道路适用复合型抑尘剂的性能研究

道路适用复合型抑尘剂的性能研究

申加勤 梁化强 孟涵 邱子洋 李锦杰

徐州工程学院 江苏省徐州市 221018

摘要：随着空气污染愈发严重，道路扬尘得到越来越多的关注。本论文对于一种道路使用复合抑尘剂进行性能研究。通过实验得出的数据显示，配置的抑尘剂溶液PH值为7.35；其黏度值为75.68mPa·s；喷洒过后24h的吸湿率达到了5.74％，；喷洒抑尘剂12h后含水率在7.29％；喷洒抑尘剂后25℃路面6h内的蒸发量为2.63kg/m2；喷洒抑尘剂后15m／s的风蚀率达到3．4361％。

0引言

在城市发展过程中，扬尘污染日趋严重，据统计在我国部分城市，扬尘对城市空气中悬浮物总量的贡献率已达到或超过50%，其中，道路扬尘是城市扬尘的重要的组成部分，机动车行驶排放的尾气尘，产生风压激起的路面粉尘，大量进入城市空气，增加空气中悬浮颗粒含量。目前主要的抑制扬尘的方法有喷洒抑尘剂法和加盖法，而喷洒抑尘剂在广泛领域中被认为是最优方案。使用单一抑尘剂存在捕尘效果差、成膜凝结时间长、毒性大、所形成的固化层厚度达不到使用要求，易产生二次扬尘等缺陷。复合型抑尘剂拥有较高吸湿性和保水性、拥有黏结、凝并等功能，提高抑尘的效果，成为道路抑尘剂发展的趋势。本文以复配表面活性剂、羟丙基甲基纤维素为主要原料，配以增效离子、促进剂、保湿剂、KH-560制备复合型抑尘剂，用于道路扬尘的治理。

1实验部分

1.1试剂与仪器

试验仪器：pH-8414便携式酸度计、NDJ-8S型号黏度计、烘箱、恒温干燥箱、鼓风机、电子分析天平，培养皿、烧杯，量筒，胶头滴管，药匙，秒表，玻璃棒，移液管等。

试验材料：阿拉伯胶、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、NaCl₂、CaCl₂和MgCl₂所配混合溶液、山梨醇、丙二醇、甘油、KH-560；实验土样采集自徐州城市道路路面。

1.2实验试剂配制

每配制1000克的润湿粘尘材料，取阿拉伯胶12克，取聚氧乙烯醚12克，十二烷基苯磺酸钠16克，羟丙基甲基纤维素40克，取NaCl₂ 4克，取CaCl₂ 4克，取MgCl₂ 2克，月桂醇聚氧乙烯醚20克，山梨醇10克，KH-560取40克，余量为水。

1.3复合型抑尘剂的理化指标及检测

pH值：pH能够影响增效离子的活性，也能够影响羟丙基甲基纤维素的成膜效果，是影响道路抑尘剂使用效果的主要试验指标，酸碱性超标的溶液会污染水体，影响植被生长；也会对道路、车辆以及其他设备造成腐蚀。

黏度：使抑尘剂溶液拥有一定的粘结性，能够使细小粉尘颗粒发生凝聚，形成大粉尘颗粒，以此增加颗粒物的粒径，加快粉尘颗粒物的沉降速度，使其较快沉降。抑尘剂溶液的粘度值过大会对路面的使用和周围植物的生长造成影响，粘度值过小又不能起到凝并作用。

吸湿性：成膜后的土体中游离水和部分结合水蒸发影响到羟丙基甲基纤维素的附着能力，在拥有相应的吸湿能力后，根据空气温度和湿度变化，粉尘还可以自动地吸湿放湿，使其始终保持一定的含水率，保证三层膜包覆的粉体稳定性。

抗风蚀性：喷洒抑尘剂后样尘的抗风蚀性能越强，说明尘粒中大粒径粉尘所占粉尘总量的百分率越高，即抑尘剂的黏结凝并效果越好。抗风蚀性强的粉尘在外力作用下更不容易飞扬。

1.3.1复合型抑尘剂的PH值测试

各组抑尘剂配方溶液pH值采用pH-8414便携式酸度计进行测试。在溶液配制完成后进行pH测试，每组测试三次，并取平均值作为最后的测量结果。

1.3.2复合型抑尘剂的黏度值测试

采用NDJ-8S型号黏度计测量抑尘剂溶液的黏度值。选择转子转到第10圈时的黏度值作为抑尘剂黏度值。

1.4复合型抑尘剂的性能指标检测

1.4.1复合型抑尘剂的吸湿性测试

在已经烘干并称重的多个培养皿上均匀放置道路样尘。然后分别喷洒抑尘剂溶液和自来水到培养皿上，置于60℃的烘箱中烘干2h并称重，最后放置于封闭室内静置24h后再次称重，测得吸水后总重量，计算得吸水量。试验时，室内温度维持在20-24℃，相对湿度在48％-54％。

1.4.2复合型抑尘剂的保湿性测试

将原先获得并烘干的试样放置在培养皿中，设置六组实验，每组取试样20g，其中三组将配制得到的抑尘剂溶液以1L/ 喷洒到培养皿中，另外三组则使用等量的自来水代替抑尘剂溶液进行喷洒。喷洒完后再次分别称重。然后放置在通风的环境下，计时12h后分别称重，并取平均值计算含水率。通过此时样尘含水率，表示抑尘剂的保湿性。

1.4.3复合型抑尘剂的抗蒸发性测试

将原先获得并烘干的试样放置在培养皿中，设置六组实验，每组取试样20g，其中三组将配制得到的抑尘剂溶液以1L/ 喷洒到培养皿中，另外三组则使用等量的自来水代替抑尘剂溶液进行喷洒。，然后称重。然后将两组培养皿同时放置于25℃环境的恒温干燥箱内，干燥6h后称重，计算出蒸发量，取平均值后得到最后蒸发量。

1.4.4复合型抑尘剂的抗风蚀性测试

设定鼓风机10m／s的风速，模拟较强风力，在此风速下测定抑尘处理后样尘的风蚀率E。风蚀率公式如下：

其中：E——风蚀率；

m₁——吹蚀前样尘的质量；

m₂——吹蚀后样尘的质量。

将原先获得并烘干的试样放置在培养皿中，设置六组实验，每组取试样20g，其中三组将配制得到的抑尘剂溶液以1L/ 喷洒到培养皿中，另外三组则使用等量的自来水代替抑尘剂溶液进行喷洒。喷洒完成后将烘箱温度设定为为50℃，把培养皿置于其中烘干30min，并于烘干后称重。之后将两组培养皿在鼓风机5m／s的风速下吹蚀10min，然后称重。最后计算其风蚀率。

2结果与分析

2.1复合型抑尘剂的理化指标检测结果

复合型抑尘剂的理化指标检测结果如表2-1所示

经理化指标检测显示，所配置的复合抑尘剂溶液PH值为7.35，呈现中性；其黏度值为75.68mPa·s，能够有效地凝聚细小粉尘，加快粉尘沉降速度，提高抑尘效果。

2.2复合型抑尘剂的性能指标检测结果

复合型抑尘剂的理化指标检测结果如表2-2所示

经性能指标检测显示，所制备的抑尘剂溶液喷洒过后24h的吸湿率达到了5.74％，有着良好的吸湿性能；该复合喷洒抑尘剂在喷洒12h后含水率在7.29％，有着良好的保湿性能；喷洒抑尘剂后25℃路面6h内的蒸发量为2.63 ，也有着良好的抗蒸发性；而喷洒抑尘剂后15m／s的风蚀率达到3．4361％，明显优于喷洒自来水50.8614%的风蚀率。

3结论

(1)在性质方面，复合抑尘剂呈现中性，属环境友好型，对环境影响小，也不会腐蚀道路、车辆及其他设备；复合抑尘剂自身具有一定的黏度，使粉尘加速沉降，提高抑尘效果。

(2)在性能方面，在相同条件下，所配置的复合抑尘剂溶液的吸湿性、保湿性、抗蒸发性、抗风蚀性四项性能指标均优于自来水，能够提供更好的抑尘效果。

(3)通过综合比较，较于喷洒自来水，喷洒复合型抑尘剂更适合应用于在道路抑尘。

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