CN105086943B - 一种竹炭纤维融雪剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹炭纤维融雪剂的制备方法，属于材料技术领域。本发明以竹子青篾为原料，通过人工抽麻，碱性溶液改性并发酵得到竹纤维，再将竹炭纤维炭化成竹炭纤维，通过淀粉交联剂和乙酸盐交联，得到半成品，再将半成品和磷酸二氢锌和硫脲以及防滑剂充分混合后装袋即得一种竹炭纤维融雪剂。本实例证明，本发明操作简单易行，制成的融雪剂成本低廉，不仅融雪效果显著，使得融雪速度加快75％以上，而且可以自行降解，融雪后对于水体以及环境没有任何危害。
Description
技术领域
本发明公开了一种竹炭纤维融雪剂的制备方法，属于融雪剂制备领域。
背景技术
冬季路面的积雪结冰使路面附着系数大大降低，严重影响道路畅通会被行车安全，传统的人工、机械、撒布融雪剂等除雪方法无法长时间随时随地地维持道路安全。在实际应用中，各种融雪产品不断出现，融雪剂又称化冰盐、道路防冻剂，是冬季广泛应用的除雪物质，其成分以氯化钠、氯化钙、氯化镁等“氯盐类”为主，并加入适量的缓蚀剂、防滑剂等助剂。
“氯盐类”融雪剂用于融雪防冻效果较好，价格也便宜，但是在冰或雪融化变成液体后，其盐类残留物积留在农田和绿化带里，将会造成农作物和绿化植物大量死亡，缩短道路寿命，盐类物质与沥青会产生化学反应，造成沥青表面脱落，在行车荷载的作用下使路面破损，同时对钢筋、混凝土路面的危害性也相当大，是诱发钢筋腐蚀的重要因素之一，严重地威胁着工业设施的安全。“氯盐类”物质进入地下以后，还会对当地的地下水资源造成污染，食用被融雪剂污染的水会对人体健康产生严重危害。
醋酸钙镁被认为是比较理想、无污染的融雪剂，但是醋酸钙镁中的醋酸盐易生物降解，消耗水体中溶解氧，造成潜在的危害。如果醋酸钙镁大量使用，醋酸盐的生物降解提高水体中的BOD含量，导致溶解氧的耗尽。由于醋酸钙镁价格太高，一般仅用于机场等重要场所的融雪。
使用现有的化冰融雪剂，化冰融雪的速度较慢，在冰或雪融化变成液体后，容易再次结冰，没有结冰的污水将流入路面的低洼处、农田、绿化带和河流中，无法进行收集处理。
道路上的冰冻和积雪严重影响了各种车辆的正常行驶，车辆的频繁启动，经常会造成发动机和底盘产生漏油，这些油污和冰雪混合在一起，很难进行油水分离处理，增加了污染强度，对人类的环境及人类生活构成极大的威胁。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的融雪剂融雪速度比较慢，雪融后容易再结冰，常用的“氯盐类”融雪剂虽融雪防冻效果好，但不可以自行降解，残留物会造成农作物死亡，另外对于路面的危害也非常大，严重威胁工业设施安全，以及醋酸钙镁融雪剂价格比较高，融雪后对于水体危害极大的弊端，提供了一种竹炭纤维融雪剂的制备方法，该方法以竹子青篾为原料，通过人工抽麻，碱性溶液改性并发酵得到竹纤维，再将竹炭纤维炭化成竹炭纤维，通过淀粉交联剂和乙酸盐交联，得到半成品，再将半成品和磷酸二氢锌、硫脲以及防滑剂充分混合后装袋即得一种竹炭纤维融雪剂。本发明制成的融雪剂成本低廉，不仅融雪效果显著，使得融雪速度加快75％以上，而且可以自行降解，融雪后对于水体以及环境没有任何危害。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取1～2kg竹子的青篾用切割机切成5～10cm的小段，将其投入70～100℃的烘箱中烘烤1～3h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.2～0.4mol/L的盐酸溶液中浸泡1～3h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.3～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1～3h后，自然风干；
（2）将风干后的竹麻用10～15％的氯化钠溶液漂洗30～60min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在28～38℃下密封发酵10～15天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到6～8，之后移入烘箱在50～60℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；
（3）将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至160～180℃，进行初步炭化处理1～2h，之后再升温至300～400℃，继续全面炭化30～60min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；
（4）量取200～300mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入20～30g乙酸钠和15～25g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以200～300r/min的转速搅拌20～30min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；
（5）向上述乙酸盐溶液中，加入10～15mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入20～50g淀粉，放置在磁力搅拌机上以300～400r/min的转速搅拌5～10min，之后降低转速到100～150r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至600～700r/min，并保持转速高速搅拌5～10min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；
（6）将上述混合液移入浓缩罐，减压至900～1000Pa，低压浓缩处理2～3h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在105～110℃下干燥12～18h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；
（7）取200～300g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入1～2g磷酸二氢锌和2～3g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂。
所述的防滑剂为碳酸钙颗粒、沸石颗粒或沙子。
本发明的应用方法是：按使用量为20～24kg/hm2，将本发明所制得的融雪剂利用农用飞机进行喷洒到有积雪的农田中，10～20min后，通过对比可以明显发现，喷洒本发明所制得的融雪剂的农田比未喷洒本发明所制得的融雪剂的农田积雪融化速度提高了75％以上。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制成的融雪剂不仅成本低廉，融雪效果显著，而且使得融雪速度加快75％以上；
（2）本发明制成的融雪剂可以自行降解，融雪后对于水体以及环境没有任何危害。
具体实施方式
首先取1～2kg竹子的青篾用切割机切成5～10cm的小段，将其投入70～100℃的烘箱中烘烤1～3h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.2～0.4mol/L的盐酸溶液中浸泡1～3h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.3～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1～3h后，自然风干；然后将风干后的竹麻用10～15％的氯化钠溶液漂洗30～60min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在28～38℃下密封发酵10～15天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到6～8，之后移入烘箱在50～60℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；之后将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至160～180℃，进行初步炭化处理1～2h，之后再升温至300～400℃，继续全面炭化30～60min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；随后量取200～300mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入20～30g乙酸钠和15～25g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以200～300r/min的转速搅拌20～30min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；接下来向上述乙酸盐溶液中，加入10～15mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入20～50g淀粉，放置在磁力搅拌机上以300～400r/min的转速搅拌5～10min，之后降低转速到100～150r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至600～700r/min，并保持转速高速搅拌5～10min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；将上述混合液移入浓缩罐，减压至900～1000Pa，低压浓缩处理2～3h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在105～110℃下干燥12～18h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；最后取200～300g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入1～2g磷酸二氢锌和2～3g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂的制备方法。
所述的防滑剂为碳酸钙颗粒、沸石颗粒或沙子。
实例1
首先取1kg竹子的青篾用切割机切成5cm的小段，将其投入70℃的烘箱中烘烤1h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.2mol/L的盐酸溶液中浸泡1h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，自然风干；然后将风干后的竹麻用10％的氯化钠溶液漂洗30min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在28℃下密封发酵10天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到6，之后移入烘箱在50℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；之后将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至160℃，进行初步炭化处理1h，之后再升温至300℃，继续全面炭化30min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；随后量取200mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入20g乙酸钠和15g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以200r/min的转速搅拌20min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；接下来向上述乙酸盐溶液中，加入10mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入20g淀粉，放置在磁力搅拌机上以300r/min的转速搅拌5min，之后降低转速到100r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至600r/min，并保持转速高速搅拌5min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；将上述混合液移入浓缩罐，减压至900Pa，低压浓缩处理2h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在105℃下干燥12h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；最后取200g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入1g磷酸二氢锌和2g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂的制备方法。
本实例操作简单易行，使用时按使用量为20kg/hm2，将本发明所制得的融雪剂利用农用飞机进行喷洒到有积雪的农田中，10min后，通过对比可以明显发现，喷洒本发明所制得的融雪剂的农田比未喷洒本发明所制得的融雪剂的农田积雪融化速度明显加快75％。
实例2
首先取1.5kg竹子的青篾用切割机切成7cm的小段，将其投入90℃的烘箱中烘烤2h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.3mol/L的盐酸溶液中浸泡2h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.4mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡2h后，自然风干；然后将风干后的竹麻用13％的氯化钠溶液漂洗50min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在35℃下密封发酵13天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到7，之后移入烘箱在55℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；之后将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至170℃，进行初步炭化处理1.5h，之后再升温至350℃，继续全面炭化45min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；随后量取250mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入25g乙酸钠和20g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以250r/min的转速搅拌25min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；接下来向上述乙酸盐溶液中，加入13mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入35g淀粉，放置在磁力搅拌机上以350r/min的转速搅拌8min，之后降低转速到130r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至650r/min，并保持转速高速搅拌8min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；将上述混合液移入浓缩罐，减压至950Pa，低压浓缩处理2.5h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在108℃下干燥15h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；最后取250g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入1.5g磷酸二氢锌和2.5g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂的制备方法。
本实例操作简单易行，使用时按使用量为22kg/hm2，将本发明所制得的融雪剂利用农用飞机进行喷洒到有积雪的农田中，15min后，通过对比可以明显发现，喷洒本发明所制得的融雪剂的农田比未喷洒本发明所制得的融雪剂的农田积雪融化速度明显加快77％。
实例3
首先取2kg竹子的青篾用切割机切成10cm的小段，将其投入100℃的烘箱中烘烤3h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.4mol/L的盐酸溶液中浸泡3h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡3h后，自然风干；然后将风干后的竹麻用15％的氯化钠溶液漂洗60min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在38℃下密封发酵15天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到8，之后移入烘箱在60℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；之后将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至180℃，进行初步炭化处理2h，之后再升温至400℃，继续全面炭化60min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；随后量取300mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入30g乙酸钠和25g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以300r/min的转速搅拌30min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；接下来向上述乙酸盐溶液中，加入15mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入50g淀粉，放置在磁力搅拌机上以400r/min的转速搅拌10min，之后降低转速到150r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至700r/min，并保持转速高速搅拌10min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；将上述混合液移入浓缩罐，减压至1000Pa，低压浓缩处理3h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在110℃下干燥18h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；最后取300g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入2g磷酸二氢锌和3g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂的制备方法。
本实例操作简单易行，使用时按使用量为24kg/hm2，将本发明所制得的融雪剂利用农用飞机进行喷洒到有积雪的农田中，20min后，通过对比可以明显发现，喷洒本发明所制得的融雪剂的农田比未喷洒本发明所制得的融雪剂的农田积雪融化速度明显加快80％。
Claims (2)
1.一种竹炭纤维融雪剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取1～2kg竹子的青篾用切割机切成5～10cm的小段，将其投入70～100℃的烘箱中烘烤1～3h后，通过人工手撕抽取竹麻，将得到的竹麻放入浓度为0.2～0.4mol/L的盐酸溶液中浸泡1～3h后取出，自然风干，再将其浸入浓度为0.3～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡1～3h后，自然风干；
（2）将风干后的竹麻用质量浓度为10～15％的氯化钠溶液漂洗30～60min后，取出，在其表面均匀喷洒乳化油，放入发酵罐在28～38℃下密封发酵10～15天，发酵完成后取出用去离子水冲洗直至其pH达到6～8，之后移入烘箱在50～60℃下烘干，用梳切机将其梳理切短，制成竹纤维；
（3）将上述制得的竹纤维放入炭化炉，升温至160～180℃，进行初步炭化处理1～2h，之后再升温至300～400℃，继续全面炭化30～60min后取出，冷却至室温制得竹炭纤维；
（4）量取200～300mL蒸馏水倒入500mL烧杯中，加入20～30g乙酸钠和15～25g乙酸钾，放置在磁力搅拌机上以200～300r/min的转速搅拌20～30min使其充分溶解，得到乙酸盐溶液；
（5）向上述乙酸盐溶液中，加入10～15mL木醋液，用玻璃棒搅拌均匀，再加入20～50g淀粉，放置在磁力搅拌机上以300～400r/min的转速搅拌5～10min，之后降低转速到100～150r/min，在搅拌状态下将上述制得的竹炭纤维加入到烧杯中，继续提高转速至600～700r/min，并保持转速高速搅拌5～10min，使竹炭纤维充分分散于混合液中；
（6）将上述混合液移入浓缩罐，减压至900～1000Pa，低压浓缩处理2～3h后，得到乙酸盐竹炭纤维浓缩物，将浓缩物移入烘箱，在105～110℃下干燥12～18h，之后用气流粉碎机粉碎，过30目钢筛，得竹炭纤维融雪剂半成品；
（7）取200～300g上述制得的竹炭纤维融雪剂半成品，加入1～2g磷酸二氢锌和2～3g硫脲，搅拌均匀后与防滑剂充分混合后装袋密封即得一种竹炭纤维融雪剂。
2.根据权利要求1所述的一种竹炭纤维融雪剂的制备方法，其特征在于：所述的防滑剂为碳酸钙颗粒、沸石颗粒或沙子。
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