毕业论文-道路运输中路面扬尘的治理方法研究.docx
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1、山东科技大学本科毕业设计(论文)摘 要众所周知,在道路运输中路面扬尘造成的危害非常严重。路面扬尘会损害工作人员的身心健康,影响施工区周围的环境,增加车辆保养、维修费用及耗油量。最危险的是当路面扬尘的浓度较高时,扬尘会阻挡司机的视线,极易引发交通事故。产生路面扬尘危害的原因主要有两方面:一方面,现阶段在我国,矿石、沙子、泥土等散料一般都采用敞车运输,在运输过程中,由于车辆颠簸和风力作用,致使散料损失严重;另一方面,一些矿区、工地简单地使用泥沙铺成的临时路面,风力作用下会使路面尘土扬起。为此,本文对用于道路运输的新型的复合型化学抑尘剂进行了研究开发。在对国内外抑尘剂的现状及发展进行分析和研究的基础
2、上,结合我国实际情况,通过对运输路面扬尘机理的分析,提出了凝并、吸湿和保水为一体的抑尘思想,同时对其抑尘率、保水率、凝并率、pH值进行了测定。该抑尘剂由吸湿剂硫酸镁、凝并剂高黏CMC和保湿剂甘油组成,最佳用量比分别为80%、12%、8%。该复合抑尘剂的pH值为7,将其喷洒在土样上测得风蚀率为0.01%,60摄氏度下6小时后的保水率为10.83%,黏度为178.0mPaS。此外,该抑尘剂成本低、原材料广泛易得、制备工艺简单;无毒、无腐蚀性;具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,在道路运输领域具有广泛的应用前景。关键词:运输道路;尘土;抑尘剂;保水率ABSTRACTAs is known to
3、us all, the dust pollution is very serious during transportation. It does harm to workers health and the environment around the construction site, and it can shortens the service life of engine, increases the maintenance cost and the oil consumption. The most dangerous thing is that when the road is
4、 in a high dust mass concentration, the dust will block the drivers line of sight and causes traffic accidents frequently.There are too major reasons of the dust pollution: on the one hand, nowadays, the transportation of ore, sand, soil and other material generally used the flatcar in China. The se
5、rious dust pollution and the materiel loss are the main problems during the transport and the piling of the bulk mineral materiel due to the effects of wind and the jolt of transport vehicles. On the other hand, impermeable pavements is not used in some mining area and construction plant, the road i
6、n this areas is paved by sediment instead, in this case, the dust is easily be raised by the wind. Therefore, the new type of composite chemical dust suppressants was studied in this paper, it is mainly used to solve the road dust pollution and the material loss in the process of transport.In this p
7、aper, the latest development about the chemical dust suppressants in domestic and foreign was analyzed and researched. According to the actual circumstance of our country and the flying dust mechanism, a new concept which integrates, moisture absorption and water preservation into whole was brought
8、forward. At the same time the dust suppression performance, water-retention rate, pH, coagulation rate was determined. The dust suppression agent consists of hygroscopic agent MgSO4, integrate agent CMC, water retaining agent glycerol, and the optimum formula are MgSO4 80%, CMC 12%, glycerol 8%. The
9、 pH value is 7, the rate of restraining dust is 0.0.1%, the water-retention rate under 60 at the 6th hour is 10.83%, the viscosity is 178.0mPaS.What more, the raw materials of the dust suppressant are cheap, extensive, and its preparation technology are simple, so it is comprehensive cost is reasona
10、ble. In addition, every ingredient of the dust suppressant is non-toxic, non-corrosive and is easy to decompose in nature. Therefore it has a good prospect in the field of transportation.Key Words:transportation; dust; Dust suppression agent; Water-retention rate目 录目 录II1 绪论21.1 研究背景21.1.1路面扬尘特点、原因、
11、规律及其危害21.1.2治理扬尘污染的方法21.2 化学抑尘技术21.2.1化学抑尘国内发展情况21.2.2路面抑尘剂防尘机理21.2.3路面抑尘方法综述21.3 本论文选题意义21.4 论文的主要研究内容22 实验部分22.1 实验药品和实验仪器22.2 实验原料的性质22.2.1备选吸湿剂性质22.2.2备选凝并剂性质22.3 抑尘剂原料的选择22.3.1吸湿剂的选择22.3.2凝并剂的选择22.3.3保水剂的选择22.4 抑尘剂的复配23 实验结果与讨论23.1吸湿剂的选择结果与讨论23.1.1高温抗蒸发实验结果与讨论23.1.2吸湿剂吸湿实验结果与讨论23.1.3高温抗蒸发性与MgSO
12、4浓度的关系实验结果与讨论23.2凝并剂的选择结果与讨论23.2.1凝并剂溶液黏度测定结果23.2.2凝并率测定结果23.2.3凝并率与凝并剂浓度关系实验结果23.3保水剂的选择结果与讨论23.4抑尘剂的复配实验结果与讨论23.4.1以MgSO4 浓度为变量实验结果与讨论23.4.2以甘油浓度为变量实验结果与讨论23.4.3以CMC浓度为变量实验结果与讨论23.4.4最优抑尘剂配方的性能24 结论和展望24.1 结论24.2 展望2参考文献2致 谢2附录1外文文献2附录2外文文献翻译21 绪论1.1 研究背景汽车运输矿岩时,车辆自重以及载重会引起路面下沉、弯曲及路面龟裂,再加上车辆运行过程中会
13、产生颠簸,从而会加速路面自由颗粒变成粉尘,因而运输车辆是路面扬尘的主要源头。路面行车扬尘是全矿最大的粉尘污染源之一,扬尘量占全矿总产尘量的70%90%,距路边5m处,空气含尘浓度高达750800mg/m3,超过国家卫生标准400倍左右。路面粉尘污染严重,不只在露天矿的土质或碎石运输道路上,在水泥、柏油、建筑工地等路面上,由于设备、车辆运行气流的冲击、碾压、颠簸作用以及散体物料的撒落,路面的扬尘量也很大,粉尘污染问题也很突出。从卫生学和环境保护角度来看,路面扬尘不仅严重损害采场人员的身心健康,同时还会污染矿区周围的环境,破坏生态平衡。从技术经济角度来看,路面粉尘污染严重会造成较大的经济损失。路面
14、粉尘浓度高,能见度下降,不仅使行车速度受到限制,车辆间距增大,导致汽车运输能力大大下降,而且可能导致恶性撞车事故或车辆的主要部件磨损加快,保养、维修费用和耗油量增加,最终导致运输成本提高。总之,由于路面扬尘造成高浓度的粉尘污染,不仅破坏生态环境,危害工人的身心健康,而且直接影响了安全生产和经济效益。目前,洒水降尘是我国最常用的路面抑尘方法,但由于水蒸发速度快,抑尘时间短。而如果频繁地洒水,不仅会增加设备投入,水费及劳务费也会增大。因此,采取必要措施有效抑制路面扬尘已成为急待解决的课题之一。1.1.1路面扬尘特点、原因、规律及其危害(1)路面扬尘的特点路面扬尘属于开放性产尘,产生扬尘的点多而不固
15、定、涉及面大,产尘原因复杂,扬尘程度受天气等原因影响较大。路面扬尘散发到大气中时,不易用常见的排气罩等形式的除尘设备来控制,给防尘带来了很大的困难。而且路面扬尘颗粒小、质量轻,在清扫过程中极易再次被扬起造成二次污染。(2)路面扬尘的原因路面扬尘的主要原因有:运输车辆的冲击、摩擦、辗压、颠簸使路面龟裂,形成皱折和坑穴等,皱折、坑穴周围的路面强度较低,因而更容易继续被破坏,而且皱折、坑穴中尘土积累现象严重;道路的修筑标准偏低、工程质量差、日常维护不够;道路结构参数往往不能随汽车吨位的增大、行车密度的变化而改变,一些车辆存在严重的超重现象,对路面损害较大;有效的防尘措施没有跟上,以致路况日益恶化或难
16、以得到根本改善;大多数运输车辆采用敞车运输,在行车中很难避免所装物料沿途撒落;一些矿区采用未经筛选的碎石、泥土铺成简易路面,强度不够,车辆经过产生的外力就会使路面遭到破坏,而且路面容易被风力、降雨等自然因素破坏;路面横断面的几何尺寸、拐弯处的曲率半径以及路宽不符合有关筑路法则和需求;当采用洒水车洒水防尘时,少量洒水控制不了扬尘,而大量洒水则会使路面状况进一步恶化。(3)路面扬尘规律路面扬尘浓度的大小受风速、路面岩土的性质、空气中自然飘尘的多少、汽车载重、行驶速度、行车密度以及路面岩土含湿量等因素的影响,其影响扬尘浓度的主要因素是路面岩土含湿量,粉尘浓度随含湿量的增大而减小1。此外,粉尘含量的增
17、加不仅与运行机械破碎有关,而且还与车辆运行气流、吹风机械气流和自然界气流的空气动力引起的粉尘二次飞扬有关。因此,防治路面扬尘应确保路面一定的含湿量以及足够的路面强度。(4)路面粉尘分类及对危害运输道路路面粉尘按粒径的大小大体上可以分为三类:第一类,粒径大于100m的,称为易沉降性粉尘。该类粉尘由于粒径大,扩散能力较弱,很容易在空气中完全沉降。此类粉尘无害于人类健康,但是在短时间内容易影响尘源附近的空气质量,影响汽车经过时是的操作安全。第二类,粒径在10m和100m之间,称为降尘。降尘是大气污染检测的项目之一,这类粉尘由于质量轻,在空气中悬浮时间较长,沉降速度较慢,对空气质量影响较大,进入汽车发
18、动机内部也会缩短汽车使用寿命。第三类,粒径小于10m,称为飘尘。飘尘扩散范围广,扩散时间长,能够被人直接吸入,不仅危害环境,也直接危害人类身体健康。同时,此类粉尘具有一定的吸附能力,能够吸附一些有害气体、液体和金属元素,这些有害物质随飘尘进入人体,是一些急性、慢性病发生的诱因。路面粉尘污染不仅对人体造成巨大危害,对生态系统也产生巨大的破坏作用。植物枝叶上沉积过多的粉尘不但影响外观,而且妨碍光合作用,导致植物枯死。大量的粉尘进入发动机加剧了汽车零部件特别是发动机的磨损。一台新发动机在低尘条件下可运转1000012000h,而在高尘条件下只能运行40005000h。一台新车在低尘环境中工作,大修前
19、能行驶10万千米,而在高尘环境下行驶不到1.5万千米就需大修,并且油料消耗增加40%左右。某些特定场合的粉尘爆炸还会造成巨大的经济损失。为此,世界各国纷纷进行减少粉尘危害的研究,在路面抑尘方法和抑制剂的研制方面做了大量的工作。1.1.2治理扬尘污染的方法(1)加强施工工地监管,有效防止尘土入路路面积尘的主要来源是各类施工工地。因此,要加强对各类施工工地的监管,有效控制路面积尘。道路两侧所有工地应设置高标准围挡;工地内道路、操作场地应进行硬化处理;裸露泥土等易产尘物料应采取覆盖或洒水措施;运送渣土等散料的车辆出工地时,应将车轮冲洗干净,防止车辆将泥土带入附近道路。拆迁施工和拆除违章建筑时,有条件
20、的地方应实施洒水降尘,防止扬尘随风污染附近道路。(2)严格运输车辆管理,尽量减少物料撒漏运输车辆撒漏是产生路面积尘的一个重要原因。因此,应严格管理运输车辆,尽量减少物料撒漏。运输渣土、石料、水泥、煤炭、垃圾等散料的车辆,应当采取蓬盖、密闭等措施,不得超量装载和超速行驶,防止在运输过程中出现物料撒漏现象,从而减少因车辆碾压而产生的路面积尘和二次扬尘。(3)喷洒化学抑尘剂,不断提升保洁水平路面积尘因碾压、刮风和清扫所产生的二次扬尘,具有多次沉降、重复污染的特点。湿式清扫方式是目前被广泛使用的最有效的方式之一。对于积尘情况较轻的路面,可以简单的采用洒水抑尘的方法,而对于积尘情况严重的路面,可以采取喷
21、洒化学抑尘剂控尘。 1.2 化学抑尘技术1.2.1化学抑尘国内发展情况近些年间美国、俄罗斯、加拿大、日本、德国等国家在化学抑尘剂方面做了大量工作,发表了大量的专题报道310。例如美国的Reed J.R.等人研制出的路面抑尘剂,由10%50%的沥青乳化液、10%60%的木质素磺酸盐溶液和30%40%的水复合而成,该路面抑尘剂效果显著,但是有二次污染和火灾的危险。俄罗斯的一种由PO-1型阴离子表面活性剂、水玻璃和甲基苯乙烯乳状液和水复合成的抑尘剂,抑尘效果也非常好11。前苏联研究者研制的CCB乳状液,以木质素磺酸盐为主的亚硫酸酒糟为主要成分,炎热与干旱条件下,在土质路面以1.86L/m2的喷洒量喷
22、洒浓度为30%60%的溶液,抑尘时间可以达到420天2。我国关于化学抑尘的研究和应用虽然起步较晚,但是近些年也取得了较快的发展12-15,由吴超等研制的聚丙烯酸盐溶胶,主要成分是丙烯酸、引发剂过硫酸钾和氢氧化钠,该抑尘剂不仅成本低而且抑尘时间更是长达1020天11。此外,我国关于化学抑尘剂的不少成果还申请了专利16-20,日照凯格环保科技有限公司的梁作元等人申请了一种由水溶性高分子聚合物13%、聚丙烯酸钠0.51.5%、尿素0.51%、阴离子表面活性剂0.20.5%和水余量构成的抑尘剂专利。该路面抑尘剂不仅可以应用在道路抑尘上,同时也可以用于矿山开采、矿场道路运输和市政建设土方扬尘治理等方面,
23、有效解决了粉尘污染问题,保障了运输安全和司乘人员及周围工作人员的健康安全,降低了运输设备的维修费用,增加了设备的使用寿命,尤其解决了重型载重运输工具的碾压扬尘问题21。总的说来,半个多世纪以来,为了减少粉尘危害,世界上许多研究者在路面抑尘方法和抑制剂的研制方面做了大量工作,取得的成绩是可喜的。1.2.2路面抑尘剂防尘机理路面抑尘机理分为三种,分别是固结、润湿、凝并。所谓固结,就是指在路面抑尘剂的作用下,使路面具有足够的强度,不会因路面运输工具的动态压力、摩擦力、剪切力等作用力而使路况遭到破坏。固结防尘不仅可用于路面防尘,而且可用作矿石堆、煤堆等散体的防尘22。所谓润湿,就是指在路面抑尘剂的作用
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