抑尘剂的应用与研究进展

王益民，孟丽聪，郑燕飞，李星宇

(1.唐山学院 环境与化学工程系，河北 唐山 063000；2.河北民族师范学院 化学与化工学院，河北 承德 067000)

专论与综述

抑尘剂的应用与研究进展

王益民1，孟丽聪1，郑燕飞1，李星宇2

(1.唐山学院 环境与化学工程系，河北 唐山 063000；2.河北民族师范学院 化学与化工学院，河北 承德 067000)

随着经济的发展，环境问题也日益突出。其中以大气污染较为严重，抑尘剂可以有效的抑制扬尘等颗粒物进入大气以使环境得以改善。本文主要介绍了抑尘剂的几种常见类型，基于抑尘剂与粉尘之间的润湿、凝聚、粘结机理，系统的介绍了抑尘剂的各种类型及其应用现状与研究进展。

抑尘剂；常见类型；研究进展

近年来，我国部分地区大气问题日益严峻。研究表明[1-2]，扬尘是导致空气污染严重的主要原因之一，且又很难加以控制。主要尘源有地面扬尘、建筑施工、机动车尾气的排放、煤灰以及工业过程等。由于颗粒物粒径更为细小，扬尘大部分可通过口鼻，进入人体肺部从而对人体造成很大伤害。抑尘剂能够有效控制颗粒物分散。因此，可以利用抑尘剂与颗粒物之间的润湿、凝聚、粘结作用，从而达到抑尘的效果。对抑尘剂的研究是改善我国大气污染现状的重要措施，同时抑尘剂具有优良的环境和经济效益，有着非常广阔的发展空间。

1 几种常见的化学抑尘剂类型

1.1 凝聚型抑尘剂

凝聚型抑尘剂主要是由吸湿剂组成，可以充分吸收水分，借以保持粉尘的湿量，进而避免扬尘。根据材料以及作用机理的不同，凝聚型抑尘剂可以划分成高倍吸水树脂抑尘剂、吸湿性无机盐抑尘剂两大类型。

1.1.1 高倍吸水树脂抑尘剂

高倍吸水树脂抑尘剂是近年来开发的一种具有良好的保水性能，较强的粘结性以及较高的吸水倍率新型抑尘剂，目前在很多领域中已经得到应用。但是其制备难度大、成本比较高，阻碍了它的推广。开发更为廉价的原材料以及研究新型合成方法，时期发展的方向。

1.1.2 吸湿型无机盐抑尘剂

目前有多种吸湿型无机盐抑尘剂，包括NaCI、Na2SiO3、MgCl2、AlCl3、CaCl2、硅胶以及活性氧化铝等，这些材料可使粉尘凝并，通过吸收空气中的水分，使粉尘的含湿量增加，由此达到抑尘的效果。但是，吸湿型无机盐水溶液的腐蚀性较强，容易腐蚀施工设备，也可能会改变水泥、石灰等材料的性能，甚至可能会造成其它危害[3]。

1.2 润湿型抑尘剂

润湿型抑尘剂的主要成分是可有效提高粉尘的水润湿效果的无机盐以及表面活性剂。其中吸湿性无机盐可以更好的发挥表面活性剂的作用，而表面活性剂可有效减弱溶液体系表面张力，具有发泡、乳化、润湿以及渗透等其他方面作用[4]。然而该抑尘剂对于粒径小、湿润性差的呼吸性粉尘，其除尘效率不佳[5]。

1.3 粘结型抑尘剂

粘结型抑尘剂通过粘结、硅化、聚合、覆盖等作用，可以避免泥土以及粉尘的飞扬。按照原料不同，此类抑尘剂通常可以划分为粘结型有机抑尘剂(聚合物、石蜡油、木质素衍生物、树脂、原油、生物油渣、纤维素滤料、树脂、沥青等[4])以及无机抑尘剂(如高岭土、粉煤灰、卤化物等)。通过开发试验证明，这种抑尘剂具有较好的固尘效果，但它的乳化性能相对较差，因此有必要研制出更好的添加剂来提高其性能，以便改善该抑尘剂的抑尘效果。

1．4 复合型抑尘剂

复合型抑尘剂是指在某种化学、物理条件下，由2种及以上具有凝并、吸湿保水、湿润以及黏结等诸多功能的抑尘剂复合而成，集合了以上几种抑制剂的功能，所以抑尘效果更佳。近年来不断研制新的材料，而且对抑尘、除尘也提出了相对较高的要求，在一定程度上促进了复合型抑尘剂的发展。

1.5 其他类型抑尘剂

1.5.1 微生物抑尘剂

微生物矿化是指自然界中的一些微生物能够利用自身的新陈代谢产生矿物结晶。由于碳酸钙性质稳定、分布广泛以及具有较强的耐久性和强度，因此微生物沉积碳酸钙一直以来都是微生物成矿作用研发的热点。研究表明，利用微生物沉积碳酸钙技术，通过向土体中灌输营养盐及菌液，方解石凝胶可在土颗粒间快速析出，进而将松散土颗粒粘结为整体，并有效增强土体的刚度、强度、抗冻性及抗侵蚀性[6]。由于微生物矿化的产物具有易降解、无毒、生态相容性好、粘结性能优良等特点，并且是经济高效的环保材料，所以，研发其矿化作用的建筑工地扬尘的防治技术，有着极其重要的理论意义和实用价值[7]。

1.5.2 有机高分子抑尘剂

近年来，化学抑尘剂由采用无机盐类和重油物质开始向有机高分子物质进行过渡。有机高分子抑尘剂能够增加扬尘颗粒间的粘结强度或利用粘着力使表面扬尘颗粒粘结在一起，这样就可以使物料表层结壳或表面粉尘成团，以此达到抑尘的目的；同时，由于固化抑尘剂接触到物料表面后能够渗透一定的深度，在物料表层形成一定强度和厚度的固化层，从而起到抑尘效果，并且可以减少散料损失[8]。随着抑尘剂成果的不断更新， 应更加重视其使用的可操作性、安全性、持续有效性和环保性；并且要降低有机高分子抑尘剂的成本，进而使其能够被更广泛的应用到抑尘中。

1.5.3 特殊功能型抑尘剂

根据抑尘剂作用的环境不同，研制出具有防冻、防腐、防火等特殊功能的抑尘剂。程爱华等[9]合成了一种具有抗冻融性能的抑尘剂，其最佳配比为氯化钙1.0%-3.0%；丙三醇1.0%～2.0%；水溶性高分子0.2%～0.3%。李万捷等[10]通过接枝共聚的方法在聚乙烯醇主链上接枝丙烯酸制得一种具有一定的韧性，同时耐碱、耐酸、耐雨水的抑尘剂。刘雨忠等[11]发明了具有高效抑尘、低腐蚀性和防尘作用，而且对环境友好的高效防火抑尘材料。特殊型抑尘剂由于其特殊的功能和良好的抑尘效率，备受相关人员的重视。

1.5.4 绿色环保型抑尘剂

利用生活垃圾、工业废品等开发出了绿色环保、无二次污染的抑尘剂。例如曹丽琼[12]等利用废旧可乐瓶为原料，提取出其中的乙二醇进而达到制备煤尘抑制剂的目的；Miguel A.Medeirosa[13]研究了在碱和酸的催化作用下由甘油的聚合产生的抑尘剂；陈淑艳[14]等以废旧纸张为原料制备羧甲基纤维素进而制备抑尘剂。

1.5.5 生物纳膜抑尘剂

生物纳膜抑尘技术是由BME(柏美迪康环保科技有限公司)所研发的。其专注于在源头抑制粉尘产生，相比其它在生产后除尘的技术，具有很大的优势，因为有效地控制粉尘的散发，所以能够大幅度提高除尘效率并降低能耗。破碎过程中产生的粉尘都聚集成细料，最终成为成品料，能增加0.5%～3%的产量。BME生物纳膜抑尘技术不仅解决了粉尘问题，还增加了0.5%～3%的产量。纳膜制剂不影响成品料品质且对环境无污染，除此之外，BME生物纳膜抑尘技术还能有效防治PM2.5、PM10污染，符合国家有关环保及节能减排技术政策。生物药剂主要成分是椰子及动物提取物，对人体和环境没有危害，能在一定时间后自行分解，一般3h 内降解率约 70%，48h后降解率大于 95%。矿石含水量越高，药剂的抑尘效果保持时间越长，纳膜药剂的吸附作用越强，除在破碎时产生少量粉尘，筛分和运输过程几乎不产生新的二次扬尘，这也是生物纳膜抑尘技术得到广泛应用的原因[15]。

2 抑尘剂的应用

2.1 抑尘剂在抑制煤尘中的应用

凝聚剂主要是进行把煤尘凝结成饼状来抑制煤尘，并且能够通过吸收空气中的水分使粉尘和泥土凝聚，减少污染；湿润剂主要是把煤尘湿润，从而抑制煤尘的污染。其能够使部分无机或有机化学材料的渗透力得到改善，在实际的抑尘中，常被用来抑制煤尘；黏结剂主要把煤尘粘结在一起进而抑制煤尘造成的污染。黏结剂主要用于加固土的土质地面的凝聚力，防止产生的大量的煤尘。

2.2 抑尘剂在路面抑尘中的应用

在道路抑尘中经常使用的抑尘方法有：洒吸湿盐溶液、洒水、洒高倍吸水树脂等。用吸湿型无机盐水溶液处理路面时，因为其具有较好的吸湿性，所以能够减少水分的蒸发；但是其作用效果与空气湿度、浓度密切相关。浓度越大．抗蒸发性能越好，相对湿度也越大，但吸湿型无机盐水溶液对施工设备具有较强的腐蚀性，对水泥、石灰等建筑材料有一定程度的改性甚至造成其他危害。

在路面喷洒纯水时，能使粉尘颗粒润湿，粘结成块，从而减少扬尘。由于水会入渗且温度高时会很快蒸发掉，所以抑尘时间很短。

高倍吸水树脂抑尘剂综合了其它抑尘剂的优点，弥补了它们的不足。pH值在6.7-7.5之间的中性物质易降解，是一种被广泛应用到各种路面抑尘中的材料。

2.3 抑尘剂在铁路运输中的应用

铁路运输中抑尘剂在内蒙古进行长达一年的试验。在每节运煤车厢喷洒60kg浓度为1%的天然植物胶抑尘剂，列车在运输途中通过较多桥梁和隧道，全长2000多千米，气温变化在-15～40℃之间。经过分析发现，喷洒抑尘剂的车厢煤炭表面仍然完整，虽然固化层随着煤炭一起下降5～15cm，但是固化层并没有形成空壳也没有被破坏；固化层表面的裂纹具有一定的粘接性和韧性，没有被风吹起。而未喷洒天然植物胶抑尘剂的车厢内，颗粒细小的煤尘被风吹走，颗粒粗大的煤粒被风吹到车厢两侧，且煤层高度也有所降低。该抑尘剂对车体没有腐蚀并且容易清除。通过对始站和末站的分析，每节车厢大约能够节约煤180-2000kg，明显地减少了煤炭扬尘带来的污染同时也节约了煤炭资源[16]。

2.4 抑尘剂在建筑施工中的应用

快速成膜抑尘剂具有优良的黏结性和快速成膜性，能够固结表层的细小颗粒，增大表面强度并在表面快速成膜，覆盖在地表上， 其无毒无害、环境友好、成本低廉且抑尘效率可达99%以上 ，能够在城市建筑施工中对扬尘进行控制。该抑尘剂所形成的海藻酸钙膜具有吸湿保水性，使用它可减慢尘土表层水分的蒸发，也能使吸水性提高且长时间维持土表含水率在11%以上；如果海藻酸钙膜没有被破坏，则能够有效的覆盖地表进行抑尘。该抑尘剂能够使裸露土层的抗水蚀、抗风蚀能力有效提高，风吹或用水冲刷都不会使膜破坏或抑尘效果降低，表明该抑尘剂具有良好水土保持能力和固砂效果[17]。

3 结论

目前，对抑尘剂抑尘机理研究还不够透彻，各种环境飘尘性质差异较大，应该根据不同的环境条件研制相应的抑尘剂，提高抑尘效率。针对大气中颗粒物(PM2.5)污染，若能研制出一种特效的抑尘剂，以更好的解决当前的雾霾问题应是目前研究的重点方向。研制无二次污染的抑尘剂也是应该注意问题；另外，目前研制出的抑尘剂不能够广泛应用一定程度上与其成本有关，所以要研制价格低廉的抑尘剂也势在必行。

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(本文文献格式：王益民，孟丽聪，郑燕飞，等.抑尘剂的应用与研究进展[J].山东化工，2016，45(12)：40-42.)

Study on Application and Research Progress of the Dust-Depressor

Wang Yimin1,Meng Licong1,Zheng Yanfei1,Li Xingyu2

(1.Tangshan College,Tangshan 063000,China;2.College of Chemisty and Chemical Engineering, Hebei Normal University for Nationalities,Chengde 067000,China)

With the development of economy, the environment problem is increasingly outstanding.With more severe atmospheric pollution, dust suppression agent can effectively inhibit dust and other particles into the atmosphere so that the environment was improved.Dust suppression agent is mainly introduced in this paper, several common types of based on dust suppression agent with dust wetting, cohesion, binding mechanism, agent of various types of dust suppression system introduced and its application status and research progress.

dust-depressor;common types;research progress

2016-04-26

河北省科技计划项目 项目编号 15273722

王益民(1962—)，河北唐山人，副教授，主要从事化工合成及环境保护研究。

TD714

A

1008-021X(2016)12-0040-03