ПЫЛЕПОДАВИТЕЛЬ СЕРЫ Российский патент 2024 года по МПК C08L3/02 C08L5/00 C09K3/22 

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.

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.

Недостатком данного состава является опасность дихлорида кальция для здоровья человека и его негативное влияние на окружающую среду.

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.

Указанный состав при положительных экологических свойствах имеет недостаточно долговременный эффект снижения поверхностного натяжения жидкости и прочности пленки.

Известен состав для пылеподавления (патент NL 2011049, опубл. 05.01.2015), содержащий пенообразующее анионное ПАВ, диалканоламид и алкил-D-гликозид.

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.

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.

К недостаткам следует отнести то, что борная кислота оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

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.

Недостатком данного пылеподавителя является низкая эффективность пылеподавления при повторном пылении.

Техническим результатом является повышение пылеподавляющей способности состава.

Технический результат достигается тем, что д дополнительно содержит крахмал растворимый и воду при следующем соотношении компонентов, масс.%:

смесь олигомеров C12-14-алкилгликозидов 1-1,5 крахмал растворимый 1-2,5 вода остальное.

Заявляемый состав для пылеподавления, включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, масс.%:

- смесь олигомеров С12-14-алкилгликозидов - 1-1,5%, выпускаемая по Q/321023GGC51-2015;

- крахмал растворимый - 1-2,5%, выпускаемый по ГОСТ 10163-76;

- вода - остальное, выпускаемая по ГОСТ 17.1.1.04-80.

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.

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.

Вода должна соответствовать требованием технической воды и не содержать механических примесей.

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.

Полученный пылеподавитель серы поясняется следующими примерами.

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.

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.

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.

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.

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.

Результаты лабораторного эксперимента представлены в таблице 1.

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

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 -

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.

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.

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.

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.

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.

Результаты лабораторного эксперимента представлены в таблице 2

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.

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.

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

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 -

Настоящее изобретение относится к составам, предназначенным для борьбы с пылеобразованием при хранении и транспортировке различных мелкозернистых материалов, в частности, технической серы. Описано применение смеси, содержащей смесь олигомеров C₁₂-₁₄-алкилгликозидов, крахмал растворимый и воду, при следующем соотношении компонентов, масс.%: смесь олигомеров C₁₂-₁₄-алкилгликозидов 1-1,5; крахмал растворимый 1-2,5; вода остальное; в качестве пылеподавителя серы. Технический результат - повышение пылеподавляющей способности состава. 2 табл., 12 пр.

Применение смеси, содержащей смесь олигомеров C₁₂-₁₄-алкилгликозидов, крахмал растворимый и воду, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

смесь олигомеров C_12-14-алкилгликозидов 1-1,5 крахмал растворимый 1-2,5 вода остальное,

в качестве пылеподавителя серы.