CN103289646A

CN103289646A - 一种环保的融雪化冰组合物

Info

Publication number: CN103289646A
Application number: CN2013102712307A
Authority: CN
Inventors: 亢阳; 应珏; 翟洪金; 应军
Original assignee: Jurong Ningwu High-Tech Development Co Ltd
Current assignee: Jurong Ningwu High-tech. Development Co., Ltd.
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明公开了一种环保的融雪化冰组合物，该组合物包括融雪剂A、射线吸收剂B和长效添加剂C，其中，射线吸收剂B的质量百分比为50ppm-2%、长效添加剂C的质量百分比为200ppm-2%、余量为融雪剂A。该组合物使用范围为在0℃--60℃内，融雪性能可根据需求调节，且均满足GB/T23851—2009的各项要求。该融雪化冰组合物能充分利用路上行驶交通运输工具所散逸出来的废热和太阳能，融雪化冰有效作用时间长，且该组合物对路面、建筑、金属盒植物均无破坏性，消融后的水能够满足自然排放标准的生物需氧量（BOD）指标。该组合物的生产工艺简单，使用方便，易于推广。

Description

一种环保的融雪化冰组合物

技术领域

本发明属于交通运输和灾害防治领域，涉及一种去除积雪或抗结冰的组合物，具体地说是一种长效环保的融雪化冰组合物。

背景技术

路面积雪或结冰往往给出行造成很大的不便和安全隐患。机场积雪或结冰，经常使得机场临时关闭从而延误航班；高速公路积雪或结冰同样会导致高速公路限速，部分甚至全程封闭；而城市道路积雪或结冰使得车流减速、拥堵，还会严重影响行人的安全。显然，积雪或结冰给人们出行和货物运输造成了极大的负面影响。

为了应对积雪和结冰，人们常用的方法有三种：一是，耗费大量的人力和物力，采用人工或机械的方法实施路面除雪或除冰，但这一方面会对路面造成不同程度的损伤，而该损伤在雨水的冲刷、四季温度变换和路面载荷的反复作用下，会逐渐造成路面的大面积破坏；另一方面耗时较长，效率很低。二是，目前尚在研究中的在路面之下铺设加热电缆，或者是直接使用导电混凝土，也有考虑在路面之上重新铺设便于加热的导电纤维层，通过电能和热能的转换，来控制积雪或结冰，这一方面会导致道路建筑成本的急剧飙升，但设施的利用率又比较低（一年中仅冬季使用），造成较大浪费且对于已经建成的公路和机场均不适用；另一方面，使用时还需要耗费大量的电能。三是，喷洒各种融雪和化冰剂，可以快速有效的消除路面积雪和结冰。氯盐如氯化钠，氯化钙等是常用的无机融雪化冰剂，融雪化冰能力有限（-20℃以下无效）、效率不高且其中的氯离子渗透性极强，一旦超过临界浓度，对路面、建筑和植物会产生极强的破坏作用；铁轨、飞机起降时和汽车行进时甩起的加入融雪剂后的雪水会加速铁轨、飞机起落架和汽车底盘等金属材料的电化学腐蚀。乙二醇是常用的有机融雪和化冰物质。但它在水中会导致水体的生物需氧量（BOD）上升。可见，这三种方法各有利弊，但目前成本最低，最有潜力的是第三种，即喷洒融雪剂。

冰和雪是固态水的不同相态。降雪后，在较大的范围内路面上的冰雪和空气中的水分处于气固相平衡状态。当融雪剂加入后，使水的液相蒸气压下降，但雪和冰的固相蒸气压不变。在这两个蒸汽压差的推动下，冰雪便开始融化；这就是融雪剂融雪化冰的原理。冰雪融化的速率，在气温恒定时，则受制于两相蒸汽压的压差和融雪剂在冰雪中的溶解扩散速率。而且，水中自由水分子浓度降低使得新形成水溶液的凝固点比纯水的凝固点低，因此，加入融雪剂的冰雪一旦融化就难以再结冰。

发明内容

根据冰雪融化的物理化学原理，本发明的目的是提供一种高效环保的融雪化冰组合物，该组合物对路面、建筑、金属盒植物均无破坏性，消融后的水体能够满足自然排放标准的BOD指标。该组合物的生产工艺简单，使用方便，易于推广。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种环保的融雪化冰组合物，其特征在于：该组合物包括融雪剂A、射线吸收剂B和长效添加剂C，其中，射线吸收剂B的质量百分比为50ppm-2%、长效添加剂C的质量百分比为200ppm-2%、余量为融雪剂A。根据需要，可制成固体或1%-99%的水溶液（调整pH至7-10范围内）。

所述融雪物质可以根据多组分溶液凝固点降低的依数性质选择能显著降低雪水中水离子浓度的融雪物质，主要包括：第I，II主族元素及NH₄ ⁺的卤化物，氢氧化物，硝酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，碳酸盐，碳酸氢盐，磷酸盐，磷酸氢盐，甲酸盐，乙酸盐，草酸盐等；铜、铁、和锌等过渡金属的卤化物，硝酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，碳酸盐，碳酸氢盐，磷酸盐，磷酸氢盐，甲酸盐，乙酸盐，草酸盐等；还有水溶性的糖类等多羟基化合物，如：蔗糖、果糖、麦芽糖、木糖、葡萄糖、甘露糖、海藻糖、聚乙二醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等；以及水溶性的胺类化合物，如尿素等。所述融雪物质，可根据成本控制和环保的要求，利用前述冰雪融化的原理，将上述物质单独或组合使用，作为融雪剂。因此，所述融雪剂较优的选择是：第I，II主族元素及NH₄ ⁺的氯化物，氢氧化物，硝酸盐，甲酸盐，乙酸盐等；较低分子量的铁和锌等过渡金属的卤化物，硝酸盐等；还有水溶性的糖类等多羟基化合物；以及水溶性的胺类化合物，如尿素等。更优的选择是：低分子量的第I，II主族元素及NH₄ ⁺的氯化物，氢氧化物，硝酸盐，甲酸盐，乙酸盐等，如硝酸钠、硝酸铵、硝酸镁、氢氧化钠、氯化锂、氯化钠、氯化钙、甲酸铵、甲酸钾、乙酸钾等；较低分子量的铁和锌等过渡金属的卤化物，硝酸盐等，如氯化铁、溴化锌等；还有水溶性的糖类等多羟基化合物，如，果糖、木糖、甘露糖、乙二醇、丙三醇等；以及水溶性的胺类化合物，如尿素等。同时，不管是单独使用还是组合使用上述融雪物质，较优的选择是，在1atm，20℃下，所选融雪剂相应的饱和水溶液的总质量摩尔浓度在1.5mol/kg以上，更优的选择是，在1atm，20℃下，所选融雪剂相应的饱和水溶液的总质量摩尔浓度在3.5mol/kg以上。一般来讲，在1atm，20℃下，选择融雪剂相应的饱和水溶液的总质量摩尔浓度越高越好，但往往这样组合的融雪剂价格也较为昂贵。

将融雪剂与射线吸收剂配合使用，以充分利用交通工具在道路上行驶时所散逸的能量以及太阳能。无疑，这将在减少或避免使用不利于环境的含氯融雪剂的同时又能迅速融雪化冰。所述射线吸收剂，主要是各种染料如：萘酚绿B、甲基菁类，酞菁类，醌类，偶氮类，方甲烷型，轮烯类，三苯胺类以及炭黑等，从环保的角度考虑，较好的是水溶性的萘酚绿B和价格低廉的炭黑等。

通常的融雪化冰物质，不论是无机盐还是有机物质，都会在冰雪融化之后会随着这些冰水或雪水迅速的流失，因此，要融化大量的冰雪不但需要大量的融雪剂，而且该融雪剂的有效作用时间也较短。所以，在原有融雪剂中添加一些能够显著提高该融雪化冰组合物使用后的有效作用时间的物质，这就是长效添加剂。长效添加剂属于水溶性高分子，少量添加后在融化的雪水中，他们不但可以起到减少自由水浓度，从而进一步降低水的液相蒸汽压推动冰雪融化之外，还可以通过它吸附融雪化冰物质中的离子，减少他们随雪水流失的速率，从而使液相水的蒸汽压保持在较低水平，也就是维持较长时间的融雪化冰的能力。常用的长效添加剂，如纤维素羧甲醚、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸聚合物、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、预凝胶淀粉等。

本发明相对于现有技术具有以下优点及有益效果：

（1）本发明可获得满足0- -60℃范围内成本控制和实际使用要求的融雪组合物；成本可根据需要控制，融雪性能可根据需求调节，均满足GB/T 23851—2009要求。同时，融雪剂对碳钢和混凝土的腐蚀速率均远小于该标准要求，路面摩擦衰减率和重金属含量满足该标准要求。

（2）本发明可实现从低氯到无氯等各种环保需求，不对环境（包括土壤、植物、路面等）造成不良影响。

（3）本发明可利用运行中运输工具的废热和太阳能加快融雪速率。

（4）本发明可显著增加融雪化冰剂的有效作用时间，减少喷洒次数。

（5）本发明的现场实施不需要新增设备，也不需要对路面进行重铺等，十分简单、快捷易行。

本发明的融雪化冰组合物能充分利用路上行驶交通运输工具所散逸出来的废热和太阳能，融雪化冰有效作用时间长，且该组合物对路面、建筑、金属盒植物均无破坏性，消融后的水能够满足自然排放标准的生物需氧量（BOD）指标。该组合物的生产工艺简单，使用方便，易于推广。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做出进一步说明，

实施例1

融雪剂A，硝酸钠98.0g；辐射吸收剂B，萘酚绿B0.1g；长效添加剂C，纤维素羧甲醚1.9g。依次加入100.0g水中，搅拌均匀。

实施例2

融雪剂A，尿素85.0g、氯化铁12.0g；辐射吸收剂B，萘酚绿B0.2g；长效添加剂C，聚乙烯吡咯烷酮2.8g。依次加入80.0g水中，搅拌均匀。将水分蒸发去，研磨，过30目筛。

实施例3

融雪剂A，硝酸铵90.0g、乙酸钾7.0g；辐射吸收剂B，酞菁类0.1g；长效添加剂C，磷酸二胺2.9g。依次加入300.0g水中，搅拌均匀。

实施例4

融雪剂A，果糖12.0g、甲酸铵84.0g；辐射吸收剂B，三苯胺类0.1g；长效添加剂C，磷酸纳3.9g。依次加入600.0g水中，搅拌均匀。

实施例5

融雪剂A，乙二醇55.0g、甲酸钾42.0g；辐射吸收剂B，偶氮类0.2g；长效添加剂C，聚乙烯吡咯烷酮2.8g。依次加入200.0g水中，搅拌均匀。

实施例6

融雪剂A，硝酸钠88.0g、木糖7.0g；辐射吸收剂B，萘酚绿B0.1g；长效添加剂C，纤维素羧甲醚2.0g、聚乙烯吡咯烷酮2.9g。依次加入50.0g水中，搅拌均匀。将水分蒸发去，研磨，过50目筛。

根据冰雪融化的热力学和动力学原理，在成本控制的约束下，本发明产品可以制成固体粉末或者液体使用。理论上，当产品以固体粉末形式使用时，粉末粒度越细越好。但基于成本控制和融雪效果的平衡，一般要求粒径在1.000mm和0.100mm范围内，较优的选择是0.600mm到0.150mm范围内，最好是在0.450mm到0.250mm范围内。即粉末颗粒可以通过在18目到170目范围内的筛子，较优的选择是在30目到100目范围内的筛子，更好的则是40目到60目筛子。如果制成水溶液，则既可以制成饱和或高浓度溶液然后使用前加水稀释，也可以直接加水制成最终供直接喷洒的稀溶液；该组合物和水的质量比在10:1到1:10之间，较优的选择是5:1到1:8之间，最好是在2:1到1:6之间。

现场使用时，既可以抛洒固体粉末，也可以用洒水车喷洒液体制品；相对而言，后者因为直接提供了液态水，降低了新相形成的难度，从而加速了冰雪的融化速率。因此，更好的选择是直接采用洒水车喷洒液体制品。

Claims

1.一种环保的融雪化冰组合物，其特征在于：该组合物包括融雪剂A、射线吸收剂B和长效添加剂C，其中，射线吸收剂B的质量百分比为50ppm-2%、长效添加剂C的质量百分比为200ppm-2%、余量为融雪剂A。

2.根据权利要求1所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：所述融雪剂A是能显著降低雪水中自由水浓度的物质或其组合物，在1atm，20℃下，融雪剂A相应物质的饱和水溶液的总质量摩尔浓度在1.5mol/kg以上；融雪剂A包括以下组份的一种或几种组合：第I，II主族元素及NH₄ ⁺的卤化物，氢氧化物，硝酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，碳酸盐，碳酸氢盐，磷酸盐，磷酸氢盐，甲酸盐，乙酸盐，草酸盐；铜、铁和锌过渡金属的卤化物，硝酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，碳酸盐，碳酸氢盐，磷酸盐，磷酸氢盐，甲酸盐，乙酸盐，草酸盐；水溶性的多羟基化合物,水溶性的小分子胺类化合物。

3.根据权利要求2所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：所述水溶性的多羟基化合物是以下组份的一种或几种组合：蔗糖、果糖、麦芽糖、木糖、葡萄糖、甘露糖、海藻糖、聚乙二醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇。

4.根据权利要求2所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：所述水溶性的小分子胺类化合物是尿素。

5.根据权利要求1所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：所述射线吸收剂B是无毒的染料和颜料。

6.根据权利要求5所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：射线吸收剂B是以下组份的一种或几种组合萘酚绿B、甲基菁类，酞菁类，醌类，偶氮类，方甲烷型，轮烯类，三苯胺类以及炭黑。

7.根据权利要求1所述的环保的融雪化冰组合物，其特征在于：所述长效添加剂C是以下组份的一种或几种组合：葡糖酸盐、纤维素羧甲醚、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸聚合物、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、预胶凝淀粉、硫脲。