[1]Изобретение относится к составам, предназначенным для борьбы с пылеобразованием при хранении и транспортировке различных мелкозернистых материалов, в частности, технической серы. Может применяться для пылеподавления при выполнении технологических операций по перегрузке технической серы в морских торговых портах и других пунктах перевалки.
[2]Известен состав для пылеподавления (патент РФ 2758145, опубл. 26.10.2021), содержащий дихлорид кальция, пропан-1,2-диол, неионогенные ПАВ и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: дихлорид кальция - 25-35, пропан-1,2-диол - 3-7, неионогенные ПАВ - 1-3 и воду до 100.
[3]Недостатком данного состава является опасность дихлорида кальция для здоровья человека и его негативное влияние на окружающую среду.
[4]Известен противопылевой состав для обработки пылеобразующих материалов (патент NL 1027690, опубл. 09.06.2006), состоящий из C6-C12 алкилгликозидов, неионогенных поверхностно-активных веществ, и воды.
[5]Указанный состав при положительных экологических свойствах имеет недостаточно долговременный эффект снижения поверхностного натяжения жидкости и прочности пленки.
[6]Известен состав для пылеподавления (патент NL 2011049, опубл. 05.01.2015), содержащий пенообразующее анионное ПАВ, диалканоламид и алкил-D-гликозид.
[7]Недостатками являются малая продолжительность временного интервала, при котором сохраняется эффективность действия пенообразующего состава, а также низкая эффективность пылеподавления осевшей ранее пыли, которая при взметывании становится источником вторичного загрязнения воздуха пылью.
[8]Известен пылеподавляющий состав (патент CA 2645851, опубл. 04.06.2010), представляющий собой смесь полисахарида и борной кислоты, которые при смешивании превращаются в гель с образованием стабильной эластичной корки при нанесении на поверхность. Образующееся покрытие повышает устойчивость субстрата и предотвращает пылеобразование.
[9]К недостаткам следует отнести то, что борная кислота оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
[10]Известен состав для пылеподавления (патент US 5223165, опубл. 29.06.1993), принятый за прототип, содержащий смесь высших алкилгликозидов в количестве приблизительно от 0,001 до 1% массы водного раствора и гидрофильный связующий материал.
[11]Недостатком данного пылеподавителя является низкая эффективность пылеподавления при повторном пылении.
[12]Техническим результатом является повышение пылеподавляющей способности состава.
[13]Технический результат достигается тем, что д дополнительно содержит крахмал растворимый и воду при следующем соотношении компонентов, масс.%:
[14]| смесь олигомеров C12-14-алкилгликозидов | 1-1,5 |
| крахмал растворимый | 1-2,5 |
| вода | остальное. |
[15]Заявляемый состав для пылеподавления, включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, масс.%:
[16]- смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1-1,5%, выпускаемая по Q/321023GGC51-2015;
[17]- крахмал растворимый - 1-2,5%, выпускаемый по ГОСТ 10163-76;
[18]- вода - остальное, выпускаемая по ГОСТ 17.1.1.04-80.
[19]Алкилполигликозиды (R-(O-C6H10O5)nH) относятся к классу неионогенных поверхностно-активных веществ и получаются из реакции, протекающей в присутствии сульфокислот и глюкозы при температуре до 140°С или из бутиловых эфиров с последующей переэтерификацией. Смесь олигомеров C12-14-алкилгликозидов обладает большой устойчивостью к воздействию щелочей, кислот и солей, полностью биоразлагаемы и безвредны для здоровья людей и состояния окружающей среды. Водные растворы алкилполигликозидов отличаются наиболее высокой смачивающей способностью по сравнению с другими поверхностно-активными веществами и смачивателями.
[20]Крахмал растворимый (C6H10O5)n является высокомолекулярным органическим соединением, состоящим из смеси полисахаридов амилозы и амилопектина. Макромолекулы крахмала представляют собой вытянутые и разветвленные цепи, состоящие из Д-глюкозных остатков в амилозе, связанных между собой гликозидными связями. Кроме углеводов крахмал содержит некоторое количество жирных кислот, которые определяют его способность образовывать ряд сложных и простых эфиров. Полисахариды являются одним из самых доступных и дешевых ресурсов, запасы которых непрерывно пополняются за счет фотосинтеза в растениях. Крахмал нетоксичен, обладает высокой адгезией к различным поверхностям, в том числе к пыли. Биоразлагание крахмала не происходит, так как в смеси с серой не происходит органического окисления. Амилоза в составе крахмала способна образовывать нестехиометрические соединения со спиртами и другими углеводородами. Образование комплексов между амилозой крахмала и высокоподвижными молекулами ПАВ способствует устойчивому загущению и увеличению вязкости состава, что повышает эффективность его применения в качестве пылеподавителя.
[21]Вода должна соответствовать требованием технической воды и не содержать механических примесей.
[22]Пылеподавитель серы приготовляется следующим образом. В воду добавляется смесь олигомеров C12-14-алкилгликозидов в количестве 1-1,5 масс. % и крахмал растворимый в количестве 1-2,5 масс. % при постоянном помешивании до долного растворения компонентов.
[23]Полученный пылеподавитель серы поясняется следующими примерами.
[24]Пример 1. С использованием лабораторной установки проводился ряд экспериментов с различными концентрациями смеси олигомеров С12-14-алкилликозидов и крахмала растворимого, а также контрольный эксперимент с использованием воды, без добавок смеси полимеров.
[25]Для определения эффективности использования состава для пылеподавления использовалась специально разработанная экспериментальная установка. Установка включает в себя экспериментальный бункер-пылеподавитель размерами 120×100×150 см, в который нагнетается воздух для моделирования движения воздушных масс различными скоростями. Степень запыленности воздуха в бункере определяется с помощью анализатора пыли атмосферного мониторинга DustTrak 8533, принцип работы которого основан на методе лазерной нефелометрии.
[26]Эксперимент проводился при следующих условиях среды: температура воздуха +19,6°С, давление 776 мм рт.ст., влажность воздуха 41%, скорость воздушного потока 7 м/с.
[27]В качестве контрольного образца использовалась вода. Пылеподавление водой имеет краткосрочный эффект. По мере ее высыхания концентрации пыли в воздухе достигают показателей сухих образцов, за счет отсутствия у воды эффекта закрепления поверхности.
[28]В ходе эксперимента навеска серной пыли фракции 10 - 1000 мкм массой 15 г равномерно распределялась по площадке 110 см2, расположенной в центре бункера, на нее распылителем наносился исследуемый состав для пылеподавления, бункер герметично закрывался и одновременно с подачей воздуха запускался в работу анализатор пыли. Длительность каждого эксперимента составляет 2 минуты, дальнейшее исследование эффективности применения пылеподавляющих составов нецелесообразно, поскольку наблюдается быстрое снижение и выравнивание концентрации пылевых частиц в воздухе.
[29]Результаты лабораторного эксперимента представлены в таблице 1.
[30]| Таблица 1 - Результаты лабораторного эксперимента по оценке мгновенной эффективности снижения запыленности воздуха |
| № п/п | Средство пылеподавления | Средняя концентрация в момент времени, мг/м3 | Эффективность пылеподавления по сравнению с сухими образцами, % | Эффективность по сравнению с водой |
| 10 с | 30 с | 75 с | 120 с |
| 1 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 2,211 | 1,212 | 0,383 | 0,131 | 86,5 | 68,2 |
| 2 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1,5%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 0,056 | 0,021 | 0,024 | 0,004 | 98,1 | 97,2 |
| 3 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1,5%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 0,019 | 0,023 | 0,002 | 0,003 | 98,3 | 98,6 |
| 4 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 2,707 | 1,290 | 0,436 | 0,165 | 66,3 | 56,5 |
| 5 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 0,385 | 0,366 | 0,184 | 0,029 | 88,3 | 86,7 |
| 6 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 0,165 | 0,100 | 0,021 | 0,023 | 97,1 | 97,2 |
| 7 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 0,5%, вода - остальное | 0,453 | 0,180 | 0,050 | 0,023 | 89,9 | 78,1 |
[31]| Продолжение таблицы 1 |
| № п/п | Средство пылеподавления | Средняя концентрация в момент времени, мг/м3 | Эффективность пылеподавления по сравнению с сухими образцами, % | Эффективность по сравнению с водой |
| 10 с | 30 с | 75 с | 120 с |
| 8 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 3%, вода - остальное | 0,189 | 0,090 | 0,018 | 0,006 | 96,1 | 90,8 |
| 9 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 0,5%, вода - остальное | 1,989 | 1,034 | 0,870 | 0,125 | 73,2 | 67,5 |
| 10 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 3%, вода - остальное | 2,123 | 1,780 | 0,564 | 0,257 | 69,3 | 59,8 |
| 11 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 1,5%, вода - остальное | 0,217 | 0,084 | 0,011 | 0,003 | 96,8 | 92,1 |
| 12 | вода - контроль | 1,322 | 1,648 | 0,529 | 0,124 | 54,4 | - |
[32]В соответствии с представленными выше результатами, наибольшую эффективность пылеподавления серы предлагаемый состав достигает при следующем соотношении компонентов, масс.%: смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1-1,5; крахмал растворимый - 1-2,5; вода - остальное.
[33]Пример 2. С использованием лабораторной установки проводился ряд экспериментов с различными концентрациями смеси олигомеров С12-14-алкилгликозидов и крахмала растворимого, а также контрольный эксперимент с использованием воды, без добавок смеси полимеров, по истечении 20 минут после орошения.
[34]Для определения эффективности использования состава для пылеподавления использовалась специально разработанная экспериментальная установка. Установка включает в себя экспериментальный бункер-пылеподавитель размерами 120×100×150 см, в который нагнетается воздух для моделирования движения воздушных масс различными скоростями. Степень запыленности воздуха в бункере определяется с помощью анализатора пыли атмосферного мониторинга DustTrak 8533, принцип работы которого основан на методе лазерной нефелометрии.
[35]Эксперимент проводился при следующих условиях среды: температура воздуха +19,6°С, давление 776 мм рт.ст., влажность воздуха 41%, скорость воздушного потока 7 м/с.
[36]В ходе эксперимента навеска серной пыли фракции 10 - 1000 мкм массой 15 г равномерно распределялась по площадке 110 см2, расположенной в центре бункера, на нее распылителем наносился исследуемый состав для пылеподавления, бункер герметично закрывался и одновременно с подачей воздуха запускался в работу анализатор пыли. Измерение концентрации пылевых частиц в воздухе проводилось по истечении 20 минут после орошения серы реагентами для определения динамики изменения запыленности воздуха по мере испарения исследуемого состава для пылеподавления.
[37]Результаты лабораторного эксперимента представлены в таблице 2
[38]В соответствии с представленными выше результатами, наибольшую эффективность пылеподавления серы предлагаемый состав достигает при следующем соотношении компонентов, масс.%: смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1-1,5; крахмал растворимый - 1-2,5; вода - остальное.
[39]Использование предлагаемого состава для пылеподавления позволяет снизить пыление технической серы до 99% по сравнению с необработанными материалами. За счет высокой пылеподавляющей способности и образовании на поверхности полимерной пленки исключается возможность повторного пыления.
[40]| Таблица 2 - Результаты лабораторного эксперимента по оценке эффективности снижения повторного пыления |
| № п/п | Средство пылеподавления | Средняя концентрация в момент времени, мг/м3 | Эффективность пылеподавления по сравнению с сухими образцами, % | Эффективность по сравнению с водой |
| 10 с | 30 с | 75 с | 120 с |
| 1 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 0,142 | 0,045 | 0,023 | 0,012 | 97,1 | 96,8 |
| 2 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1,5%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 0,124 | 0,019 | 0,013 | 0,009 | 99,7 | 96,1 |
| 3 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1,5%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 0,008 | 0,013 | 0,001 | 0,005 | 99,7 | 99,3 |
| 4 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 2,219 | 1,492 | 0,380 | 0,177 | 63,2 | 38,2 |
| 5 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 1%, вода - остальное | 1,353 | 0,651 | 0,288 | 0,062 | 81,5 | 64,8 |
| 6 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 2,5%, вода - остальное | 0,039 | 0,044 | 0,013 | 0,006 | 98,9 | 97,1 |
| 7 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 0,5%, вода - остальное | 0,316 | 0,125 | 0,031 | 0,012 | 92,4 | 80,9 |
[41]| 8 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 3%, вода - остальное | 0,155 | 0,039 | 0,010 | 0,003 | 98,4 | 93,2 |
| 9 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1%, крахмал растворимый - 0,5%, вода - остальное | 2,128 | 1,290 | 0,735 | 0,189 | 64,7 | 51,9 |
| 10 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 0,5%, крахмал растворимый - 3%, вода - остальное | 2,563 | 1,630 | 0,834 | 0,312 | 50,5 | 34,7 |
| 11 | смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 2%, крахмал растворимый - 1,5%, вода - остальное | 0,199 | 0,075 | 0,013 | 0,002 | 97,5 | 93,4 |
| 12 | вода - контроль | 3,487 | 2,273 | 1,226 | 0,471 | 30,5 | - |
