Verwendung verschiedener Emulsionstypen bei der Staubbekämpfung

Emulsionen

Emulsionen unterdrücken den Verlust von Oberflächenfeinstoffen als inhalierbare und einatembare Staubpartikel, wenn sie auf unbefestigten Straßen verwendet werden. Das Ziel dieses Artikels ist es, die drei häufigsten Arten von Emulsionen zu diskutieren, die bei der Staubbekämpfung verwendet werden, einschließlich synthetischer Polymeremulsionen, Bitumenemulsionen und emulgierter Lignosulfonate. Ich glaube, dass die vielfältige Rolle, die synthetische Polymeremulsionen spielen, ihnen einen Vorteil gegenüber den anderen Emulsionen verschafft, der sich in den meisten Fällen von Anwendung zu Anwendung unterscheidet.

Polymeremulsionen

Synthetische Polymeremulsionen aus Acrylaten, Polyvinylacetaten und Polyvinylchloraten können zur Staubbekämpfung verwendet werden. Diese Gruppe von Emulsionen wird durch Monomerpolymerisation in einem wässrigen Medium hergestellt. Ihr Wirkungsmechanismus beruht auf der Verdampfungskinetik, bei der die Entfernung von Wasser infolge der Koaleszenz zu einem Übergang von Flocken in einen Film führt. Die 40-60 Gew .-% Feststoffe sind für die Einkapselung der Partikel und die Bildung eines Bindungsnetzwerks verantwortlich, das die Bodenkörner aneinander haftet. Zusätzlich zur Staubunterdrückung können diese Emulsionen die Festigkeit verbessern und gleichzeitig eine wetterfeste Oberfläche erzeugen. In einigen Projekten beträgt die Aufwandmenge 1,27 l / m 2 Die obere Sprühdichtung hat zu Durchdringungswerten zwischen 25 und 38 mm geführt. Verschiedene andere Projekte mit 1,4 - 4,5 l / m 2 haben gezeigt, dass synthetische Polymeremulsionen am besten funktionieren, wenn sie vor Rehabilitations- und Behandlungszyklen mit einer Lebensdauer von bis zu einem Jahr gemischt werden.

In der Praxis sind eine einfache Anwendung mit guter Effizienz, eine Erhöhung der Scherfestigkeit des Materials, eine gleichbleibende Staubkontrollleistung bei mäßiger Anpassungsfähigkeit an feuchte Bedingungen einige der Vorteile von Emulsionen aus synthetischem Polymer. Zu den Einschränkungen gehört die Anfälligkeit für oxidative Alterung der Kruste, die sich bei längerer UV-Exposition auf der Oberfläche bildet, was zu einer Verschlechterung führt, und sie sind aufgrund der Knappheit an Rohstoffen und Produktionsverfahren für ihre Synthese tendenziell kostspielig.

Bitumenemulsionen

Eine Staubreduzierung durch die Verwendung von Bitumenemulsionen mit langsamer Abbindung ist auf unbefestigten Straßen üblich. Die Dispersion der Bitumenphase in der nicht mischbaren wässrigen Lösung der emulgierenden Tensidphase bei unterschiedlichen Volumenanteilen ist als Bitumenemulsion bekannt. Die Art des Tensids bestimmt die Ladung auf der Emulsion, kationische Bitumenemulsionen werden hauptsächlich zur Staubunterdrückung verwendet. Die Kontraktionskinetik infolge der Reaktion mit alkalischen Bodenoberflächen erfolgt durch Flockungs-, Verdichtungs- und Koaleszenzstufen, wenn sich die Bitumenphase aus der wässrigen Phase absetzt. Das Brechen und Aushärten der Emulsion ist eine Kombination von Phänomenen, die auf Energiefluktuationen zwischen Kräften zwischen den dispergierten Partikeln beruhen, die im Laufe der Zeit zur Gelierung führen. Im Gegensatz dazu interagieren kieselsäurehaltige Böden mit kationischen Emulsionen durch Emulgatorabstraktion, Deprotonierung des angesäuerten Emulgators und Tröpfchenwanderung.

Anionische Emulsionen interagieren mit kalkhaltigen Oberflächen, um die Emulsion durch Calciumsalzbildung aus dem Tensid zu brechen, während in siliciumhaltigen Oberflächen die Adsorption des anorganischen Kations auf der Oberfläche zu einem Gegenionenverlust auf dem Tensid führt, wobei beide Prozesse zu einer Destabilisierung der Emulsion führen. Beispiele variieren von Aufwandmengen von 0,5 - 4,5 l / m 2 abhängig von Straßenbeschaffenheit, Verdünnung und Produkt. Die große Partikelgröße von Bitumen führt zu einem Mangel an Penetration durch Bitumenemulsionen, was eine Herausforderung für eine angemessene Aushärtung darstellt, da sich eine Kruste auf der Oberfläche bildet und unter Verkehrs- und Nassbedingungen zur Fragmentierung neigt. Staubkontrolle und ein gewisses Maß an Festigkeit können durch Wartung mit herkömmlichen unbefestigten Straßengeräten erreicht werden. Die Verdünnung mit Wasser und nichtflüchtigen Harzen verbessert die Penetration, wobei letztere die Asphaltene solubilisiert, um die Verringerung der Partikelgröße zu unterstützen, was zu einer besseren Penetration führt. Bei Verdünnung mit Wasser verbleiben 25 Gew .-% Feststoffe als Bitumen in der Emulsion. Ein weiteres Problem ist, dass das Umweltrisiko von Bitumenemulsionen sehr hoch ist, da es mindestens 24 Stunden lang durch Regen und Überlandströmung mobilisiert werden kann. Straßen, die kontinuierlich mit diesen Emulsionen behandelt werden, bilden auch große Bitumenkonzentrationen, was ein langfristiges Umweltproblem für die Entsorgung oder Sanierung darstellt.

Lignosulfonate

Emulgierte Lignosulfonate können als Staubunterdrücker in ungebundenen Kiesmaterialien wirken. Sie sind Nebenprodukte aus Sulfitpapier- und Holzherstellungsverfahren, bei denen sulfoniertes Lignin, ein aus Phenylpropan-Untereinheiten aufgebautes Polymer, in einer wässrigen Lösung dispergiert wird. Ihre Zusammensetzung hängt vom Ausgangsmaterial der Baumarten und den zur Extraktion von Cellulose verwendeten Chemikalien ab, deren Wirkstoff neutralisierte Ligninschwefelsäure enthält, die Zucker enthält. Calcium-, Natrium- und Ammoniumlignosulfonate stellen die häufigsten Typen dar, wobei Calciumlignosulfonat als Staubunterdrückungsmittel verwendet wird. Zunächst wird Lignosulfonat als Erhaltungsmaßnahme und Rehabilitation mit topischem Sprühen gemischt. Im emulgierten Zustand bestehen Lignosulfonate zu 50 Gew .-% aus Feststoffen. Die Aufwandmengen variieren zwischen 2,3 und 4,5 l / m 2 mit bis zu 2 Behandlungen pro Saison empfohlen.

Zu den Vorteilen emulgierter Lignosulfonate gehören kostengünstige, schnell wirkende Transportverzögerungen, Bindung von Oberflächenpartikeln, Erhöhung der Trockenfestigkeit von Materialien unter trockenen Bedingungen, nicht hygroskopischer Natur, daher effektive Retention über lange Trockenperioden mit geringer Luftfeuchtigkeit, Unterstützung der plastischen Flexibilität aus Ton, der eine Umstrukturierung und weitere Verkehrsverdichtung ermöglicht und eine Nacharbeit des Graders auf der feuchten Oberfläche ermöglicht. Zu den Mängeln gehören die biologische Abbaubarkeit und die Anfälligkeit für UV-Abbau, die Löslichkeit von Feststoffen in Wasser, die zu einem Verlust der Oberflächenbindungswirkung infolge des Auswaschens führt, wodurch eine schlechte Anpassungsfähigkeit an feuchte Bedingungen und die Notwendigkeit einer häufigen erneuten Anwendung, Leistungsschwankungen aufgrund der Baumquelle und Extraktionsprozess.

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Lin Yang (Frau)

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