低成本的醋酸废液融雪剂的研究

低成本的醋酸废液融雪剂的研究

醋酸钙盐（cm）是醋酸钙和乙酸镁的混合物。这是20世纪80年代美国开发的一种环保药物，取代了公路上的冰（雪）剂。与氯化钠相比，cm具有低溶液、可生物降解、对道路基础设施中混凝土和金属的侵蚀性小、对土壤和水源的影响一般不受到影响等优点。通常,CMA是由冰醋酸与白云石反应制得,但此生产成本高,其产品价格为氯化钠的30倍,制约了CMA的普遍应用。醋酸是影响CMA价格的主要因素,因此,使用价格低廉的醋酸来生产CMA是降低成本的关键。本文研究以醋酸废液(木醋液)为原料,生产CMA类环保型融雪剂的方法,并对其应用性能进行了研究。1实验部分1.1cm类融雪剂的制备取定量已知酸含量的木醋液废液,加入过量5%摩尔的白云石粉,搅拌混匀,在室温下反应30~50min(pH=8.5左右);过滤除去不溶物,得到黑色或者深褐色的滤液(木醋液转化液);将滤液用脱色剂脱色40~60min,过滤得到无色(或淡黄色)滤液,即为液体CMA类融雪剂。或将滤液蒸发结晶(或浓浆喷雾干燥)即得到固体CMA类融雪剂。1.2固体融雪剂产品使用液体融雪剂产品时,可以将液体融雪剂产品直接喷洒在冰雪面上来融化冰雪;使用固体融雪剂产品时,将其粉末均匀撒于雪面上融雪。分别在可调温冰柜和冬季雪地上进行了融雪性能实验。1.2.1最低融化雪温的测定在可调温冰柜(BCD-205E/B)中,按照质量比为除雪剂(固体)∶雪=1∶10分别测定不同样品在不同温度下的溶化时间。1.2.2融雪剂的用量筛选在已知室外温度的雪地上,取相同面积的雪地,并测定其雪厚度和体积,分别将不同质量的融雪剂样品撒于表面,在相同时间内,观察使雪全部溶化需要融雪剂的最小量。1.2.3雪水上雪的检测在国际上对融雪剂的腐蚀性的允许值还没有统一的标准,以美国的PNS指标最为流行。实验方法是:(1)取已融化的雪水约100mL,分别加入0.5g本发明融雪剂(低碳混合羧酸钙镁盐CMR)、低碳混合羧酸镁(MR)、低碳混合羧酸钙(CR)和氯化钠,以雪水为空白样作对照。溶液暴露于空气中。(2)往配制溶液中各置入一个铁钉,用细线使其悬浮溶液中。(3)定期观察腐蚀情况,记录,比较。1.2.4其他性能试验用0.5%本发明融雪剂溶液定期浇灌花草,观察现象。2结果与讨论2.1融雪剂本方法所用木醋液原料是由生物质废料(秸杆、木屑等)干馏热解制燃料气过程中,产生赤褐色废液,其醋酸含量可达6%~12%,另外还含有少量的丙酸(约0.6%),甲酸(约0.3%),苯酚,焦油等。所以用实验1.1工艺方法制得的融雪剂是以醋酸钙镁盐为主,还含有少量丙酸钙镁盐、甲酸钙镁盐的低碳混合羧酸钙镁盐。通过红外光谱(Avatar370)和X射线衍射(D/Max2400)分析,确证了结构。用此融雪剂进行1.2的融雪性能实验,如表1所示。实验结果表明本融雪剂具有很好的融雪效果,与冰的最低共熔点是-34℃(优于NaCl和CaCl2)。2.2融雪效率的定义融雪原理可以简单概括为,通过加入融雪剂,降低水的冰点(凝固点),使在冬季较低温度条件下,冰、雪以液态形式存在,达到融雪的目的。融雪剂的主要应用性能之一是融雪效率。所谓融雪效率(μ)可定义为,对应于一定温度下,单位质量的融雪剂能够融化的雪的量(本实验选取体积)。表2分别列出了本发明融雪剂(固体)和NaCl的融雪效率,由表中数据可知本发明融雪剂(低碳混合羧酸钙镁盐)的融雪效率为每克融雪剂能溶解208.3cm3的雪,高于NaCl的融雪效率(166.7cm3/g),说明本发明融雪剂具有较好的融雪效果。2.3腐蚀情况分析环保型融雪剂不仅要保证融雪效果,更重要的是对环境的影响,例如:对道路、桥梁以及花草树木的影响等,依据实验1.2.3测定了本发明融雪剂对金属的腐蚀情况(如表3所示),从铁钉明显的不同程度的腐蚀现象中得出,本发明融雪剂(低碳混合羧酸钙镁盐)CMR的腐蚀性最低,氯化钠的腐蚀性最高,低碳混合羧酸镁(MR)和低碳混合羧酸钙(CR)也有不同程度的腐蚀现象,但将二者混合制得的低碳混合羧酸钙镁盐却是一个无腐蚀性的融雪剂,这种混合增效性进一步佐证了CMA类融雪剂的绿色环保性。另外,本课题组还对花草等用0.5%融雪剂溶液定时浇灌,也未见异常,说明本发明融雪剂是一种环保型融雪剂。3钙镁盐混雪剂在道路防雪剂中的应用本文以木醋液(来自于生物质能源废液的醋酸废液)为原料,制得了低成本的CMA类融雪剂(液体融雪剂大约为50美元/t,固体融雪剂大约为100美元/t。而用冰醋酸制成的固体钙镁盐融雪剂大约为1000美元/t)。为这类环保型融雪剂用于道路除雪,提供了经济可行性。本论文提出的工艺路线简单可行,不仅是一个变废