專利名稱：一種泡沫粘塵劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于不同場合的爆破拆除的粘塵劑，特別是城市控制爆破中使用的粘塵劑及其制備方法和應用。
背景技術：
隨著社會的進步和城市建設的發展，我國城市舊建筑拆除量逐年增加，爆破拆除在城市發展中的使用越來越多。但爆破拆除所誘發的飛石、振動、噪聲、爆風和揚塵這五大公害使許多人談“爆”色變。爆破拆除時的揚塵直觀可視，在這五大公害中人們對爆破拆除的揚塵深惡痛絕。為減少爆破拆除時的揚塵，近年來，人們想了許多辦法，收到了一些成效。但由于人們對粉塵的治理等缺乏系統研究，使爆破拆除的粉塵治理工作一直在方法粗放、手段單一的低水平上徘徊，也難免出現投入大、收效差的結果。為此，有必要采用一種科學、方便、初始投入低的降塵方法來治理建筑物爆破拆除的粉塵問題。
爆破揚塵產生的原因是炸藥爆炸，炮孔周圍介質被炸碎產生粉塵；爆破時的氣流把爆炸新產生的粉塵、混凝土在斷裂破壞過程中產生的粉塵和早已沉積在建筑物上的粉塵吹起擴散；建(構)筑物觸地時產生的沖擊作用引起地面塵土和多年沉積附著在舊建筑物上的灰塵飛揚。目前，國內外的建筑爆破拆除粉塵治理措施的關鍵幾乎都是灑水抑塵爆破前，預先清理殘渣積土、淋濕地面、預濕墻體、層面敷水袋、樓面蓄水、建筑外設壓力噴水系統、搭設防塵排柵、直升飛機投水彈等。雖然這些措施效果也比較明顯。但爆破拆除粉塵治理工作仍存在以下問題(1)對爆破拆除粉塵治理的基礎工作缺乏研究。這些工作涉及對爆破拆除介質的認識，爆破拆除粉塵的特性等多方面。
(2)現有治理措施的研究深度不夠。以現在廣泛采用的灑水抑塵法為例大家都知灑水能抑塵，但對灑水抑塵機理，被爆體的吸水特性，被爆體的含水量與產塵量的關系等一無所知。
(3)治理措施單一。在粉塵治理中，各單位所用的降塵措施，萬變不離其宗，幾乎是逢爆(拆)必水，而無其它配套措施。
當前，在空氣凈化領域，防塵與除塵理論和技術比較完善。在工程領域，化學抑塵技術被認為是近40年來比較新穎和有效的粉塵治理方法之一，其實質是運用化學改性技術加速粉塵的凝并、固結，從而加速粉塵沉降，減少甚至消除粉塵飛揚的機會。該方法自出現以來一直得到不斷的創新與發展。國內外學者對化學濕潤劑抑塵機理都進行了廣泛的研究，取得了顯著的進展，不少成果還申請了專利。20世紀90年代以來，有關化學抑塵劑的研究成果不斷出現，呈增長趨勢，涉及的領域也不斷深入和拓寬。
鑒于對爆破拆除中的粉塵產生特點的研究，本發明在引入化學抑塵措施的基礎上，利用化學方法制備抑塵效果更佳的泡沫粘塵劑，必將豐富爆破拆除降塵手段，使爆破拆除化學抑塵措施更加完善，爆破拆除粉塵治理效果更顯著。
發明內容
本發明的目的在于提供一種泡沫粘塵劑，利用化學手段使其產生的泡沫能夠豐富、持久，以充分接觸并捕捉粉塵，有效降低建筑物爆破中的粉塵污染。
本發明的技術方案為提供一種泡沫粘塵劑，它由以下重量百分比的原料制備發泡劑10～40％、穩泡潤濕劑4～25％，余量為水。
所述泡沫粘塵劑優選由以下重量百分比的原料制備發泡劑15～30％、穩泡潤濕劑5～15％、余量為水。
所述發泡劑選自脂肪酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪酰胺琥珀酸單脂二鈉鹽、咪唑啉或甜菜堿中的一種或兩種以上混合物。
所述穩泡潤濕劑選自聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基纖維素、尿素、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、磺原膠、甘露糖醛酸、2-羥丙基丁醚、乙二醇、月桂醇、二乙二醇二甲醚、仲一十七烷基硫酸鈉或水溶性偏磷酸銨鹽中的一種或兩種以上混合物。
所述水為去離子水。
本發明還提供一種所述泡沫粘塵劑的制備方法，包括以下步驟1)將所述穩泡潤濕劑原料總量的50～100％溶于所述水原料總量的9～50％的水中，在50～70℃下制備水溶膠備用；2)將所述重量百分比的發泡劑溶于所述水原料總量中剩余的水，并加入步驟1)制備的水溶膠，在50～70℃下混合均勻；再加入剩余量的所述穩泡潤濕劑原料，混合均勻。
本發明還提供一種所述泡沫粘塵劑在建筑物爆破降塵中的應用。
所述應用是將本發明泡沫粘塵劑與水混合后，在-10℃～35℃的環境溫度下，于爆破前30分鐘在待爆破建筑物周圍盡可能制造泡沫。其中，泡沫粘塵劑與水混合的重量比是泡沫粘塵劑∶水為3～10∶97～90；制造泡沫可以通過人工或常規的發泡設備，如攪拌器材、空壓機、輸氣管、發泡器等制造。
一般對于高于6層的高層建筑，泡沫粘塵劑(重量)用量的計算方法是m(a+b×2)/n；對于其他較低建筑，用量約等于m(c+b×2)/n。其中，a為爆破樓每層的總體積，b為樓房坍塌場地面積，c為被爆破樓房的總體積，0.03≤m≤0.1，500≤n≤1500。
利用本發明泡沫粘塵劑產生的泡沫的龐大的總體積和總面積，能夠增加泡沫液和塵粒的接觸面和附著力，增加粉塵和捕塵泡沫接觸的機會，對粉塵源進行覆蓋，隔斷粉塵的傳播和擴散通道，從而能夠達到顯著降塵的目的。本發明泡沫粘塵劑的主要成分及其復配產物無毒，易溶于水，容易獲得且相對廉價、經濟。其產生的泡沫具有低密度、大表面積、穩定等特點。
與現有技術相比，本發明的泡沫粘塵劑具有以下優點1.本發明產生的泡沫的毒性等指標均滿足國家環保要求，可以實現無毒、無害，也不會對環境造成第二次環境污染。經2006年09月30日國家洗滌用品質量監督檢驗中心(太原)T06029檢驗報告確認本發明產品的表面活性劑生物降解度為93％；經2006年09月10日江蘇省疾病預防控制中心急性經口毒性實驗檢驗報告(毒)20060398確認本發明產品經口半數致死量(LD50)值均大于5000mg/kg，屬于實際無毒級。
2.用本發明的泡沫粘塵劑可在短時間內制造出總體積達幾萬甚至十幾萬立方米的大量泡沫。
3.本發明泡沫粘塵劑制造的泡沫持續時間長。從大量泡沫形成到泡沫完全消失的時間可以超過6至10個小時。
4.本發明的泡沫粘塵劑可以實現大量泡沫堆積高度超高。現有技術中泡沫的堆積高度一般不超過半米，且多為液泡共存物。本發明制造的大量泡沫可將泡沫高度堆高至4～10米。
效果實驗實驗1.
為了驗證本發明泡沫粘塵劑的發泡效果，我們進行了如下實驗我們在實驗室中(實驗時室溫24℃，空氣相對濕度60％)，配制出三種試劑不同濃度的溶液，在帶有刻度的量杯中用攪動法使其產生泡沫，攪動時間均為10分鐘，記下其發泡情況，其結果見表1。表中實施例1制備的泡沫粘塵劑簡稱為試劑1，實施例2制備的泡沫粘塵劑簡稱為試劑2，市場購得的YEGZ3型高倍泡沫滅火劑簡稱為試劑3。
表1.發泡高度比較實驗
由表1可知，本發明實施例1和2的泡沫粘塵劑發泡高度顯著優于常規的發泡試劑。此外，通過觀察其泡沫持續時間，發現試劑1的泡沫完全消失時間為6.5小時；試劑2的泡沫完全消失時間為5小時40分鐘；試劑3的泡沫完全消失時間為55分鐘。上述結果充分體現出本發明的泡沫粘塵劑在發泡規格和泡沫持續時間等各方面都具有顯著優勢，因此本發明的泡沫粘塵劑能夠實現發泡豐富、泡沫持久的發明目的。
實驗2.
為了進一步確定本發明泡沫粘塵劑的降塵效果，我們在實驗室中(實驗時室溫24℃，空氣相對濕度60％)設計了如附圖1所示的實驗裝置。
測定方法是在發塵裝置2內裝入爆破現場收集到的積塵，在發塵的同時，開動風機1將這些塵吹出，不經過處理，或經過注入泡沫或灑水處理點3的處理，在采樣點4布置采樣器，測量在相同的發塵量情況下，采用實施例1泡沫降塵、灑水降塵和不采取任何措施三種情況下，采樣點的降塵量，然后進行比較。此項試驗共進行了4次，實驗結果見表2。
表2.降塵效果測定值
從表2的實驗結果可以看出，本發明泡沫粘塵劑的降塵效率明顯高于灑水降塵。灑水降塵的效率不超過60％，而本發明泡沫粘塵劑的效率均為83％以上。由此結果，可以體現本發明泡沫粘塵劑的良好降塵效果，能夠達到本發明的有效降低建筑物爆破中粉塵污染的目的。
圖1是本發明泡沫粘塵劑降塵效果實驗裝置示意圖。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發明技術方案作具體描述，但本發明并不限于以下的描述內容。
實施例1.制備實施例a)將200g的去離子水打入1#反應釜中，加溫至60℃后啟動攪拌器，將20g磺原膠、30g甘露糖醛酸緩慢施加到反應釜中，加完后，繼續攪拌1小時，待水溶膠溶勻后可停止攪拌，制得水溶膠待用。
b)在2#反應釜中加入800g去離子水，將300g甜菜堿發泡劑投入到反應釜中，啟動攪拌器，同時將步驟a)配好的水溶膠施加到2#反應釜中，待攪拌均勻后，按次序分別投入15g尿素、20g水溶性偏磷酸銨，打開蒸氣閥，加溫至60℃，即制得本發明泡沫粘塵劑的原液。
使用時，可將上述泡沫粘塵劑的原液與水按照5％的原液，95％水的比例進行充分的攪拌混合，制成泡沫粘塵劑與水的混合液，此時水溫應不低于-4℃。
實施例2.制備實施例a)將100g的去離子水打入1#反應釜中，加溫至70℃后啟動攪拌器，將10g月桂醇、40g二乙二醇二甲醚緩慢施加到反應釜中，加完后，繼續攪拌1小時，待水溶膠溶勻后可停止攪拌，制得水溶膠待用。
b)在2#反應釜中加入900g去離子水，將200g脂肪醇硫酸鈉發泡劑投入到反應釜中，啟動攪拌器，同時將步驟a)配好的水溶膠施加到2#反應釜中，待攪拌均勻后，即制得本發明泡沫粘塵劑的原液。
使用時，可將上述泡沫粘塵劑的原液與水按照5％的原液，95％水的比例進行充分的攪拌混合，制成泡沫粘塵劑與水的混合液，此時水溫應不低于-4℃。
實施例3.制備實施例a)將200g的去離子水打入1#反應釜中，加溫至60℃后啟動攪拌器，將25g磺原膠、25g甘露糖醛酸緩慢施加到反應釜中，加完后，繼續攪拌1小時，待水溶膠溶勻后可停止攪拌，制得水溶膠待用。
b)在2#反應釜中加入900g去離子水，將250g咪唑啉發泡劑投入到反應釜中，啟動攪拌器，同時將步驟a)配好的水溶膠施加到2#反應釜中，待攪拌均勻后，按次序分別投入15g甘露糖醛酸、25g尿素，打開蒸氣閥，加溫至50℃，即制得本發明泡沫粘塵劑的原液。
使用時，可將上述泡沫粘塵劑的原液與水按照5％的原液，95％水的比例進行充分的攪拌混合，制成泡沫粘塵劑與水的混合液，此時水溫應不低于-10℃。
實施例4.制備實施例a)將200g的去離子水打入1#反應釜中，加溫至60℃后啟動攪拌器，將20g聚乙烯醇、30g十二烷基苯磺酸鈉緩慢施加到反應釜中，加完后，繼續攪拌1小時，待水溶膠溶勻后可停止攪拌，制得水溶膠待用。
b)在2#反應釜中加入800g去離子水，將150g甜菜堿100g脂肪酸鈉投入到反應釜中，啟動攪拌器，同時將步驟a)配好的水溶膠施加到2#反應釜中，待攪拌均勻后，按次序分別投入30g尿素、20g水溶性偏磷酸銨，打開蒸氣閥，加溫至60℃，即制得本發明泡沫粘塵劑的原液。
使用時，可將上述泡沫粘塵劑的原液與水按照5％的原液，95％水的比例進行充分的攪拌混合，制成泡沫粘塵劑與水的混合液，此時水溫應不低于-4℃。
實施例5.制備實施例a)將500g的去離子水打入1#反應釜中，加溫至60℃后啟動攪拌器，將100g甲基纖維素、150g羥丙基纖維素緩慢施加到反應釜中，加完后，繼續攪拌1小時，待水溶膠溶勻后可停止攪拌，制得水溶膠待用。
b)在2#反應釜中加入500g去離子水，將100g脂肪醇硫酸鈉和100g脂肪酰胺琥珀酸單脂二鈉鹽投入到反應釜中，啟動攪拌器，同時將步驟a)配好的水溶膠施加到2#反應釜中，待攪拌均勻后，按次序分別投入100g尿素、50g水溶性偏磷酸銨，打開蒸氣閥，加溫至60℃，即制得本發明泡沫粘塵劑的原液。
使用時，可將上述泡沫粘塵劑的原液與水按照5％的原液，95％水的比例進行充分的攪拌混合，制成泡沫粘塵劑與水的混合液，此時水溫應不低于-4℃。
權利要求
1.一種泡沫粘塵劑，其特征在于它由以下重量百分比的原料制備發泡劑10～40％、穩泡潤濕劑4～25％，余量為水。
2.權利要求1所述的泡沫粘塵劑，其特征在于它由以下重量百分比的原料制備發泡劑15～30％、穩泡潤濕劑5～15％、余量為水。
3.權利要求1或2所述的任意泡沫粘塵劑，其特征在于所述發泡劑選自脂肪酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪酰胺琥珀酸單脂二鈉鹽、咪唑啉或甜菜堿中的一種或兩種以上混合物。
4.權利要求1所述的泡沫粘塵劑，其特征在于所述穩泡潤濕劑選自聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基纖維素、尿素、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、磺原膠、甘露糖醛酸、2-羥丙基丁醚、乙二醇、月桂醇、二乙二醇二甲醚、仲一十七烷基硫酸鈉或水溶性偏磷酸銨鹽中的一種或兩種以上混合物。
5.權利要求1所述的泡沫粘塵劑，其特征在于所述水為去離子水。
6.一種權利要求1所述泡沫粘塵劑的制備方法，包括以下步驟1)將所述穩泡潤濕劑原料總量的50～100％溶于所述水原料總量的9～50％的水中，在50～70℃下制備水溶膠備用；2)將所述重量百分比的發泡劑溶于所述水原料總量中剩余的水，并加入步驟1)制備的水溶膠，在50～70℃下混合均勻；再加入剩余量的所述穩泡潤濕劑原料，混合均勻。
7.一種權利要求1所述泡沫粘塵劑在建筑物爆破降塵中的應用。
8.權利要求7所述的泡沫粘塵劑在建筑物爆破降塵中的應用，其特征在于將所述泡沫粘塵劑與水混合后，在-10℃～35℃的環境溫度下，于爆破前30分鐘在待爆破建筑物周圍盡可能制造泡沫。
9.權利要求8所述的泡沫粘塵劑在建筑物爆破降塵中的應用，其特征在于所述泡沫粘塵劑與水混合的重量比是泡沫粘塵劑∶水為3～10∶97～90。
全文摘要
本發明提供一種泡沫粘塵劑，由以下重量百分比的原料制備發泡劑10～40％、穩泡潤濕劑4～25％，余量為水。本發明的泡沫粘塵劑的主要成分及其復配產物無毒，易溶于水，容易獲得且相對廉價、經濟，其產生的泡沫具有低密度、大表面積、穩定等特點，能夠顯著降低粉塵和噪音污染。本發明還提供所述泡沫粘塵劑的制備方法和在建筑物爆破中的應用。
文檔編號C09K3/22GK101067076SQ20071012306
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者潘德順, 鄭炳旭, 馬天元, 李戰軍 申請人:潘德順, 鄭炳旭