低成本的醋酸廢液融雪劑的研究

低成本的醋酸廢液融雪劑的研究

醋酸鈣鹽（cm）是醋酸鈣和乙酸鎂的混合物。這是20世紀(jì)80年代美國開發(fā)的一種環(huán)保藥物，取代了公路上的冰（雪）劑。與氯化鈉相比，cm具有低溶液、可生物降解、對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施中混凝土和金屬的侵蝕性小、對(duì)土壤和水源的影響一般不受到影響等優(yōu)點(diǎn)。通常,CMA是由冰醋酸與白云石反應(yīng)制得,但此生產(chǎn)成本高,其產(chǎn)品價(jià)格為氯化鈉的30倍,制約了CMA的普遍應(yīng)用。醋酸是影響CMA價(jià)格的主要因素,因此,使用價(jià)格低廉的醋酸來生產(chǎn)CMA是降低成本的關(guān)鍵。本文研究以醋酸廢液(木醋液)為原料,生產(chǎn)CMA類環(huán)保型融雪劑的方法,并對(duì)其應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。1實(shí)驗(yàn)部分1.1cm類融雪劑的制備取定量已知酸含量的木醋液廢液,加入過量5%摩爾的白云石粉,攪拌混勻,在室溫下反應(yīng)30~50min(pH=8.5左右);過濾除去不溶物,得到黑色或者深褐色的濾液(木醋液轉(zhuǎn)化液);將濾液用脫色劑脫色40~60min,過濾得到無色(或淡黃色)濾液,即為液體CMA類融雪劑?；?qū)V液蒸發(fā)結(jié)晶(或濃漿噴霧干燥)即得到固體CMA類融雪劑。1.2固體融雪劑產(chǎn)品使用液體融雪劑產(chǎn)品時(shí),可以將液體融雪劑產(chǎn)品直接噴灑在冰雪面上來融化冰雪;使用固體融雪劑產(chǎn)品時(shí),將其粉末均勻撒于雪面上融雪。分別在可調(diào)溫冰柜和冬季雪地上進(jìn)行了融雪性能實(shí)驗(yàn)。1.2.1最低融化雪溫的測定在可調(diào)溫冰柜(BCD-205E/B)中,按照質(zhì)量比為除雪劑(固體)∶雪=1∶10分別測定不同樣品在不同溫度下的溶化時(shí)間。1.2.2融雪劑的用量篩選在已知室外溫度的雪地上,取相同面積的雪地,并測定其雪厚度和體積,分別將不同質(zhì)量的融雪劑樣品撒于表面,在相同時(shí)間內(nèi),觀察使雪全部溶化需要融雪劑的最小量。1.2.3雪水上雪的檢測在國際上對(duì)融雪劑的腐蝕性的允許值還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),以美國的PNS指標(biāo)最為流行。實(shí)驗(yàn)方法是:(1)取已融化的雪水約100mL,分別加入0.5g本發(fā)明融雪劑(低碳混合羧酸鈣鎂鹽CMR)、低碳混合羧酸鎂(MR)、低碳混合羧酸鈣(CR)和氯化鈉,以雪水為空白樣作對(duì)照。溶液暴露于空氣中。(2)往配制溶液中各置入一個(gè)鐵釘,用細(xì)線使其懸浮溶液中。(3)定期觀察腐蝕情況,記錄,比較。1.2.4其他性能試驗(yàn)用0.5%本發(fā)明融雪劑溶液定期澆灌花草,觀察現(xiàn)象。2結(jié)果與討論2.1融雪劑本方法所用木醋液原料是由生物質(zhì)廢料(秸桿、木屑等)干餾熱解制燃料氣過程中,產(chǎn)生赤褐色廢液,其醋酸含量可達(dá)6%~12%,另外還含有少量的丙酸(約0.6%),甲酸(約0.3%),苯酚,焦油等。所以用實(shí)驗(yàn)1.1工藝方法制得的融雪劑是以醋酸鈣鎂鹽為主,還含有少量丙酸鈣鎂鹽、甲酸鈣鎂鹽的低碳混合羧酸鈣鎂鹽。通過紅外光譜(Avatar370)和X射線衍射(D/Max2400)分析,確證了結(jié)構(gòu)。用此融雪劑進(jìn)行1.2的融雪性能實(shí)驗(yàn),如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本融雪劑具有很好的融雪效果,與冰的最低共熔點(diǎn)是-34℃(優(yōu)于NaCl和CaCl2)。2.2融雪效率的定義融雪原理可以簡單概括為,通過加入融雪劑,降低水的冰點(diǎn)(凝固點(diǎn)),使在冬季較低溫度條件下,冰、雪以液態(tài)形式存在,達(dá)到融雪的目的。融雪劑的主要應(yīng)用性能之一是融雪效率。所謂融雪效率(μ)可定義為,對(duì)應(yīng)于一定溫度下,單位質(zhì)量的融雪劑能夠融化的雪的量(本實(shí)驗(yàn)選取體積)。表2分別列出了本發(fā)明融雪劑(固體)和NaCl的融雪效率,由表中數(shù)據(jù)可知本發(fā)明融雪劑(低碳混合羧酸鈣鎂鹽)的融雪效率為每克融雪劑能溶解208.3cm3的雪,高于NaCl的融雪效率(166.7cm3/g),說明本發(fā)明融雪劑具有較好的融雪效果。2.3腐蝕情況分析環(huán)保型融雪劑不僅要保證融雪效果,更重要的是對(duì)環(huán)境的影響,例如:對(duì)道路、橋梁以及花草樹木的影響等,依據(jù)實(shí)驗(yàn)1.2.3測定了本發(fā)明融雪劑對(duì)金屬的腐蝕情況(如表3所示),從鐵釘明顯的不同程度的腐蝕現(xiàn)象中得出,本發(fā)明融雪劑(低碳混合羧酸鈣鎂鹽)CMR的腐蝕性最低,氯化鈉的腐蝕性最高,低碳混合羧酸鎂(MR)和低碳混合羧酸鈣(CR)也有不同程度的腐蝕現(xiàn)象,但將二者混合制得的低碳混合羧酸鈣鎂鹽卻是一個(gè)無腐蝕性的融雪劑,這種混合增效性進(jìn)一步佐證了CMA類融雪劑的綠色環(huán)保性。另外,本課題組還對(duì)花草等用0.5%融雪劑溶液定時(shí)澆灌,也未見異常,說明本發(fā)明融雪劑是一種環(huán)保型融雪劑。3鈣鎂鹽混雪劑在道路防雪劑中的應(yīng)用本文以木醋液(來自于生物質(zhì)能源廢液的醋酸廢液)為原料,制得了低成本的CMA類融雪劑(液體融雪劑大約為50美元/t,固體融雪劑大約為100美元/t。而用冰醋酸制成的固體鈣鎂鹽融雪劑大約為1000美元/t)。為這類環(huán)保型融雪劑用于道路除雪,提供了經(jīng)濟(jì)可行性。本論文提出的工藝路線簡單可行,不僅是一個(gè)變廢