專(zhuān)利名稱(chēng)：用于抑制粉塵的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于抑制短時(shí)粉塵排放的組合物，以及通過(guò)應(yīng)用含表面活性劑、潤(rùn)濕劑和丙烯酸共聚物的水溶液來(lái)抑制粉塵排放的方法。本發(fā)明的組合物有效用于潤(rùn)濕、滲透和改善顆粒粘結(jié)和減少水的蒸發(fā)。它們也可用作氣載粉塵的降低劑(knockdown agent)，和用于最小化土壤和粉塵侵蝕，從道路及塊狀固體的吹塵和損失，控制煤塵，礦物浮選法，廢物管理應(yīng)用和作為粘合劑。
背景技術(shù)：
粉塵的散播在許多環(huán)境中造成安全、健康和環(huán)境問(wèn)題。已知吸入性(最高達(dá)30μ)和呼吸性(最高達(dá)10μ)的粉塵顆粒污染食物和水，并且當(dāng)吸入時(shí)，可造成嚴(yán)重的呼吸疾病。在其他情況中，煤塵的存在有可能造成自燃。在產(chǎn)生煙、塵、灰和其他顆粒性物質(zhì)的其他采礦、化學(xué)、鋼鐵和廢品工業(yè)中也有類(lèi)似的顧慮。在筑路和通過(guò)火車(chē)或卡車(chē)運(yùn)輸煤炭或粉碎礦物的過(guò)程中也有粉塵排放的問(wèn)題。
減少粉塵的通常方法是用固定或移動(dòng)加壓的噴淋系統(tǒng)、重力自動(dòng)進(jìn)料分布或通過(guò)水炮來(lái)進(jìn)行噴水。水罐車(chē)常用于例如礦山運(yùn)輸?shù)缆?、采石?chǎng)通路、筑路工地、未封路以及其他類(lèi)型的產(chǎn)生粉塵區(qū)的交通中。使用噴水的主要問(wèn)題在于，取決于環(huán)境條件，粉塵中僅在短時(shí)期內(nèi)得到控制。在筑路過(guò)程中尤其如此，必須以高達(dá)每小時(shí)或更短的頻率不斷重復(fù)使用噴水以有效控制粉塵。即使這樣，減少粉塵的效果依然差，并且需要便利取水，這在干旱條件下是尤其困難的。
目前已采用多種方法來(lái)減少抑制粉塵劑和粉塵散播。經(jīng)常在噴水中引入吸濕性的鹽例如氯化鈣或氯化鎂，目的在于在粉塵表面上保持濕氣，但是由于鹽的高使用速率、濕氣清除性和設(shè)備的腐蝕，該方法常常是不利的。油或油基乳液、松脂妥爾油、和作為造紙廠(chǎng)副產(chǎn)品的木素磺酸鹽已用于粉塵控制目的。參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利4,417,992，其公開(kāi)了使用包括輕質(zhì)石蠟溶劑、水和交聯(lián)聚合物的含油乳液來(lái)控制粉塵。美國(guó)專(zhuān)利4,746,543公開(kāi)了使用含水溶性丙烯酸聚合物和水溶性非離子二醇類(lèi)聚合物和磺酸酯非離子表面活性劑及共活性劑的混合物的水溶液作為粉塵控制劑。美國(guó)專(zhuān)利4,594,268公開(kāi)了使用甲基丙烯酸酯的水乳液作為粉塵控制劑。美國(guó)專(zhuān)利5,194,174公開(kāi)了使用包括聚乙烯醇和硼酸的非粘性水基溶液來(lái)抑制粉塵。美國(guó)專(zhuān)利4,801,635公開(kāi)了水溶性陰離子丙烯酸聚合物與在水性介質(zhì)中的水溶性非離子二醇類(lèi)聚合物以及磺酸酯表面活性劑的組合來(lái)控制粉塵向環(huán)境中的排放。美國(guó)專(zhuān)利5,256,444描述了通過(guò)應(yīng)用水溶性陽(yáng)離子聚合物溶液和起泡劑來(lái)控制短時(shí)粉塵排放。歐洲專(zhuān)利0 134 106描述了通過(guò)應(yīng)用丙烯酸均聚物和共聚物和包括表面活性劑與潤(rùn)濕劑的多堿鹽的水乳液，用于處理干燥粉塵土壤表面并穩(wěn)定表面土壤的組合物。
雖然已有多種抑制粉塵組合物和方法，但是仍需要新的、改進(jìn)的或至少是可替換的抑制粉塵組合物，用來(lái)在筑路、廢物控制、采礦、運(yùn)輸及相關(guān)工業(yè)中減少氣載粉塵并控制短時(shí)粉塵排放。例如，筑路公司經(jīng)?；謴?fù)使用簡(jiǎn)單但通常低效的噴水，而不用具有持久粉塵控制效果的含水抑制劑組合物。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及新型的、改進(jìn)的或至少是可替換的方法和組合物，其適于控制從塊狀、顆?；蚍蹱罟腆w的短時(shí)粉塵排放。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于抑制粉塵的濃縮物，其包括(a)陰離子表面活性劑；(b)脂肪酸烷基酯；和
(c)丙烯酸基共聚物乳液。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種抑制粉塵方法，包括使產(chǎn)生固體顆粒粉塵的物質(zhì)與抑制粉塵量的處理組合物相接觸，所述處理組合物包括用水稀釋的本發(fā)明的濃縮物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于抑制粉塵的處理組合物，其包括用水稀釋的本發(fā)明的濃縮物。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明的組合物可用作氣載粉塵的降低劑，用于最小化土壤和粉塵侵蝕，從道路及塊狀固體的吹塵和損失，控制煤塵，礦物浮選法，廢物管理應(yīng)用和作為粘合劑。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了脂肪酸烷基酯在用于改善丙烯酸基共聚物乳液的短時(shí)抑制粉塵或降低性能中的用途。
本發(fā)明的這些和其他方面從隨后的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中是顯而易見(jiàn)的。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，所述抑制粉塵濃縮物適于道路、地下通道、明挖礦上的、礦物儲(chǔ)備堆上的粉塵，控制包含在開(kāi)放運(yùn)輸車(chē)內(nèi)的碎煤和礦物堆的表面以及其他具有易起塵的細(xì)分顆粒的表面的粉塵及風(fēng)蝕。
本發(fā)明的處理組合物有效用于產(chǎn)生土壤顆粒粘結(jié)和減少氣載粉塵。該組合物進(jìn)一步用于潤(rùn)濕、滲透和改善土壤顆粒聚集，并降低水從這樣處理的土壤和顆粒中蒸發(fā)。在例如地下采礦操作、運(yùn)輸?shù)缆?、地上傳輸交換區(qū)、采石場(chǎng)、筑路操作、料堆、料尖和垃圾堆這樣的地點(diǎn)，這些性質(zhì)協(xié)助抑制粉塵。
本發(fā)明的抑制粉塵組合物出人意料地顯示陰離子表面活性劑、脂肪酸烷基酯和丙烯酸基共聚物乳液之間的良好的協(xié)同作用。該組合物的效果超過(guò)了已知抑制劑的潤(rùn)濕、滲透、持久性和控制性。
本發(fā)明所用的陰離子表面活性劑典型地是具有長(zhǎng)的疏水性“尾”和帶負(fù)電荷的“頭”的長(zhǎng)鏈分子。這些表面活性劑廣為使用是因?yàn)樗鼈兞己玫钠鹉浴⑶鍧嵭院捅砻婊钚?。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，磺化表面活性劑優(yōu)選是脂肪族單磺化或多磺化的脂肪酸，其表面張力值低于30 dynes/cm。
優(yōu)選脂肪族單磺化或多磺化的脂肪酸，例如在脂肪酸脂族鏈中含有8-20個(gè)，更優(yōu)選8-16個(gè)碳原子的那些。可用于磺化脂肪酸的烷基的例子包括辛基、壬基、癸基、十二烷基(月桂基)、二十烷基、二十一烷基(nicosyl)、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基。可用的烷?；巧鲜瞿切┑膯尾伙柡皖?lèi)似物，即，辛烯基、壬烯基等。
優(yōu)選鏈烷醇胺和鏈烷醇酰胺磺化脂肪酸，例如含C1-C10烷基的那些。這些化合物是脂族脂肪酸和羥基烷基胺的縮合產(chǎn)物。鏈烷醇胺和鏈烷醇酰胺磺化脂肪酸的參考示例包括單-、二-和三-鏈烷醇胺和鏈烷醇酰胺縮合物。脂肪酸二乙醇酰胺和二乙醇胺是廣泛通用的表面活性劑。這些復(fù)合物的脂肪酸組分的例子包括蓖麻油酸、月桂酸、罌酸、妥爾油、可可、油酸、硬脂酸、癸酸和異硬脂酸(isosteric acid)，所有這些均描述于Kirk-Othmer Encyclepedia of Chemical Technology 3rdEdition，Volume 22，Table 24，在此全文引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，最優(yōu)選的磺化脂肪酸是可商購(gòu)的月桂基硫酸乙醇胺，特別是月桂基硫酸二乙醇胺。
脂肪酸月桂基硫酸乙醇胺，以及其他磺化脂肪酸表面活性劑，由于它們的表面活性及清潔性而是有用的。但并不是證明所有的硫酸酯表面活性劑在本發(fā)明的組合物國(guó)都是非常有效的。其他表面活性劑例如乙氧基化十二烷基苯磺酸酯和二辛基硫代琥珀酸表面活性劑，雖然對(duì)降低表面張力和改善潤(rùn)濕和向土壤顆粒的滲透，但是已發(fā)現(xiàn)由于凝結(jié)而不與聚乙烯丙烯酸乳液共聚物特別相容。
脂肪酸烷基酯用于為本發(fā)明的處理組合物提供低的表面張力。本發(fā)明優(yōu)選的酯是源自玉米和大豆的乳酸酯和豆油脂肪酸酯。可參考Vertec Biosolvents生產(chǎn)的以商標(biāo)名Vertec Gold銷(xiāo)售的天然乳酸乙酯/豆油脂肪酸甲酯混合物。該脂肪酸烷基酯混合物是由源自玉米的乳酸乙酯和源自豆油的豆油脂肪酸甲酯的混合物生產(chǎn)的。該酯類(lèi)混合物具有低粘度(5cp)、低表面張力(21.1 dynes & 0.1％sln)，并且用作脫脂應(yīng)用和清除涂鴉中的溶劑。其也配制以與其他產(chǎn)品例如洗手劑、除墨劑和脫漆劑共混。該酯類(lèi)混合物降低處理組合物的表面張力，以改善潤(rùn)濕和滲透，減少蒸發(fā)(因?yàn)槭怯突?，降低粘度以改善傾泄和混合，降低表面活性劑的過(guò)度起泡，并且據(jù)信與丙烯酸共聚物形成原纖以在較低的應(yīng)用濃度下改善固體顆粒粘結(jié)。另外，該烷基酯由于其源自天然而被USB(United Soybean Board)認(rèn)可為生物能的天然衍生物，用于清潔和粘合功能。
雖然特別優(yōu)選天然乳酸乙酯/豆油脂肪酸甲酯混合物，但是應(yīng)理解其他這類(lèi)天然或合成的脂肪酸烷基酯及其混合物可用于本發(fā)明的處理組合物和方法。脂肪酸酯典型地是C8-C18酸的甲基酯，其通常用作用于金屬切割流體、高溫研磨和瓷釉涂鴉的清除的潤(rùn)滑劑。乳酸酯通常用作硝化纖維、醋酸纖維素、樹(shù)脂、油漆、涂料和清漆的溶劑。所述復(fù)合物的表面張力優(yōu)選低于30dynes/cm，更優(yōu)選為約23dynes/cm。
已知丙烯酸基共聚物用于土壤穩(wěn)定、抑制粉塵和再植被項(xiàng)目的用途。典型地，丙烯酸聚合物是作為水性共聚物乳液混合，并在使用前用水稀釋至預(yù)定的固體含量。該乳液共聚物可用于涂覆土壤和沙，當(dāng)以足夠的濃度使用時(shí)以清晰柔軟的膜或外皮將顆粒粘結(jié)在一起。該屏障通過(guò)例如由風(fēng)或水造成的移動(dòng)，來(lái)幫助防止土壤的侵蝕和短時(shí)粉塵排放。該丙烯酸共聚物還傾向于降低土壤表面上的濕氣蒸發(fā)。一旦干燥，該復(fù)合物產(chǎn)生疏水性屏障，以鎖定土地中存在和共施用的混氣，因而降低進(jìn)一步應(yīng)用的頻率、量和需求。
本發(fā)明所用的丙烯酸基共聚物包括為丙烯酸和一種或多種不飽和脂族羧酸或可與丙烯酸共聚的不飽和化合物的那些，所述不飽和脂族羧酸例如2-氯代丙烯酸、2-溴代丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯酸、中康酸等，所述可與丙烯酸共聚的不飽和化合物例如丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、衣康酸甲酯、苯乙烯、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯等。適用于本發(fā)明的處理組合物的聚乙烯丙烯酸共聚物可從多種渠道獲得，包括ReclamareCompany，Seattle，USA供應(yīng)的作為MARLOC銷(xiāo)售的那種。該聚乙烯丙烯酸共聚物當(dāng)在光、熱或催化劑的存在下聚合時(shí)，具有不可逆的彈性體特性。
另一種非常優(yōu)選的丙烯酸共聚物是ACROCRYL，由NuplexIndustries Australia供應(yīng)的一種苯乙烯丙烯酸共聚物乳液。已發(fā)現(xiàn)采用ACROCRYL制備的本發(fā)明的組合物顯示了尤其在約40-50℃下的較高溫度穩(wěn)定性，從而協(xié)助濃縮物的儲(chǔ)存以及稀釋后的應(yīng)用。
本發(fā)明的處理組合物設(shè)計(jì)為以較低濃度應(yīng)用丙烯酸共聚物粘合劑。本發(fā)明的組合物迄今是未知的，并且與先前已知的用于抑制粉塵的聚合物乳液相比，其所獲得的優(yōu)點(diǎn)是出人意料的。該組合物一經(jīng)應(yīng)用可滲透表面，阻止蒸發(fā)并保存濕氣。
改善本發(fā)明制劑的穩(wěn)定性、可操作性和表面活性的其他試劑可以引入濃縮物中。例如，可以引入稠化劑例如親水性聚糖，以輔助產(chǎn)品在低濃度下的穩(wěn)定性，并且參與土壤或粉塵顆粒粘結(jié)的有效性。親水性聚糖是本領(lǐng)域熟知的，可具體提及黃原膠例如由CP Kelco生產(chǎn)的Kelzan。
黃原膠進(jìn)一步提供了有用的性質(zhì)，例如增稠、發(fā)酵穩(wěn)定、懸浮能力、流動(dòng)控制、泡沫穩(wěn)定、涂層和薄膜的形成以及原本質(zhì)量及改性。親水性聚糖可以任意形式使用，例如作為從發(fā)酵肉湯中分離的，或作為重組干燥產(chǎn)物。
還可向本發(fā)明的處理組合物和濃縮物中引入其他的土壤潤(rùn)濕劑。代表性的土壤潤(rùn)濕劑包括非離子表面活性劑，例如乙氧基化的烷基苯酚和聚環(huán)氧乙烷單月桂酸酯。
保濕劑例如氯化鎂或氯化鈣可以配制入所述濃縮物和處理組合物中。這些氯化物一經(jīng)應(yīng)用于土壤或粉塵顆?；w，便幫助保持處理組合物中的濕氣。其他添加劑包括防腐劑、緩沖劑和pH調(diào)節(jié)劑、著色劑、配制劑等，若適合，可用于本發(fā)明的濃縮物。
所述處理組合物優(yōu)選作為濃縮物來(lái)提供，其在應(yīng)用前被稀釋。該濃縮物易溶于水，可通過(guò)控制性添加水流或通過(guò)加入大量水如一罐水，來(lái)稀釋?xiě)?yīng)用。處理組合物的濃度可為約0.01～20％，但是優(yōu)選如從0.05％到1.0％的低濃度，更優(yōu)選為從約0.1％溶液(1g/L水)到1.0％溶液(10g/L水)。用于稀釋本發(fā)明濃縮物的水可以是普通自來(lái)水、灰水、微咸(鹽水)水(例如來(lái)自礦井)或硬水(最高達(dá)30克令(grain)的CaCO3)。當(dāng)與單獨(dú)組分并列對(duì)比時(shí)，該組合物顯示了無(wú)以倫比的效率和協(xié)同性，并且特別是在優(yōu)選的約0.1％溶液的低濃度下更是如此。
所述濃縮物和經(jīng)稀釋的溶液是不可燃的，并且易被土壤微生物降解。然而與水或簡(jiǎn)單的抑制配方相比，所述的處理組合物和方法提供了有效的殘留或長(zhǎng)期的粉塵控制，從幾小時(shí)或一天(在低于0.1％的濃度下)到最高7天或更長(zhǎng)(在高于0.1％的濃度下)。
在野外試驗(yàn)中，當(dāng)在起塵道路上使用時(shí)，與僅用水相比，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的組合物提供3-4倍更多的濕氣保養(yǎng)。該結(jié)果表明，當(dāng)與在相同的應(yīng)用速率和暴露時(shí)間及條件下使用水相比時(shí)，本發(fā)明的組合物在0.2％的濃度下有效地減少77％的能呼吸性粉塵量和78％的吸入性粉塵量。
由于表面活性劑組合物的清潔作用，本發(fā)明的組合物也適于礦物浮選法，分離和礦物洗滌。
所述組合物也可用作種子發(fā)芽控制的粘合劑，其中種子被固定于它們的播種位置直至發(fā)芽。
應(yīng)當(dāng)理解，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的或能夠確認(rèn)的，根據(jù)所需的粉塵控制、所遇到的基體或土壤類(lèi)型等，可以監(jiān)控不同的濃度、應(yīng)用速率和方式、優(yōu)選的水的類(lèi)型、流速和噴嘴施用器的大小以及添加劑和稀釋劑。
現(xiàn)在將結(jié)合非限制性實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，該非限制性實(shí)施例僅為說(shuō)明性目的，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1.濃縮物本發(fā)明的抑制粉塵濃縮物通過(guò)所需的混合順序來(lái)制備，以避免結(jié)塊和凝結(jié)以及老化穩(wěn)定性。用陰離子表面活性劑(Gardinol DA)乳化脂肪酸烷基酯(Vertec Gold)至少30分鐘。然后向vortex中加入稠化劑(聚糖黃原膠)，以分散入乳化的酯和表面活性劑中至少30分鐘。一旦黃原膠潤(rùn)濕并膨脹，加入水以使分散體變稀。作為最后步驟，加入丙烯酸基共聚物(MARLOC或ACROCRYL)，以提供約40-55％的固體濃度，和約27-29dynes/cm的表面張力。最終的均化進(jìn)行最少一小時(shí)。下面表1給出了代表性的濃縮物
表1示例性的配方和范圍(wt.％)

2.處理組合物通過(guò)1/1,000的濃縮物與水稀釋來(lái)制備抑制粉塵組合物。通過(guò)將30ml整份的0.1％溶液加入到在開(kāi)口直徑為70mm的1L罐中的100g地表土，來(lái)評(píng)價(jià)處理組合物作為抑制粉塵劑的效率。同時(shí)制備對(duì)比實(shí)施例，并在相同的0.1％濃度下與每種單獨(dú)的組分進(jìn)行對(duì)比。
罐中裝有地表土，向其中加入處理組合物，然后在21℃的溫度和35％的相對(duì)濕度下，在8立方米通風(fēng)櫥中于高通風(fēng)下不受觸動(dòng)地暴露。蒸發(fā)36小時(shí)后，在60rpm下翻滾該罐30分鐘。
通過(guò)觀(guān)察餅碎裂為松散的土壤顆粒來(lái)評(píng)價(jià)處理組合物的效率。觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，對(duì)于包括聚乙烯丙烯酸共聚物(MARLOC)的各種成分，土餅在翻滾作用下碎裂為松散的粉末。該松散的粉末具有地表土的反向一致性(reversed consistency)，其在湍流下變得氣載。與之相較，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的處理組合物在60rpm下于30分鐘后仍保持餅的原狀。下面的表2給出了翻滾測(cè)試的結(jié)果。
表236小時(shí)蒸發(fā)后對(duì)比翻滾測(cè)試結(jié)果

已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的濃縮物和處理組合物在多種環(huán)境和條件下對(duì)抑制粉塵均有效。已發(fā)現(xiàn)處理組合物有效用于潤(rùn)濕，滲透和改善顆粒粘結(jié)以及減少水的蒸發(fā)。在例如地下采礦操作、運(yùn)輸?shù)缆?、地上傳輸交換區(qū)、采石場(chǎng)、筑路操作、料堆這樣的地點(diǎn)，所獲得的性質(zhì)協(xié)助抑制粉塵。處理組合物顯示了三種主要組分即陰離子表面活性劑、脂肪酸烷基酯和聚乙烯丙烯酸乳液共聚物強(qiáng)烈的協(xié)同作用。
用自來(lái)水以各種低濃度來(lái)稀釋含苯乙烯丙烯酸酯共聚物ACROCRYL的實(shí)施例6的濃縮物。低于30dynes/cm的表面張力值為基體提供了良好的潤(rùn)濕。與自來(lái)水(參照)約52dynes/cm的表面張力相比，從0.012到0.10范圍內(nèi)的所有較低濃度下，所得處理組合物的表面張力均低于30dynes/cm。組合物對(duì)水的較高濃度同樣具有遠(yuǎn)低于30dynes/cm，更優(yōu)選低于26dynes/cm的表面張力。也就是說(shuō)，即使在高稀釋(因此低濃度)下，濃縮物產(chǎn)物仍使處理組合物在稀釋后具有低于30dynes/cm的表面張力。因此，處理組合物顯示優(yōu)良的潤(rùn)濕能力。下面的表3給出了該結(jié)果。
表3得自實(shí)施例6的濃縮物在自來(lái)水中的低濃度處理組合物的表面張力研究(dynes/cm)

3.野外試驗(yàn)在Blue Mountains National Park，New Sough Wales，Australia的Nepean Gorge Lookout路具有一碎石路，其是藍(lán)銅锍和覆蓋粘土致密土壤的粉狀粉塵的混合物。路上的過(guò)往車(chē)輛是吸入性和呼吸性粉塵排放的主要來(lái)源。
Penrith City Council提供了一個(gè)7000升水車(chē)，其配備有淋水條、淋浴頭和由機(jī)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)的水炮。用水以及用水稀釋至2∶1,000(0.2％)的本發(fā)明的實(shí)施例6組合物，在約8-10L/m2的應(yīng)用速率和10km/h的卡車(chē)速度下，間隔10分鐘經(jīng)過(guò)6次，來(lái)進(jìn)行測(cè)試。在第2天和第3天，將應(yīng)用量分別減少為一半和四分之一。最后一次應(yīng)用后三天，以40-50km/h沿道路駕駛卡車(chē)10次，以產(chǎn)生用于收集的粉塵。
通過(guò)在7000升水車(chē)中稀釋14L濃縮物來(lái)就地制備抑制粉塵處理組合物。在駕駛卡車(chē)約200m后于正常攪動(dòng)后通過(guò)自混合完成(competed)了溶解。在低速下，突然的剎車(chē)動(dòng)作進(jìn)一步幫助混合。
罐中的樣品顯示了良好的混合，該組合物的pH為約7.1，表面張力為約28.5dynes/cm。
在應(yīng)用前一天，從未處理區(qū)域的輪胎印中取出干燥土壤。用撬棍將表面挖至約2.5cm深，將土壤收集到塑料小瓶中并密封用于濕度分析。在應(yīng)用水或經(jīng)稀釋的濃縮物后，以類(lèi)似方式在24、48和72小時(shí)以及10天時(shí)如上所述繼續(xù)取樣。天氣條件是晴朗至部分多云和陰天，輕風(fēng)至和風(fēng)，最高溫度為約25-32℃。
按照Australian Standards通過(guò)Coal Services Health EnvironmentalMonitoring進(jìn)行粉塵量的記錄用于觀(guān)察重力重量的增加。采用Duponnt空氣取樣泵將粉塵顆粒送入Cassella Cyclone監(jiān)測(cè)器(呼吸性粉塵)和IOM 25mm開(kāi)放面取樣器(吸入性粉塵)。
在標(biāo)準(zhǔn)條件下，使用強(qiáng)迫通風(fēng)在100C下，在24、48和72小時(shí)以及10天后對(duì)經(jīng)處理的和未處理的土壤進(jìn)行保濕性分析。下面的表4給出了結(jié)果表4保濕性分析(％平均濕度)

與僅用水相比，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的組合物對(duì)于保濕非常有效。24小時(shí)后觀(guān)察到2.8倍的改進(jìn)，48小時(shí)后2.9倍的改進(jìn)，72小時(shí)后顯著的4.3倍的改進(jìn)。甚至在10天后還觀(guān)察到相對(duì)于僅用水時(shí)約1.6倍的改進(jìn)。
這些結(jié)果說(shuō)明了本發(fā)明的組合物的顯著的抑制粉塵結(jié)果。表5給出了對(duì)于處理后3天(72小時(shí))土壤的起塵研究結(jié)果。
表5在72小時(shí)的起塵研究結(jié)果(mg/m3)

發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的組合物對(duì)于抑制吸入性和呼吸性粉塵的有效性比僅用水時(shí)高約1.7倍。
在首次大量應(yīng)用后，對(duì)于常規(guī)道路和表面潤(rùn)濕步驟，定期應(yīng)用本發(fā)明的組合物(約一次或兩次每天到每?jī)商煲淮?將節(jié)省水、勞力和設(shè)備費(fèi)用。典型的應(yīng)用方案是第一周第1天以最高6-8次和10分鐘間隔，在8-10L/m2下應(yīng)用0.2％的組合物第2-7天每天連續(xù)2次第二周每周兩個(gè)連續(xù)2次第三周(及以后)每周一個(gè)連續(xù)2次或按需要該組合物極大地協(xié)助了保濕和保存以及顆粒聚集。平均而言，本發(fā)明的組合物具有比僅用水時(shí)高約3倍的保濕活性，比僅用水時(shí)至少高50％的粉塵減少能力。在本發(fā)明的組合物中使用聚乙烯丙烯酸共聚物乳液，例如由實(shí)施例4和5的測(cè)試給出類(lèi)似的抑制粉塵和降低結(jié)果。
與類(lèi)似的已知的抑制粉塵劑相比，本發(fā)明的組合物也顯示了改進(jìn)的處理性和活性。該組合物易于處理，與各種來(lái)源的水易混溶，并且不需預(yù)先稀釋。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將能理解，本文記載的本發(fā)明除了詳細(xì)描述的那些之外還可進(jìn)行變換和改變。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明包括所有這些變換和改變。本發(fā)明還包括在本說(shuō)明書(shū)中單獨(dú)或共同指出或暗示的所有步驟、特征、組合物和復(fù)合物，以及任意兩個(gè)或更多個(gè)所述步驟或特征的任意及所有組合。
在本說(shuō)明書(shū)中對(duì)任何現(xiàn)有技術(shù)的參考，不是也不應(yīng)被認(rèn)為是認(rèn)可了或以任何形式提示了該現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成本領(lǐng)域的公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用于抑制粉塵的濃縮物，其包括(a)陰離子表面活性劑；(b)脂肪酸烷基酯；和(c)丙烯酸基共聚物乳液。
2.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中陰離子表面活性劑是長(zhǎng)鏈鏈烷醇胺磺化脂肪酸。
3.如權(quán)利要求3的濃縮物，其中鏈烷醇胺磺化脂肪酸是月桂基硫酸二乙醇胺。
4.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中陰離子表面活性劑的表面張力低于30dynes/cm。
5.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中脂肪酸烷基酯包括乳酸乙酯和豆油脂肪酸甲酯。
6.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中脂肪酸烷基酯的表面張力低于30dynes/cm。
7.如權(quán)利要求6的濃縮物，其中脂肪酸烷基酯的表面張力低于23dynes/cm。
8.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中丙烯酸基共聚物乳液是親水的和可生物降解的復(fù)合物，其經(jīng)蒸發(fā)或干燥后聚合成為不可逆的彈性體結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中丙烯酸基共聚物乳液是聚乙烯丙烯酸共聚物乳液。
10.如權(quán)利要求1的濃縮物，其中丙烯酸基共聚物乳液是苯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液。
11.如權(quán)利要求1的濃縮物，其還包括聚糖稠化劑。
12.如權(quán)利要求11的濃縮物，其中聚糖稠化劑是黃原膠。
13.一種用于抑制粉塵的濃縮物，其包括(a)2-20wt.％的陰離子表面活性劑；(b)5-20wt.％的脂肪酸烷基酯；(c)30-95wt.％的丙烯酸基共聚物乳液；(d)0-3wt.％的聚糖稠化劑；和(e)0-10wt.％的水。
14.如權(quán)利要求13的濃縮物，其中陰離子表面活性劑是長(zhǎng)鏈鏈烷醇胺磺化脂肪酸。
15.如權(quán)利要求13的濃縮物，其中脂肪酸烷基酯包括乳酸乙酯和豆油脂肪酸甲酯。
16.如權(quán)利要求13的濃縮物，其中丙烯酸基共聚物乳液是聚乙烯基丙烯酸共聚物乳液。
17.如權(quán)利要求13的濃縮物，其中丙烯酸基共聚物乳液是苯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液。
18.一種根據(jù)實(shí)施例的用于抑制粉塵的濃縮物。
19.一種抑制粉塵的方法，包括使產(chǎn)生固體顆粒粉塵的物質(zhì)與抑制粉塵量的處理組合物相接觸，該處理組合物包括用水稀釋的如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的濃縮物。
20.一種用于抑制粉塵的處理組合物，其包括用水稀釋的如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的濃縮物。
21.如權(quán)利要求20的處理組合物，其中的濃度為濃縮物水1∶10,000～1∶100。
22.如權(quán)利要求21的處理組合物，其中的濃度為濃縮物水1∶1,000～5∶1,000。
23.如權(quán)利要求22的處理組合物，其中的濃度為濃縮物水約2∶1,000。
24.如權(quán)利要求20的處理組合物，其中水是普通自來(lái)水、灰水、咸(含鹽的)水或硬水。
25.如權(quán)利要求20的處理組合物，其表面張力低于30dynes/cm。
26.如權(quán)利要求25的處理組合物，其表面張力為約26dynes/cm或更低。
27.權(quán)利要求1、13或18的濃縮物或者權(quán)利要求20的處理組合物在用于潤(rùn)濕，滲透和改善顆粒粘結(jié)或減少水的蒸發(fā)，礦物浮選法，分離和礦物洗滌，用于最小化土壤和粉塵侵蝕，從道路及塊狀固體的吹塵和損失，廢物管理應(yīng)用和作為粘合劑中的用途。
28.脂肪酸烷基酯在用于改善丙烯酸基共聚物乳液的短時(shí)抑制粉塵或降低性能中的用途。
29.如權(quán)利要求28的用途，其中脂肪酸烷基酯包括乳酸酯和豆油脂肪酸酯。
30.如權(quán)利要求29的用途，其中脂肪酸烷基酯包括乳酸乙酯和豆油脂肪酸甲酯。
31.如權(quán)利要求28的用途，其中丙烯酸基共聚物乳液是聚乙烯丙烯酸共聚物乳液。
32.如權(quán)利要求28的用途，其中丙烯酸基共聚物乳液是苯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于抑制短時(shí)粉塵排放的組合物，以及通過(guò)應(yīng)用含表面活性劑、潤(rùn)濕劑和丙烯酸共聚物的水溶液來(lái)抑制粉塵排放的方法。本發(fā)明的組合物有效用于潤(rùn)濕、滲透和改善顆粒粘結(jié)和減少水的蒸發(fā)。它們也可用作氣載粉塵的降低劑，和用于最小化土壤和粉塵侵蝕，從道路及塊狀固體的吹塵和損失，礦物浮選法，廢物管理應(yīng)用和作為粘合劑。
文檔編號(hào)C08K5/41GK1965048SQ200580018185
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者吉昂·V·恩古彥 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司