一种抑尘剂、抑尘胶溶液及其制备方法与应用与流程

本发明涉及抑尘，尤其涉及一种抑尘剂、抑尘胶溶液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、各类施工作业场所，如煤矿、隧道、道路等，都面临着严重的粉尘污染问题，对工人的健康和生产构成威胁。在隧道施工、采煤、道路施工、加工和运输等过程中，以及地铁和建筑物等施工空间，都会产生大量粉尘，导致作业场所的粉尘浓度急剧增加。其中，可吸入颗粒物pm10(空气动力学当量尺寸小于10微米)是尘肺病的主要原因。此外，一旦粉尘浓度达到一定水平，还可能引发爆炸，造成严重的群体伤亡。其中，由于煤尘的疏水性，与其他粉尘来源相比，煤尘更难被湿化和抑制。目前，煤矿通常采取通风、喷雾等降尘措施，其中喷雾技术占比超过95％。然而，由于粉尘等难以湿化，喷雾后很快蒸发，失去抑尘效果。这不仅导致了水资源的浪费，还耗费大量时间和精力。

2、现阶段，为了有效地抑制粉尘飞扬，化学抑尘剂被提出并广泛应用。化学抑尘剂是一种用于抑制粉尘扩散的化学物质，在煤矿、隧道、道路等施工作业场所被广泛应用，以减少粉尘对工人健康和生产的威胁。目前常用的化学抑尘剂包括：硅油类抑尘剂、有机抑尘剂、聚合物抑尘剂、磷酸盐类抑尘剂、硬脂酸盐类抑尘剂和聚合物乳液类抑尘剂。其优点包括高效抑尘效果、持久性较好以及水资源消耗较少，同时提高了作业效率并延长了设备寿命。然而，上述化学抑尘剂在使用时，或多或少会在一定程度上对环境和工人健康产生风险。比如，聚合物抑尘剂、磷酸盐类抑尘剂可能对环境产生不良影响，特别是对土壤和水源可能造成污染，因此需要谨慎使用和管理，以避免环境污染。尽管化学抑尘剂的使用旨在保护工人健康，但化学成分的存在仍可能对工人产生潜在的健康风险。此外，相较于传统的通风方法，化学抑尘剂的成本较高，包括购买抑尘剂本身以及喷洒设备的投资，可能增加工程的成本。综合考虑这些因素，应综合评估化学抑尘剂的应用，采取措施减少其缺点可能带来的潜在问题，并确保其在粉尘控制中的有效性和可持续性。

3、因此，提供一种绿色、无毒、无味、成本低廉、方便生产、有效期长、便于作业实施并且符合环保要求的抑尘剂(尤其是煤尘)就成为本技术领域亟需要解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中化学抑尘剂的缺陷，本发明提供一种抑尘剂、抑尘胶溶液及其制备方法与应用，在保证抑尘综合性能的同时，还有效避免了有毒、有味或成本高昂的材料的引入。

2、为了实现本发明的上述目的，本发明的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明首先提供一种抑尘剂，包括大豆分离蛋白(spi)、卡拉胶(cg)、魔芋胶(kgm)和谷氨酰胺转氨酶(tg)，其中所述卡拉胶与魔芋胶的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0。

4、本发明发现，上述组分能够制得抑尘效果较好的抑尘剂，相较于传统化工抑尘剂，抑尘效果更好、渗透固结效能更高且固结硬度更强。且上述所用材料均为天然绿色可再生高分子材料，具有良好的生物相容性和环境友好性，在自然界中可完全降解，无二次污染，适用于露天矿山、隧道及道路地表扬尘等各类裸露地面场所。

5、本发明中，所述卡拉胶可以选择κ-型、ι-型、λ-型、γ-型、ν-型、ξ-型和μ-型中的一种或几种。

6、进一步地，所述魔芋胶粘度为25000～35000cps，粘度峰值时间小于1h，粒度为100～250目。

7、作为优选，所述的抑尘剂包括以下重量份组分：

8、

9、作为优选，所述卡拉胶和魔芋胶的质量比为(1～2)：(1～2)。

10、本发明发现，卡拉胶会影响大豆分离蛋白凝胶速率及凝胶强度，影响抑尘剂的渗透时长及抑尘层硬度，魔芋胶会影响大豆分离蛋白凝胶后的强度，当卡拉胶和魔芋胶在上述用量关系下能够获得渗透时长及凝胶后的抑尘层硬度符合生产需求的抑尘剂及抑胶溶液。

11、作为优选，所述卡拉胶和魔芋胶的混合物与所述大豆分离蛋白的质量比为1：(1～3)。

12、第二方面，本发明提供所述的抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

13、1)将大豆分离蛋白与水进行混合，配制成大豆分离蛋白分散液；

14、2)在85～95℃下将所述大豆分离蛋白分散液与卡拉胶、魔芋胶混合，保温15～25min，反应得到复合分散液；

15、3)在室温下将所述复合分散液与谷氨酰胺转氨酶混合，而后在30～50℃下反应，得到交联蛋白溶液；

16、4)反应结束后，将所述交联蛋白溶液进行灭活，而后进行降温、干燥，即得所述抑制剂。

17、本发明中，步骤2)中的操作条件能够实现蛋白质与多糖之间的共价结合，得到糖基化大豆分离蛋白(spi/cg/kgm)溶液。步骤3)的操作条件能够促进谷氨酰胺转氨酶(tg)与蛋白质的分子内和分子间发生交联，形成交联蛋白。

18、在具体实施过程中，本领域技术人员能够根据需要将所述抑制剂进行研磨等操作。

19、作为优选，在步骤2)前，先将所述大豆分离蛋白分散液的ph调节为6.5～7.5。

20、作为本发明的一种优选技术方案，所述抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

21、(1)室温下，将spi与超纯水混合配制成8～12％(mv)spi分散液，通过氢氧化钠(naoh)和盐酸(hcl)将溶液的ph值调节至6.5～7.5；而后将调节ph后的spi分散液进行超声处理，低温保存备用。

22、优选地，超声处理时用直径为0.636cm的超声波探头深入大豆蛋白溶液表面1～2cm来处理spi分散液，超声功率为400w，超声时间10min，并放置于4℃冰箱中备用。

23、(2)将所述spi分散液加热至85～95℃，加入卡拉胶(cg)及魔芋胶(kgm)，超声处理使其混合均匀，将获得的复合分散液置于85-95℃温度下保温20min，得到spi/cg/kgm溶液。

24、(3)将所述spi/cg/kgm溶液冷却至室温，并加入谷氨酰胺转氨酶(tg)。然后，将反应物置于30～50℃的水浴中反应，得到交联蛋白。

25、(4)反应结束后，将所述交联蛋白进行灭活，而后进行降温、干燥和研磨，即得所述抑制剂。

26、优选地，将所述交联蛋白置于100℃的水浴中灭活10分钟，然后立即放入冰浴中，完成tg-spi/cg/kgm的制备；而后将上述溶液进行真空干燥，并将干燥得到的固体研磨成粉末。

27、第三方面，本发明提供一种抑尘胶溶液，包括如下重量份组分：

28、

29、

30、作为本发明的一种优选技术方案，所述抑尘胶溶液包括如下重量份组分：

31、

32、进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述抑尘胶溶液包括如下重量份组分：

33、

34、第四方面，本发明进一步提供给所述抑尘剂或所述抑尘胶溶液在抑尘方面的应用。

35、作为优选，所述抑尘剂的使用方法包括：将所述抑尘剂与十二烷基硫酸钠和水进行混合，得到抑尘胶溶液，而后将所述抑尘胶溶液喷洒至地面。

36、作为优选，所述抑尘胶溶液的喷洒用量为1～5l/m3。

37、基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：

38、本发明提供一种抑尘剂、抑尘胶溶液及其制备方法与应用，相较于传统化工抑尘剂，抑尘效果更好、渗透固结效能更高且固结硬度更强。同时，上述所用材料均为天然绿色可再生高分子材料，具有良好的生物相容性和环境友好性，在自然界中可完全降解，无二次污染，适用于露天矿山、隧道及道路地表扬尘等各类裸露地面场所。