基于浒苔纤维素的环保复合抑尘剂：制备工艺优化与抑尘机理研究

为解决煤炭开采运输过程中的粉尘污染问题，同时实现浒苔(EP)生物质资源化利用，研究人员通过羧甲基化改性EP纤维素基质，复合PVA/PAM单体开发出环保型复合抑尘剂(CPPS)。正交实验确定10:1:4的PVA-PAM-SDBS最优配比，该配方在12 m/s风速下抑尘率超95%，接触角降低34%，水分子渗透性显著提升，为绿色抑尘材料研发提供新思路。

　　

煤炭开采在支撑我国能源供给的同时，也带来了严重的粉尘污染问题。数据显示，2023年全国报告职业性尘肺病达8051例，占职业病总数的66.61%。与此同时，沿海地区频发的浒苔(EP)绿潮灾害，每年造成数百万吨生物质堆积，传统填埋处理方式既浪费资源又污染环境。这两大看似不相关的生态难题，在中国矿业大学研究人员手中产生了奇妙的化学反应——他们创新性地将海洋污染物转化为抑尘利器，相关成果发表在《Powder Technology》期刊。

研究团队采用酸碱法提取EP纤维素，通过羧甲基化改性构建基质网络，以过硫酸钾(KPS)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，复合聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)形成三维聚合物网络。关键技术包括：正交实验优化配方参数，Shore硬度计测定固结强度，接触角测试仪分析润湿性能，Materials Studio软件模拟分子相互作用，以及12 m/s风速模拟条件下的抑尘率测试。

【Determination of optimum reaction conditions】
通过四因素三水平正交实验确定，60℃反应温度下PVA:PAM:SDBS=10:1:4时，抑尘剂固结强度达77.3 HA（肖氏硬度）。该配方使煤饼接触角较传统抑尘剂降低34%，表明其显著改善的润湿性能。

【Conclusion】
分子模拟显示CPPS能破坏煤尘表面疏水膜，促进水分子渗透。经处理的煤样9小时后仍保持18%含水率，12 m/s风速下抑尘率稳定在95%以上。这种"以废治污"的策略，既解决了EP堆积的处置难题，又避免了传统化学抑尘剂的毒性问题。

该研究开创性地将海洋生物质应用于矿山粉尘治理，其开发的CPPS具有三重环境效益：EP生物质资源化利用降低原料成本，可降解特性避免二次污染，优异的抑尘性能减少煤矿职业病风险。特别是通过分子模拟揭示的"增强水分子渗透-改善煤尘粘附"协同抑尘机制，为新一代智能抑尘材料设计提供了理论依据。研究团队指出，未来可进一步优化EP纤维素提取工艺，探索与其他天然高分子的复合效应，推动绿色抑尘技术向更高效、更经济的方向发展。