水性聚合物抑尘剂的制备与性能研究

作     者：苏璐璐 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张福强;王立宁

授予年度：2019年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：水性聚合物 抑尘剂 保湿作用 固结作用 悬浮颗粒物 现场抑尘 

摘      要：大气污染问题仍然严峻,对人类和环境造成极大的危害。其中扬尘污染是主要因素之一。本文合成了水性聚合物,以回填土、铁矿粉和煤粉为研究对象,通过Zeta电位、接触角、压缩强度、表面形貌和孔隙结构的测定,探讨了聚合物抑尘剂保湿、固结的抑尘机制,通过实验室和现场数据研究了抑尘剂的抑尘效果。以丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)合成了苯丙共聚物抑尘剂,研究了聚合物对建筑工地回填土的润湿、保湿和聚集作用,聚合物对铁矿粉的组成、晶体结构、固结状态和含水率的影响。同时研究了抑尘剂现场应用的抑尘效果。结果表明,丙烯酸有助于降低聚合物与回填土之间的接触角及回填土表面Zeta电位。抑尘剂通过氢键促进颗粒物聚集、提高内聚力,在润湿状态下具有保湿性延缓水分蒸发,干燥状态下粘接性能紧密封闭粉体。回填土在35℃、45%相对湿度下的平衡含水率比洒水土样提高2.3倍。28天压缩强度抑尘土样达到4.97 MPa,是洒水土样的3.9倍,可有效抵御风力。现场结果表明,24 h后PM、PM抑尘效率分别达到67.41%、53.68%。在30℃、35%相对湿度下,抑尘铁矿粉的平衡含水率比洒水提高了1.5倍。Fe与聚合物发生吸附,与氢键作用共同增加铁矿粉颗粒间的内聚力,铁矿粉堆砌密实,28天压缩强度为3.59 MPa。FTIR、XRD和XRF结果表明,抑尘剂不会改变铁矿粉的结构和组成,对品质无不利影响。现场抑尘24 h后PM和PM的抑尘效率分别为75.0%和80.95%。以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为主要单体制备了一种水溶性丙烯酸共聚物抑尘剂,研究了煤粉的含水率变化、排放因子和压缩强度,以抑尘时间和抑尘效率分析了抑尘剂的湿抑尘性能,压缩强度评价抑尘剂的干抑尘性能。通过现场结果评价实际应用性能。结果表明,高含水率下抑尘煤粉的抑尘时间是洒水的2.7倍,明显延缓了水分挥发;低含水率下,抑尘效率达到85.18%。SEM发现抑尘剂促进细颗粒聚集、封闭煤粉表面,28天强度达到1.40 MPa。露天煤场的现场应用表明,煤炭堆体表面致密、状态稳定,第5天PM和PM的抑尘效率高于60%。