軟膜型纖維素抑塵劑的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，我國大部分地區(qū)都發(fā)生了嚴重的霧霾現(xiàn)象，給交通運輸及人們的生活和健康帶來了非常惡劣的影響。霧霾形成的主要原因是空氣中細顆粒物的含量超標，這些細顆粒物的形成存在多樣化因素，如城鎮(zhèn)拆建、散料運輸、土地沙化等一系列與社會發(fā)展和人類生活息息相關(guān)的活動。隨著科學發(fā)展，傳統(tǒng)的抑塵方法(如篷布遮蓋、灑水等)由于使用不便、抑塵時間短等缺點逐漸被市場淘汰，近年來各種化學抑塵劑應(yīng)運而生，并且發(fā)展迅速。目前廣泛使用的高分子抑塵劑多為硬殼型，產(chǎn)品噴灑后形

2、成的固化層較脆，受到風吹和運輸中震蕩后容易碎裂，失去抑塵效果，且其成本較高。所以，制備價格低廉、成膜柔韌、抑塵性能優(yōu)良的抑塵劑很有必要。
　　本論文以來源廣泛、價格低廉的天然小麥秸稈和羧甲基纖維素為原料，采用水溶液聚合法制備了軟膜型秸稈纖維素抑塵劑和聚乙烯醇(PVA)/羧甲基纖維素(CMC)接枝丙烯酰胺(AM)抑塵劑。實驗主要研究了秸稈纖維素的提取工藝、秸稈纖維素抑塵劑的制備工藝及PVA/CMC-g-AM抑塵劑的制備方法，并利用傅

3、里葉紅外光譜儀(FT-IR)、X-射線衍射儀(XRD)、熱重分析儀(TG)、掃描電子顯微鏡(SEM)等對原料和抑塵劑產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征和形貌觀察；利用柔軟度儀考察了秸稈纖維素抑塵劑的成膜柔軟度；利用靜態(tài)接觸角測量儀考察了去離子水對秸稈纖維素的潤濕性和PVA/CMC-g-AM抑塵劑的潤濕能力。以煤粉為試驗對象，考察了兩種抑塵劑的抗震蕩性能、抗風蝕性能、保濕性能、滲透性能；通過煤堆模型浸泡實驗考察了秸稈纖維素抑塵劑的耐水性能。主要結(jié)論如下：

4、
　　(1)秸稈纖維素的較佳提取工藝條件為：用質(zhì)量分數(shù)為10％的NaOH溶液以12:1的液固質(zhì)量比在100℃下蒸煮粉狀秸稈90min。FT-IR分析結(jié)果表明天然秸稈中存在醚鍵、酯鍵等多種特征官能團，而秸稈纖維素結(jié)構(gòu)簡單，以羥基為主；XRD分析結(jié)果表明天然秸稈結(jié)晶度低，只有7.59%；經(jīng)過提取處理，纖維素結(jié)構(gòu)中的大量 OH暴露出來，形成氫鍵，結(jié)晶度升高為27.04%。天然秸稈與去離子水的接觸角為69.0°，而秸稈纖維素與去離子水的接

5、觸角為15.9°，進一步說明秸稈纖維素表面變粗糙，與試劑的接觸面積大幅度增加。
　　(2)秸稈纖維素抑塵劑的較佳合成工藝條件為：m(纖維素)：m(丙烯酸)：m(二甲基二烯丙基氯化銨)=6:5:1，引發(fā)劑過硫酸鉀(KSP)用量為總單體質(zhì)量的1.0%，交聯(lián)劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)用量為總單體質(zhì)量的0.5%，65℃下反應(yīng)5h后，其接枝率達到了83.2%。當丙三醇的添加量占總質(zhì)量的20%時，得到的抑塵劑膠膜結(jié)晶度只有3.80

6、%，此時抑塵劑成膜柔軟。TG分析結(jié)果表明接枝共聚物的熱分解溫度在230℃以上。使用質(zhì)量分數(shù)為8%的抑塵劑(固含量為32.3%)溶液噴灑煤粉后，10h的抗風蝕試驗結(jié)果顯示煤粉的損失率為5.2%，9h的連續(xù)震蕩試驗結(jié)果顯示煤粉的損失率為5.4%，分別較單純用水噴灑時的損失率降低了17.6%和46.6%。
　　(3)當m(CMC):m(PVA):m(AM)=3:1:4，KSP為單體質(zhì)量的1.2%，MBA為單體質(zhì)量的0.5%，在65℃下反

7、應(yīng)5.5h后，制備出粘度合適的PVA/CMC-g-AM抑塵劑。PVA/CMC-g-AM共聚物的熱穩(wěn)定性良好，熱分解溫度在250℃以上，SEM觀察到共聚物膠膜具有鮮明的多孔結(jié)構(gòu)。正向滲透試驗和接觸角測量結(jié)果表明，在抑塵劑中加入0.2%的十二烷基本磺酸鈉(SDBS)就可以提高其對煤粉的滲透性和潤濕性；將質(zhì)量分數(shù)1.0%的SDBS加入到6%的抑塵劑(固含量26.7%)溶液中，其與煤粉的接觸角為18.9°，滲透厚度達到3.4cm。應(yīng)用實驗結(jié)果表