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环保型融雪剂的研究新进展

发表时间:2014-10-11 12:08:55    作者:本站    来源:来源未知    点击数:

引言

        据了解,南方雪灾后消耗的融雪剂多 达数千万吨。 但随后人们便发现, 在雪灾中 立下了功劳的氯盐融雪剂, 就像一把 “双刃 剑”, 其危害随着气温的逐步回升和冰雪的 消融, 正在南方不少地方相继显露出来。 如 饮用水被污染, 变得苦咸, 沥青路面在融雪 盐的腐蚀下, 出现龟裂等现象, 道路两边的 草木枯死等。这不禁引发出一个新的研究 热点:环保型融雪剂。

一、融雪剂的使用现状

        融雪剂可以说是时代发展的必然产 物。上世纪四五十年代,以美国为代表的 发达国家的经济与交通取得长足发展,城 市间的高速公路甚至逐步取代了铁路的功 能而成为经济发展的主体命脉,于是保证 城市高速公路交通畅达,成为现实而又特 别重要的任务。冬季下雪是公路、铁路交 通的“大敌”,于是就有了采用融雪剂融 冰化雪的方法。融雪剂因此便应运而生。 融雪剂是由化冰盐(deicing salt)这个 名词演变而来的。用来降低冰雪冰点的盐 就被称为化冰盐。目前所用的融雪剂大致 分为三类: 一类是氯盐型,例如氯化钙、 氯化镁、氯化钠等。第二类是非氯盐型 ( 有机或无机盐、胺、醇) ,例如钙镁乙 酸盐(CMA) 、乙酸钾等。第三类是混合 型: (1)氯盐 + 非氯盐。 (2)氯盐+ 非氯盐 + 阻 锈剂。 [1] 目前为止,所使用的融雪剂主要 以氯化钠为主要成分,在美国和俄罗斯, 钙镁乙酸盐和乙酸钾有一定的应用 [2] 。氯 化钠是一种降低冰点性能好、货源充足、 价格低廉的材料,从技术资料查索,很难 找到比氯化钠更适用的融雪剂。因此,尽管氯化钠有许多缺点, 但一些交通发达国家 至今仍在使用,而且多用干喷法。但氯化 钠型传统融雪剂对环境的危害至今仍是个 让全世界头痛的问题。喷洒工业盐水融化 冰雪造成城市绿化植物枯死、路面及桥面 破坏、金属受损坏、汽车轮胎的使用寿命 缩短、地下水受污染等危害,这些都已经 被人们所认识。黑粘的残雪不仅污染环 境,对行人、行车也构成威胁。美国印 第安纳州珀杜大学的科学家发现,城市喷 洒工业盐水化雪会破坏臭氧层。因为喷洒 盐水使水滴中含有的溴和氯与雪混合,在 气温升高积雪融化后,这两种物质以气体 形式被释放出来,在大气中转变成自由 基,它们上升破坏了大气中较低的臭氧层 [3] 。正是由于以氯化钠为主的融雪剂的负 面影响和所造成的巨大经济损失,促使人 们开始努力寻找一种既能尽快地除雪,同 时又不至于对环境及道路交通设施造成危 害的环保型融雪剂作为食盐的代替品。环 保型融雪剂成为研究的热点之一。

二、环保型融雪剂的评价标准

        评价一种融雪剂的优劣,主要是从融 雪剂的融雪性能、腐蚀性及重金属含量等 因素来多方面综合考虑的。国际国内关于 融雪剂的标准并不多,国外主要有太平洋 西北除雪协会制定的关于环保型融雪剂的 技术指标, 主要对融雪剂的酸碱度、 比重、 浓度和冰点关系曲线、 腐蚀性、 氰化物及其 他一些重金属离子的含量做了相关规定。 如该指标规定:环保形融雪剂 PH 应在 6. 0-8.0 之间, 即基本接近中性, 腐蚀性不大 于传统氯化钠型融雪剂的 30%,氰化物含 量不大于0.20ppm, As含量不大于5.00ppm 等。国内则有北京市质量技术监督局于 2003 年5 月18 日在全国发布的关于融雪剂 的北京市地方生产标准。 标准主要从颜色、 气味、 含水率、 冻结温度、 融雪速度、 融雪 量、 对金属的腐蚀作用、 对水泥路面的脱皮 影响、 对沥青路面的剥落影响、 摩擦力的测 试、刹车指数、毒性测定以及对植物影响 等方面做出了相关规定。如该标准要求环 保型融雪剂无令人不愉快的气味, 无毒, 对Hg、Pb、As、Cd 等重金属含量也做了严 格规定, 如每公斤融雪剂中Hg含量必须低 于 0.05mg,As 和 Cd 的含量要小于 5mg 等 [4] 。在新标准的 13 项技术中有 9 项都不同 程度地涉及环保指标。 总之,环保型融雪剂必须具有低腐蚀 性、无环境污染、融雪能力强、成本低 等特点。


三、环保型融雪剂的研究发展及

        新动态 关于“环保型”融雪剂的提法,人 们当前的关注点是融雪剂渗进桥体导致钢 筋加速锈蚀问题和融雪剂损伤路旁花木植 物问题,能解决这两个问题的融雪剂就属 于“环保型”的概念。 [5] 1、 低成本醋酸钙镁盐类环保型融雪剂 的研究 尽管非氯盐型融雪剂在迅速发展中, 但由于成本等经济因素的制约,一些发达 国家也只能少量应用。我国是发展中国 家,非氯盐型融雪剂在短时期内更不可能 大量使用。在环保日益重要的今天,由于 现在所使用的融雪剂又有以上的问题,开 发研制出成本低且环保型的高效融雪剂就 成为摆在我们面前的重大课题。 赵音延、秦炜等人,结合醋酸稀溶 液的合理回收和利用,以生产绿色化学品 ——醋酸钙镁盐(CMA)为目的,采用萃取 剂将醋酸富集于萃取剂相,再用钙镁的氧 化物为反萃剂,反萃生成 CMA,系统地 进行了负载醋酸有机相反萃性能的研究 [6-7] 。 许英梅等 [8] 首次利用生物质废料(麦秸 杆、木屑等)气化、干馏过程中产生的醋酸 废液——黑色的木醋液作为低成本的醋酸 来源与白云石粉为原料, 通过转化、 脱色、 蒸发结晶等过程,制备出近乎白色低成本 的醋酸钙镁盐(CMA)类环保型融雪剂。实 验结果表明, 由生物质废液制CMA类环保 型融雪剂,不仅可为道路除冰雪提供一种 低成本的环保型融雪剂, 并根除氯害, 同时 可为这类生物质废液的治理提供一个变废 为宝的新途径,对生物质资源的有效利用 有重要意义。 寇艳秋等 [9] 以富含醋酸的糠醛废水为 原料生产CMA,既降低了 CMA 生产成 本,又降低了废水处理费用。主要采用双 效蒸发法治理糠醛废水,通过在实验室中 利用糠醛废水治理后的完成液制取环保型 融雪剂—— CMA,形成了 CMA 的回收工 艺,并对回收的 CMA 进行成分测定,有效成分在 80% 以上。通过融雪试验,得 出:外力作用下,融雪剂与雪作用 10 - 15 分钟积雪融化,可持续融雪 5 - 10 小 时;撒播量低于 50g (固体用量)或 556ml (液体用量)时,撒播量越大融雪效果越 好,撒播量高于 50g (固体用量)或 556ml (液体用量)时,撒播量变化对融雪效果 影响不大。双效蒸发法治理糠醛废水及醋 酸钙镁回收工艺实现了废水治理、资源回 收的双重目的,同时充分利用了废水及醛 气的热量,节约了循环冷却水用量,在资 源日益紧张的今天,具有非常重大的意 义。

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