內可以加固路面,效果較好。但是,這類抑塵材料稀少,有異味,有排放有害成分的可能,從而對周圍的環境以及土壤、地下水有潛在污染,并存在加工工藝上制備復雜以及成本較高等缺陷。
五、復合型化學抑塵劑抑塵
復合型化學抑塵劑是兩種或兩種以上抑塵劑在一定的物理或化學條件下復合而成,把濕
潤、黏結、凝并、吸濕保水等功能綜合為一體,是上述各種類型抑塵劑功能的統一。濕潤是
通過濕潤劑的濕潤作用,增強水的捕塵性能。黏結就是將粉塵顆粒通過黏結作用與地面固接,
并通過黏結的滲透作用使之與路面土質融合為一體,從而提高路面的強度。凝并即將細小的
粉塵顆粒聚合成較大的粉塵顆粒,從而抑制可懸浮粉塵。吸濕則是吸收空氣中的水分,提高
路面塵土的含水率,使之在較長時間內保持一定的水分(大于 40%),增大容重,并增強路
面柔韌性及顆粒質量,減少破碎和抑制粉塵揚起。保水則是抑制塵土中水分的蒸發,使水分
在塵土或地面中停留更長的時間,以達到較好的抑塵效果。
復合型抑塵劑的抑塵效果較為優越,適用范圍相對廣泛,成為路面抑塵劑發展的趨勢。但是,這類抑塵劑在國內外研究還不多,國外主要有俄羅斯的由 PO-1 型陰離子表面活性劑、水玻璃、甲基苯乙烯乳狀液和水組成的復合型抑塵劑,日本的聚丙烯酸鹽添加表面活性劑組成抑塵劑,澳大利亞的聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素、聚乙酸酯乙烯、丙二醇和丁三醇組成的
抑塵劑等;國內主要有原冶金工業部安全環保研究所研制的 MC 和 MPS 復合型抑塵劑,北京市勞動保護科學研究所研制的由氯化鎂和氯化鈣添加凝并劑和保濕劑組成的 CDR 抑塵劑等。
抑塵劑又稱結殼劑(巴斯夫結殼抑塵劑和屋維奧結殼抑塵劑 ),或液體苫布。分別有;運輸抑塵劑、道路抑塵劑、 建筑抑塵劑、 泡沫抑塵劑、 火車抑塵劑、煤炭覆蓋劑 、煤炭結殼劑、水渣結殼劑、 石油焦結殼劑、 水性覆蓋劑、 煤流抑塵劑。同類型的產品還有;泡沫劑和除霾劑,煤炭防自燃劑或阻燃劑。
適用環境為;煤炭運輸、煤炭料堆、土路抑塵、采礦區粉塵控制、物料傳送帶、礦石堆積場、礦料運輸、電廠、水泥廠、鋼鐵廠、冶金廠料堆、建筑(土方)、工地料堆、渣土運輸、灰塵控制、粉塵車間、建筑物拆除、沙漠化地區、人工沙灘、訓練場、運動場、體育賽道、碾壓路面、礦區道路。
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