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基本信息

項(xiàng)目名稱：
復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑的研制及其性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑是一種新型的由傳統(tǒng)氯鹽類融雪劑以及醋酸鈣鎂鹽類融雪劑演變而來(lái)的復(fù)合型融雪劑。其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，配制方便，實(shí)用性高，與傳統(tǒng)氯鹽類融雪劑相比，復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑高融冰效率、低腐蝕、污染小、對(duì)植物傷害小的復(fù)合型融雪劑，且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB/T 23851-2009的標(biāo)準(zhǔn)。從生產(chǎn)上和使用上都符合低碳、環(huán)保的理念，符合“十二五”提高環(huán)境質(zhì)量的發(fā)展方向。
詳細(xì)介紹：
冬季下雪是阻礙交通的“大敵”。二十世紀(jì)四、五十年代，隨著交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，融雪劑應(yīng)運(yùn)而生。融雪劑主要用于機(jī)場(chǎng)、公路、鐵路、城市街道等地方，起到除雪或防凍作用。氯鹽類融雪劑因其融雪效果好、價(jià)格便宜，一直被廣泛地應(yīng)用于道路的除雪化冰。直到現(xiàn)在，一些國(guó)家仍以氯鹽作為融雪劑的主體。而我國(guó)對(duì)于道路除冰融雪劑的使用也是以氯鹽為主。然而，過(guò)度使用氯鹽融雪劑會(huì)導(dǎo)致路旁植被大量死亡，公路、橋梁、混凝土路面受到腐蝕破壞。被摻進(jìn)了融雪劑的雪融化后滲入地表，污染江河、地下水，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，所以研究新型的融雪劑，改善現(xiàn)有融雪劑的性能迫在眉睫。 20世紀(jì)80年代末90年代初，國(guó)外開始研究乙酸鹽融雪劑，醋酸鈣鎂鹽的出現(xiàn)使之有了突破性的改變。醋酸鈣鎂鹽(CMA)為醋酸鈣和醋酸鎂的混合物,是20世紀(jì)80年代美國(guó)為代替高速公路的除冰(雪)劑氯化鈉而開發(fā)的一種環(huán)保型化學(xué)品。與氯化鈉相比較,CMA具有熔點(diǎn)低、可生物降解、對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施中的混凝土與金屬的腐蝕性小、基本上對(duì)土壤和水源不造成污染等優(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。且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其融冰效果以及其他性能并不是最優(yōu)，可再加以提高。本研究基于許英梅老師專利《CMA環(huán)保型融雪劑的制備方法》，以生物質(zhì)（秸稈、木屑等）熱解廢液（木醋液）為原料,生產(chǎn)CMA類環(huán)保型融雪劑,并對(duì)其應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，以此為基礎(chǔ)，再結(jié)合傳統(tǒng)融雪劑的優(yōu)點(diǎn)對(duì)復(fù)合型融雪劑進(jìn)行研發(fā)、配制，制得出了高融冰效率、低腐蝕、污染小、對(duì)植物傷害小的復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑。針對(duì)融雪劑融冰性能、碳鋼腐蝕率做了系統(tǒng)的研究，對(duì)重金屬離子做了含量檢測(cè)，并且對(duì)植物的傷害、混凝土的破害、環(huán)境的影響做了初步的評(píng)估，其結(jié)果都相對(duì)理想。其融冰能力和對(duì)碳鋼的腐蝕率以及其他指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23851-2009的規(guī)定值。是一種低成本、高效率、低污染、高實(shí)用性的復(fù)合型融雪劑。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

基于融雪劑會(huì)導(dǎo)致路旁植被大量死亡，公路、橋梁、混凝土路面受到腐蝕破壞的現(xiàn)狀，利用冰點(diǎn)降低原理及金屬腐蝕基本原理，對(duì)復(fù)合型融雪劑進(jìn)行了研發(fā)、配制。最終研制出高融冰效率、低腐蝕、污染小、對(duì)植物傷害小的復(fù)合型融雪劑。在配制上，利用生物質(zhì)熱解廢液為原料，制備出以醋酸鈣鎂，使其與氯化鎂進(jìn)行復(fù)合，提高了融冰能力，降低了氯鹽的成分，從而降低了氯害；且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB/T 23851-2009的標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，配制方便，實(shí)用性高。利用生物質(zhì)熱解氣化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，提供了一種低成本、綠色環(huán)保的融雪劑。與現(xiàn)有的融雪劑相比, 復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑融冰性能優(yōu)異，超過(guò)了傳統(tǒng)融雪劑。并以金屬腐蝕理論為基礎(chǔ)，通過(guò)加入緩蝕劑很好的抑制了融雪劑對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕。在同類產(chǎn)品中性能突出、優(yōu)越，腐蝕率不僅低于國(guó)標(biāo)的要求，也低于醋酸鈣鎂鹽類融雪劑。各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB/T 23851-2009的標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

與傳統(tǒng)氯鹽類融雪劑相比，復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑對(duì)環(huán)境的影響明顯減弱，主要體現(xiàn)在對(duì)鋼筋腐蝕率低、對(duì)混凝土破壞小、不破害植物正常生理代謝、降低了鹽度，降低了“氯害”，并且提高了可分解有機(jī)成分，從而降低了融雪劑對(duì)周邊水體及地下水的影響。從生產(chǎn)上，利用廢液提取成分，遵循可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展方向；從使用上，降低了對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。符合低碳、環(huán)保的理念，符合“十二五”提高環(huán)境質(zhì)量的發(fā)展方向。

學(xué)術(shù)論文摘要

本研究采用自制工藝流程，以生物質(zhì)熱解廢液為原料，制備出復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑。由此，研究復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑的融冰能力及其不同組分配比對(duì)融冰能力的影響規(guī)律。結(jié)果表明：當(dāng)液體融雪劑（20%）中醋酸鎂和醋酸鈣體積比為7:3時(shí)，融冰能力達(dá)到最大值91%，達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值90%。當(dāng)與一定比例的氯化鎂復(fù)合后，提高了融雪劑的融冰能力，當(dāng)液體融雪劑（20%）中氯化鎂：醋酸鎂：醋酸鈣=7:2:1（體積比）時(shí)，融雪劑的融冰能力可達(dá)114%；再加入亞硝酸鹽，抑制了復(fù)合CMA融雪劑的腐蝕率，結(jié)果表明，在加入量很少的情況下（5%），腐蝕率X=0.084，達(dá)到了規(guī)定值X≤0.18。

獲獎(jiǎng)情況

本研究于2008年秋開始，至2010年夏結(jié)束實(shí)驗(yàn)階段，按照2009年國(guó)家道路除冰融雪劑標(biāo)準(zhǔn)“GB/T 23851-2009”，對(duì)融雪劑的各項(xiàng)性能一一進(jìn)行測(cè)定，均達(dá)到了國(guó)標(biāo)的規(guī)定。期間共投稿兩篇，其中《復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑的融冰能力研究》已被化學(xué)世界(中文核心,CSCD收錄)收錄，將于5月出版；《復(fù)合CMA環(huán)保型融雪劑對(duì)碳鋼的腐蝕率研究》也已被化學(xué)世界(中文核心,CSCD收錄) 收錄。

鑒定結(jié)果

已通過(guò)大連市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所的檢驗(yàn)認(rèn)證，各項(xiàng)指標(biāo)均合格，檢驗(yàn)報(bào)告見附件三。

參考文獻(xiàn)

[1] 許英梅，張秋民等.環(huán)保型融雪劑及其制備方法[P]. 中國(guó)發(fā)明專利， ZL200510054964.5, 2008,06 [2] 許英梅,張秋民,等.木醋液利用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2008. [3] 許英梅,劉倩等. CMA類環(huán)保型融雪劑的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化學(xué)世 界,2010,7:435-442. [4] 其他參考文獻(xiàn)見附件八

同類課題研究水平概述

隨著融雪劑的應(yīng)運(yùn)而生，接踵而至的是常用融雪劑帶來(lái)的污染，如：飲用水被污染，瀝青路面在融雪劑的腐蝕下出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，道路兩邊的草木枯死等，高效而環(huán)保的融雪劑的研究與開發(fā)成為當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。醋酸鈣鎂鹽CMA類融雪劑以其良好的水溶性、較低的熔點(diǎn)和超強(qiáng)的融雪能力倍受人們關(guān)注，對(duì)于制備環(huán)境友好型融雪劑有重要意義。 目前國(guó)內(nèi)外所用的融雪劑大致分為三類: 一類是氯鹽型，例如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉等；第二類是非氯鹽型( 有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽、胺、醇) ，例如醋酸鈣鎂鹽(CMA)、醋酸鉀等；第三類是混合型: (1)氯鹽+非氯鹽。(2)氯鹽+非氯鹽+阻銹劑。傳統(tǒng)的氯鹽融雪劑（主要為氯化鈉、氯化鈣）以其低廉的價(jià)格、良好的融冰能力占據(jù)融雪劑的主要市場(chǎng)；在美國(guó)和俄羅斯, 醋酸鈣鎂鹽和醋酸鉀有一定的應(yīng)用，但受價(jià)格因素限制，應(yīng)用范圍較窄。 目前新型融雪劑的研究方向大致有兩個(gè)：（1）低成本醋酸鈣鎂鹽類環(huán)保型融雪劑的研究，當(dāng)前可查閱的醋酸鈣鎂鹽制備方法有合理回收醋酸稀溶液、利用含醋酸的糠醛的廢水、利用乳酪下腳料生產(chǎn)等；（2）對(duì)傳統(tǒng)氯鹽型融雪劑的改進(jìn)，例如，王小光等以傳統(tǒng)氯鹽為突破口，以冰點(diǎn)降低理論、金屬防腐理論、植物傷害機(jī)理為依據(jù)，研制了PSA系列新型高效環(huán)保新型融雪劑（采用失重間浸懸掛法,以w ( PSA1 ) =3%的溶液為腐蝕液,對(duì)磷酸二氫鈉、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅、鎢酸鈉、鉬酸鈉、硅酸鈉及硫脲等7種常用緩蝕劑進(jìn)行正交腐蝕實(shí)驗(yàn)考察, 篩選出有效緩蝕劑,進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化復(fù)配設(shè)計(jì)），鄭州大學(xué)許秀成教授等提出新型“環(huán)境友好、作物營(yíng)養(yǎng)型融雪劑”的概念，設(shè)計(jì)開發(fā)出的環(huán)境友好、作物營(yíng)養(yǎng)型融雪劑為KCI-MgC12 一Lux 系列。(Lux 是一種由尿素、硝酸餒鈣、硝酸錢鎂及親水型表面活性劑所組成的低熔點(diǎn)、高滲透性的“樂喜復(fù)合物”)。 本研究利用生物質(zhì)熱解廢液為原料,經(jīng)專利技術(shù)生產(chǎn)CMA，與氯化鎂進(jìn)行合理配比，并選用亞硝酸作為融雪劑的緩蝕劑，使其融冰能力大大增加，在一定程度上降低了氯害，并在很大程度上降低了對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕率，此方法在國(guó)內(nèi)屬首例，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB/T 23851-2009的規(guī)定，極有效的降低了生產(chǎn)成本并提高了融雪效率，并且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響也表現(xiàn)出呈友好性，是一種高融冰效率、低腐蝕、污染小、對(duì)植物傷害小的的復(fù)合型融雪劑。
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