抑塵方式的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

梁文俊，任思達(dá)，孫紹良，揣 瑩，肖 勇，王山彬

(1 北京工業(yè)大學(xué)，區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點實驗室，北京 100124;2 秦皇島市環(huán)保局，河北 秦皇島 066002; 3 秦皇島市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，河北 秦皇島 066002)

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抑塵方式的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

梁文俊1，任思達(dá)1，孫紹良2，揣 瑩2，肖 勇3，王山彬3

(1 北京工業(yè)大學(xué)，區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點實驗室，北京 100124;2 秦皇島市環(huán)保局，河北 秦皇島 066002; 3 秦皇島市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，河北 秦皇島 066002)

目前粉塵顆粒物已成為我國各大城市大氣污染的首要貢獻(xiàn)源，在交通運輸，農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ?、健康等方面，造成極大的影響。本文系統(tǒng)的介紹幾種抑塵方式，及其優(yōu)缺點，著重介紹分析化學(xué)抑塵劑的作用機(jī)理、噴灑方式和應(yīng)用領(lǐng)域。并指出今后抑塵領(lǐng)域?qū)⒊謮m劑專業(yè)化、復(fù)合化、綠色化，噴灑方式靈活化、連續(xù)化、可控化發(fā)展的趨勢。

粉塵顆粒物; 化學(xué)抑塵劑; 噴灑方式; 應(yīng)用領(lǐng)域

隨著我國改革開放三十多年來經(jīng)濟(jì)的粗放式發(fā)展，以犧牲環(huán)境為代價換取經(jīng)濟(jì)發(fā)展的弊端已日益顯著，尤其是近年來全國各地的大氣污染問題受到各方關(guān)注。其中以顆粒污染引起的霧霾問題尤為嚴(yán)重，當(dāng)前污染源主要為工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、汽車尾氣排放和地面揚塵等。地面揚塵雖是局域大氣污染的主要貢獻(xiàn)源，但卻是個共性問題，并且難以控制[1]。傳統(tǒng)抑塵方式如灑水、苫布苫蓋等，成本高，長期抑塵效果差，因此國內(nèi)外均開始研究使用化學(xué)抑塵劑抑制揚塵，且在諸多抑塵領(lǐng)域中效果顯現(xiàn)[2]?；瘜W(xué)抑塵劑在抑塵效果、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益上顯示出越來越大的優(yōu)勢，具有極其廣泛的發(fā)展前景[3]，但抑塵機(jī)理研究仍未深入，需要對抑塵方式、機(jī)理、噴灑及應(yīng)用做一進(jìn)步探索。

1 抑塵方式

1.1 灑水抑塵

灑水抑塵主要是通過潤濕顆粒物，增加其汗水量，將其沉降[4]。夏天若要通過灑水達(dá)到抑塵效果，需要反復(fù)噴灑，這樣勢必使得路面長期處于干濕交替的狀態(tài)，極易產(chǎn)生細(xì)微顆粒物[5]。冬天則易結(jié)冰，對車輛安全行駛有一定的影響。

1.2 苫蓋抑塵

苫布苫蓋在堆垛表面是在貨物運輸和存放時常用手段之一。苫布苫蓋在一定程度上能降低風(fēng)力對堆垛表面的侵蝕，達(dá)到抑塵的效果，同時還能使得堆場顯得比較整齊、美觀，但對強(qiáng)風(fēng)的作用效果不是很明顯，并且受外力的刮碰而破損，而每次鋪蓋、拆卸又耗費很大的人力，同時拆卸后的苫布經(jīng)常廢棄，造成新的污染。

1.3 防塵網(wǎng)抑塵

防塵網(wǎng)常廣泛應(yīng)用于散料港口、火電廠、化工廠和煤場等有散料堆垛的地方，其主要是由擋風(fēng)板、鋼結(jié)構(gòu)支撐和混凝土基礎(chǔ)組成，擋風(fēng)板上有一定數(shù)量的開孔，風(fēng)正是通過這些開孔流經(jīng)防塵網(wǎng)而改變了自身原有的流動狀態(tài)，在經(jīng)過防塵網(wǎng)后形成上下擾動的氣流，極大的降低了風(fēng)速，由于其動能的減少，風(fēng)對堆垛表面的剪應(yīng)力也隨之大大降低，并以此達(dá)到抑塵目的[7]。但防塵網(wǎng)抑塵一次投入大，安裝繁雜，不易拆卸，對懸浮在空氣的顆粒物去除率低，抑塵范圍小，因此只在大型料場周圍設(shè)有防塵網(wǎng)。

1.4 化學(xué)抑塵劑

隨著人們對大氣中粉塵顆粒物污染的重視，化學(xué)抑塵劑在抑塵方面越來越受到國內(nèi)外的重視，并因其抑塵效果明顯、抑塵周期長、適用范圍廣等特點，而被廣泛應(yīng)用和研究?；瘜W(xué)抑塵劑一般是由包含多種官能團(tuán)的幾種高分子聚合物聚合而成，并通過交聯(lián)作用彼此聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)成膜或結(jié)殼，并憑借著其自身所包含的離子團(tuán)吸引帶電粒子，通過團(tuán)聚等作用粉塵顆粒物捕捉與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，實現(xiàn)顆粒物的捕集，達(dá)到抑塵目的[8]?，F(xiàn)有化學(xué)抑塵劑主要分為濕潤型、粘結(jié)型、凝聚型和復(fù)合型抑塵劑四種類型。濕潤型化學(xué)抑塵劑是由一種或幾種表面活性劑和無機(jī)鹽組成，表面活性劑起主要的潤濕作用，無機(jī)鹽則主要起吸濕作用；粘結(jié)型抑塵劑主要通過粘結(jié)、結(jié)殼等作用實現(xiàn)抑塵目的，現(xiàn)有粘結(jié)型抑塵劑主要分為油類有機(jī)型和鹽類無機(jī)型兩種；凝聚型抑塵劑是由多種物質(zhì)聚合而成，具有良好的吸濕性和透水性，噴灑后能較好的附著在顆粒物表面，并彼此連接，成網(wǎng)成膜，將顆粒物包裹在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，達(dá)到抑塵降塵的目的；復(fù)合型抑塵劑是將上述兩種或多種抑塵劑，通過物理、化學(xué)作用，有機(jī)的聚合在一起，具有潤濕、粘結(jié)、凝并、吸濕、透水等特性。

2 化學(xué)抑塵劑的噴灑與應(yīng)用

2.1 建筑工地抑塵方面的應(yīng)用

隨著我國城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，各地出現(xiàn)新建樓盤、危舊住宅改造等土木工程，這就出現(xiàn)了大量土方等揚塵源，而原有的灑水、苫蓋等方式并不能長時間有效抑塵，反復(fù)灑水不但增加人工成本，而且對水資源也是一種浪費；因此，化學(xué)抑塵劑以其潤濕、粘結(jié)的特性，能有效抑制揚塵，并且復(fù)合型抑塵劑已可同時兼顧抑塵和環(huán)境保護(hù)，符合現(xiàn)在抑塵劑的發(fā)展趨勢。建筑工地多將其廢料堆放在邊角等處，噴灑方式多采用移動式噴灑裝置，常見有抑塵劑噴灑車，可隨時對不同地方進(jìn)行噴灑。

2.2 散料堆場抑塵方面的應(yīng)用

散料堆場多常見于港口、火力發(fā)電廠、煤場等地，散料堆場為開放性污染，傳統(tǒng)抑塵方式并不能有效抑制揚塵，因此抑塵劑的特性就顯得尤為重要。港口和煤場多固定式抑塵劑噴灑設(shè)備，如懸臂式、龍門式、對噴式、側(cè)噴式等，均為固定基站式，由載煤火車駛?cè)牖荆熊噺囊謮m劑噴灑管下以一定速度勻速前行，噴灑管中抑塵劑的噴灑速度和流量一般由PLC系統(tǒng)控制，可間斷也可連續(xù)噴灑抑塵劑；固定式噴灑的優(yōu)點是噴灑均勻，流量、流速控制方便，當(dāng)備有儲液罐和粉液攪拌罐時，可長時間連續(xù)化操作，極其適合港口、煤場等需火車或大量汽車編隊運輸時噴灑化學(xué)抑塵劑。然而這種噴灑方式也因其優(yōu)點而帶來不可避免的缺點，由于是固定式，所以對散料堆，或者是不便移動的，臨時堆放的料堆，亦或是需要對貨車應(yīng)急噴灑時，固定式噴灑設(shè)備便顯得力不從心；移動式噴灑設(shè)備雖然在噴灑量和流量控制的精確性上不如固定式噴灑設(shè)備，但在靈活性和便攜性上，更勝一籌。

2.3 路面抑塵方面

路面抑塵在廠區(qū)和城市道路方面越來越受到重視，但傳統(tǒng)抑塵方式的短板此時更為突出。在路面上灑水抑塵，夏天易蒸發(fā)，抑塵周期短，若要達(dá)到抑塵效果，就需要灑水；粉塵顆粒物或土質(zhì)路面處于頻繁干濕交替的狀態(tài)下，極易產(chǎn)生更為細(xì)小的顆粒物，反而加重?fù)P塵；通過道路種植綠色植物，在一定程度上只能阻隔顆粒物在空氣中的運動，并不能抑制揚塵，且植物的觀賞性比防塵的作用更大一些?，F(xiàn)有國內(nèi)外的路面抑塵劑多為潤濕性和粘結(jié)型化學(xué)抑塵劑，已從原油、瀝青、重油等為原料制備乳化液為抑塵劑，逐步走向?qū)Νh(huán)境沒有污染的復(fù)合型化學(xué)抑塵劑[37]。路面抑塵劑的噴灑一般為抑塵劑噴灑車，噴灑靈活、快速，適合城市和廠區(qū)的道路使用。

2.4 在防沙固土方面的應(yīng)用

土地沙漠化目前是一個世界難題，我國西部地區(qū)土地沙漠化問題更是嚴(yán)重，給交通運輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生活帶來了不可估量的影響。將綠色復(fù)合型抑塵劑與傳統(tǒng)物理或機(jī)械防治技術(shù)結(jié)合，將抑塵劑噴灑在草方格防沙塊中，起到快速抑塵的作用，同時給植物提供了生長所需的土壤，促進(jìn)了草方格防沙的效果，這在西部交通工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用[38]。化學(xué)抑塵劑在防沙固土方面的應(yīng)用前景廣泛，應(yīng)需進(jìn)一步探索。

3 結(jié) 語

通過分析不難看出，在抑塵領(lǐng)域中，與抑塵劑相比，傳統(tǒng)抑塵方式的弊端愈發(fā)的顯現(xiàn)，而抑塵劑自身也正向著復(fù)合型、專用型方向發(fā)展，所以開發(fā)出新的無毒無害，高效廉價，工序簡單的化學(xué)抑塵劑成為了研究的新進(jìn)展。但對于復(fù)合型抑塵劑作用機(jī)理的研究還不透徹，需要日后在實驗和實踐中，針對不同種類的抑塵劑，對應(yīng)不同的抑塵場地進(jìn)一步研究，為新型抑塵劑提供科研方向。此外，化學(xué)抑塵劑的噴灑方式更趨于多元化，不再是固守傳統(tǒng)噴灑方式，更多的是尋求固定式和移動式噴灑設(shè)備各自特點的結(jié)合，力求滿足可精確控制流量、流速，可連續(xù)化噴灑，噴灑靈活的現(xiàn)實需求。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，在新的環(huán)保形勢下，低能耗、無污染、高效率的化學(xué)抑塵劑在抑塵領(lǐng)域中將發(fā)揮越來越重要的作用。

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Research Progress and Application of Dust Suppression Methods

LIANGWen-jun1,RENSi-da1,SUNShao-liang2,CHUAIYing2,XIAOYong3,WANGShan-bin3

(1 Beijing University of Technology, Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control, Beijing 100124;2 Qinhuangdao Municipal Environmental Protection Bureau, Hebei Qinhuangdao 066002;3 Qinhuangdao Environmental Protection Science Research Institute, Hebei Qinhuangdao 066002, China)

At present, the dust particles have become the main source of air pollution in China’s major cities, in transport, agriculture and industrial production and people’s daily life, health and other aspects, resulting in a great impact.Several kinds of dust suppression methods, and their advantages and disadvantages were introduced, and the mechanism, spraying methods and application fields of analytical chemistry dust suppression agents were emphatically introduced.It was pointed out that in the future, the dust suppression field will be the trend of the development of the specialized, compound, green, flexible, continuous and controllable way of spraying.

dust particles; chemical dust suppressants; spray pattern; application area

梁文俊(1978-)，男，博士，研究方向：大氣污染控制。

任思達(dá)。

X701

A

1001-9677(2016)019-0030-02