高效环保型融雪剂的研制
我国和世界上许多国家冬季降雪给人民生活带来的不便及造成的经济损失,使得融雪剂应运而生。传统融雪剂(氯化钠)对金属及混凝土腐蚀性强对环境危害较大,而非氯盐型融雪剂价格昂贵且融雪能力差。 针对传统氯盐型和非氯盐型融雪剂的不足,本研究以传统氯盐为突破口,以冰点降低理论、金属防腐理论、植物伤害机理为依据,研究了不同氯盐的加合增效、冰点降低规律,同时兼顾了其融冰化雪时的热效应。 主要开展了如下几个方面的工作: 通过单纯形重心设计筛选出了三个适合于不同温度、不同场合下的融雪剂主物料配方: 配方一(PSA1):w(CaCl<,2>·...
我国和世界上许多国家冬季降雪给人民生活带来的不便及造成的经济损失,使得融雪剂应运而生。传统融雪剂(氯化钠)对金属及混凝土腐蚀性强对环境危害较大,而非氯盐型融雪剂价格昂贵且融雪能力差。 针对传统氯盐型和非氯盐型融雪剂的不足,本研究以传统氯盐为突破口,以冰点降低理论、金属防腐理论、植物伤害机理为依据,研究了不同氯盐的加合增效、冰点降低规律,同时兼顾了其融冰化雪时的热效应。 主要开展了如下几个方面的工作: 通过单纯形重心设计筛选出了三个适合于不同温度、不同场合下的融雪剂主物料配方: 配方一(PSA1):w(CaCl<,2>·2H<,2>O)=70﹪,w(MgCl<,2>·6H<,2>O)=20﹪,w(L)=10﹪; 配方二(PSA2):w(CaCl<,2>·2H<,2>O)=50﹪,w(MgCl<,2>·6H<,2>O)=40﹪,w(L)=10﹪; 配方三(PSA3):w(CaCl<,2>·2H<,2>O)=30﹪,w(MgCl<,2>·6H<,2>O)=60﹪,w(L)=10﹪; 其中PSAl配方适合用在深寒(-30℃~-35℃),防腐要求较高的机场、桥面、高速公路;PSA2配方适合用在中寒(-20℃~-25℃),防腐要求一般的街道、停车场、庭院;而PSA3配方适合用在温度不很底(-10℃~-15℃),防腐要求不高的一般道路。该系列融雪剂打破了传统融雪剂品种单一的局面,避免了融雪剂使用过程中的“浪费”和“失效”问题。 为了减缓氯盐对碳钢及混凝土的腐蚀,同时增加其对植物的营养。本研究以w(PSA1)=3﹪溶液为腐蚀液,通过三次正交实验筛选出了PSA系列融雪剂的高效缓蚀剂(记为H),其组成成分分别为T、磷酸二氢锌、硫脲,组成缓蚀剂H各物质质量关系为m(T)∶m(磷酸二氢锌)∶m(硫脲)=6∶1∶2,在PSA系列溶液中,以H计,质量浓度为450mg/L,即c(H)=450mg/L时有较好的缓蚀效果。该复合缓蚀剂用量少,原料廉价,对碳钢的缓蚀率高,而且磷的含量也符合我国农田灌溉水质标准GB 5084-92。 进行了融雪剂融冰速率测定。结果发现在-10℃下,PSA系列的融冰速率很高,是氯化钠的2倍左右,是CMA的3倍左右;在-20℃下,PSA系列融冰速率已有稍微差距,氯化钠此时几乎“失效”;在-30℃下,PSA1还具有较好的融冰能力;初始阶段PSA系列的融冰速率较大,是氯化钠4~5倍,是CMA的10倍;从融冰速率和低温下融冰效果上看,PSA系列均优于氯化钠和CMA,CMA在-10℃融冰速率非常小了,在低于-15℃两者均失去了融冰能力。进行了碳钢和混凝土腐蚀实验。结果发现氯化钙对碳钢的腐蚀最为严重是氯化钠的1.5倍;氯化钠对碳钢坑蚀最为严重;CMA和添加缓蚀剂的PSA系列对碳钢腐蚀都极小,均不到氯化钠的50﹪,比纯水的腐蚀性还低;与相同浓度的氯化钠腐蚀性相比,PSA1、PSA2和PSA3对碳钢的腐蚀率分别为氯化钠的0.91﹪、1.71﹪和2.82﹪;PSA系列对混凝土基本无腐蚀。 进行了融雪剂冰点下降测试、pH值测试和植物耐盐实验。结果发现PSA系列冰点均在.30℃以下,pH值均在6~9之间,耐盐量均在150g/m<'2>以上,符合环保标准。 由冰点下降曲线和雪层的数学模型对融雪剂主物料和缓蚀剂用量进行了探讨。结果表明主物料用量与外界温度及雪量有一定函数关系,而缓蚀剂用量只与雪量有关。即: 当外界温度t℃下,h厘米厚,每平方米的雪完全融化所需PSAl、PSA2、PSA3的克数分别为m1、m2、m3。所需缓蚀剂的量为m'克。 本课题研制的PSA系列融雪剂既保留了传统融雪剂的优点,原料廉价易得,冰点低;兼有CMA的优点,对钢铁几乎无腐蚀,对混凝土无不良影响,又增加了植物的营养成分;丰富了融雪剂的品种,真正做到了因地制宜,具有一定的应用价值,成为冬季冰雪的首选融雪剂之一。基本实现了开发高效环保型融雪剂的初衷,达到了本课题的研究目的。
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作者: 王小光
学科专业: 应用化学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 郑州大学
导师姓名: 章亚东
学位年度: 2007
语 种: chi
分类号: U418.41
在线出版日期: 2007年8月27日