CN103709995B - 一种环境友好的跑道融雪除冰剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环境友好的跑道融雪除冰剂,适合与停机坪与机场跑道的融雪除冰,其特征是,所述跑道融雪除冰剂含有90~95%的离子液体和5~10wt%的增效剂,所述为葡萄糖酸钠或碳酸钠。本发明能快速除去跑道表面的浮冰,并且该融雪除冰剂不含有氯离子,用量小,对混凝土及钢筋无任何腐蚀破坏作用。此外,本发明能够有效防止路面由于昼夜温差而再次结冰。

Description

一种环境友好的跑道融雪除冰剂
技术领域
本发明涉及一种环境友好的跑道融雪除冰剂。
背景技术
飞机场跑道以及停机坪结冰是影响航空飞行安全的一个重大安全隐患。我国民航历史上也曾数次发生过因跑道积水、结冰和积雪等原因造成跑道湿滑等引起的飞机冲出跑道的事故和事故征候。
跑道结冰有的是由于过冷雨滴或过冷毛毛雨滴降落在跑道面上冻结而成的;有的是跑道上的积雪融化或有雨水又冻结而成的。跑道上结有冰层时,飞机轮胎与冰层间摩擦力很小,滑跑的飞机不易保持方向,极易冲出跑道。
跑道上有积雪时,一般应及时将积雪清除干净。虽各类运输机手册上没有明确规定跑道上有积雪禁止飞机起飞和着陆,但积雪超过一定厚度就会影响飞机的起降安全。所以研发高效融雪除冰剂就显得尤为重要。
道路除冰根据原理主要分为人工除冰,机械除冰,化学药剂除冰以及物理除冰等不同的方法。其中人工除冰是最为古老的方法,用铲子,镐头等工具将冰敲击碎裂。该方法适合除去小范围的结冰。机械除冰一般采用推土机,铲雪车等来除冰雪。适合大面积作业,但推土机的履带,推土铲等会对路面造成严重的伤害。而化学除冰方法就是用化学药剂,采用喷洒的方法,利用化学药剂,一般是含氯的无机盐与冰雪形成低共融盐,降低水的凝固点的来到达除冰的目的。该方法简便,成本低,可以大面积作业的特点。但在实际中使用的化学药剂往往由于含氯,会造成钢筋混凝土的腐蚀。此外,化冰盐对周围环境也会造成不小的污染。物理除冰法,主要指使用涡喷发动机产生的高温气浪吹散道路表面的结冰。该方法虽然除冰效率高,但由于成本巨大,不适合在公路除冰上运用。
中国专利(专利号ZL.02149204.2)公开了一种用于道路、桥梁雪后融雪的融雪剂,该融雪剂包括有以下组分,其重量百分含量为:氯化钙50-95.5%,尿素2-47.5%,重过磷酸钙1.5-5%。它还可以包括重量百分含量为0.5-2%的硫脲及重量百分含量为0.5-2%的葡萄糖酸钠。该融雪剂虽然具有融雪速度快、效果好。使用温度范围广,适宜环境温度为-5℃~-40℃的特点,但由于其主体是由氯化钙所组成,这就不可避免的造成了对钢筋混凝土的腐蚀,此外大量使用氯化钙也会造成严重的环境危害。
中国专利(申请号201110088502.0)公开了一种融雪剂的组成及其配方,醋酸钾16~24份、尿素10~14份、次亚磷酸钠3~5份、葡萄糖酸钠3~5份。虽然其制备方法简单,利于大量生产,但配方中还是使用了无机盐醋酸钾以及尿素,特别是尿素的使用,对作业人员以及环境会造成负面影响,不利于环境友好。
中国专利(申请号00106075.9)公开了一种复合融雪剂的配方与使用方法,这种融雪剂包含由第1主族元素或第2主族元素或第2副族元素与NO3 或SO4 2-或PO4 3-或HPO4 2-形成的无机盐粉剂。该融雪剂遇冰雪溶解反应放热,将冰雪溶化。该配方中虽然没有使用氯化钠作为融雪剂,但其使用了同样对建筑具有腐蚀性的硫酸盐,此外,大量磷酸盐的使用会造成土壤、特别是水源的富营养化。
鉴于此,急需研发一种新型环境友好不会对混凝土钢筋造成腐蚀的高效道路除冰剂。
离子液体,顾名思义,就是完全由阴阳离子所组成的,并且在室温下呈液态的盐类化合物。不同的阴阳离子能够组合出种类繁多的离子液体。通过选择不同的阴阳离子,或者直接引入特定的官能团进行修饰,对离子液体的性质,如熔点、粘度、疏水性,极性进行调整,来满足不同的需要,设计出能够对冰雪有快速融化能力的专门功能的离子液体来。
离子液体具有可设计性,通过调整不同的阴阳离子对,能够设计出种类不同,满足不同需要的专门离子液体来。我们通过分子计算与设计,设计出能够显著降低水的凝固点的离子液体,该离子液体不含有氯离子,环境友好,可以用于机场跑道除冰领域。
发明内容
本发明提供了一种环境友好的跑道融雪除冰剂,其能快速除去跑道表面的浮冰,并且该融雪除冰剂不含有氯离子,用量小,对混凝土及钢筋无任何腐蚀破坏作用。此外,本发明能够有效防止路面由于昼夜温差而再次结冰。
一种环境友好的跑道融雪除冰剂,其特征是,所述跑道融雪除冰剂含有90~95%的离子液体,所述离子液体由阴离子和阳离子按照摩尔比1:1组成:
所述阳离子的化学式为:
所述阴离子的化学式为:
本发明的融雪除冰剂,为室温下成液体状态的熔融盐,能够与水形成低共熔盐,极大的降低了水的冰点,达到快速融雪的目的,在使用前,可以加水稀释。
本发明的融雪除冰剂还能够起到预防跑道结冰的作用,其适合的除冰作业的场合为:停机坪与机场跑道,其适合的作业温度为-30℃~0℃,作业方式为机器加压喷洒为主。
优选的,本发明的还添加有5~10wt%的增效剂,所述增效剂为葡萄糖酸钠或碳酸钠,其能增强储存的稳定性与使用除冰效果。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1)由于本发明使用了专门设计的离子液体,产品为液体且不具有可测得的饱和蒸汽压,与传统的融雪除冰剂相比,不但具有更高的除冰效率与能力,而且作用更加持久,还能对结冰起到预防的作用。
2)本发明不含有任何氯盐,不会对跑道造成任何腐蚀以及伤害。
3)本发明不含有任何对环境会造成危害以及会造成土壤水源富营养化的物质,环境友好,符合绿色化学的理念,因而可以大规模安全使用。
具体实施方式
下面通过具体实施案例将对本发明进行更为全面的描述:
实施例1
配方为:90重量份离子液体与10重量份葡萄糖酸钠混合为融雪除冰剂,其中离子液体的结构为:
取两个150ml直径与高度都相等的陶瓷制坩埚,加入100ml去离子水,然后将其放置在-10℃±1℃低温恒温冰箱中冷冻至结冰。移取25ml实施例1的融雪除冰剂。融雪除冰剂与传统氯化钠溶液(参比溶液)。放入50ml烧杯中,同样置于-10℃±1℃低温恒温冰箱中12小时候备用。从上述冰箱中取出带有冰块的陶瓷坩埚,用布迅速擦拭其外表的水,称重,质量精确到0.1g。将装有实施例1的融雪除冰剂迅速倒入坩埚中,然后放回-10℃±1℃低温恒温冰箱中。半小时后取出该坩埚,立刻倾倒其中的液体,称重烧杯和剩余冰块的质量。作为参比的氯化钠溶液的操作步骤同前述实验步骤。离子液体的除冰能力按照GB/T23851-2009道路除冰融雪剂计算。实验结果:除冰能力108%。实验证明,该离子液体在国标规定条件下,除冰能力比传统的氯化钠溶液要强。
实施例2
配方为:95重量份离子液体与5重量份碳酸钠混合为融雪除冰剂,其中离子液体的结构为:
取两个150ml直径与高度都相等的陶瓷制坩埚,加入100ml去离子水,然后将其放置在-10℃±1℃低温恒温冰箱中冷冻至结冰。移取25ml实施例2的融雪除冰剂。融雪除冰剂与传统氯化钠溶液(参比溶液)。放入50ml烧杯中,同样置于-10℃±1℃低温恒温冰箱中12小时候备用。从上述冰箱中取出带有冰块的陶瓷坩埚,用布迅速擦拭其外表的水,称重,质量精确到0.1g。将装有本发明的离子液体除冰剂迅速倒入坩埚中,然后放回-10℃±1℃低温恒温冰箱中。半小时后取出该坩埚,立刻倾倒其中的液体,称重烧杯和剩余冰块的质量。作为参比的氯化钠溶液的操作步骤同前述实验步骤。离子液体的除冰能力按照GB/T23851-2009道路除冰融雪剂计算。实验结果:除冰能力111%。实验证明,该离子液体在国标规定条件下,除冰能力比传统的氯化钠溶液要强。
实施例3~5
取150ml直径与高度都相等的陶瓷制坩埚,加入100ml去离子水,然后将其放置在-10±1低温恒温冰箱中冷冻至结冰。然后将已经冷冻好的坩埚在不同温度下,加入50g实施例1或实施例2的融雪除冰剂做融雪除冰实验,结果如下:
从上述实验结果可以看出,该离子液体融雪除冰剂除冰效率要大大高于传统的氯化钠溶液,特别是在温度更低的时候。
实施例6
取混凝土试块(150mm*150mm*150mm),先使其在相对湿度大于100%的恒温养护室中充分润湿,吸水至饱和。然后将其放置在-10℃±1℃低温恒温冰箱中进行冻融循环3次。然后在其表面涂刷一次实施例1或2的融雪除冰剂。后继续放入放置在-10℃±1℃低温恒温冰箱中备用。然后再其混凝土试块表面分5次缓慢洒冰粉100g来模拟降雪结冰的过程,整个实验过程均在-10℃±1℃低温恒温冰箱中进行。冰粉抛洒完半小时后观察混凝土试块表面,没有任何结冰迹象。而作为对照组没有涂刷离子液体除冰剂的混凝土试块,则表面结冰无疑。

Claims (1)

1.一种环境友好的跑道融雪除冰剂,其特征是,所述跑道融雪除冰剂含有90~95%的离子液体,所述离子液体由阴离子和阳离子按照摩尔比1:1组成:
所述阳离子的化学式为:
所述阴离子的化学式为:
还添加有5~10wt%的增效剂,所述增效剂为葡萄糖酸钠或碳酸钠。
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