CN105838326A - 一种促生态修复型融雪剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种促生态修复型融雪剂及其制备方法，该融雪剂包括如下质量比的组分：聚天冬氨酸10～30份，腐殖酸30～50份，醋酸盐10～30份，氯盐0～20份。首先按质量比例准备腐殖酸，加入高锰酸钾和30％的双氧水，进行联合预氧化反应；联合预氧化反应结束后加入醋酸盐和氯盐搅拌溶解，降至室温；加入聚天冬氨酸，混合均匀后直接装桶作为液态融雪剂，或喷雾制成固体颗粒融雪剂。本发明的融雪剂可以在融雪化冰的同时，刺激植物生长，缓解土壤中残留氯盐融雪剂对环境的危害，并且可以生物降解，制备工艺简单，生产成本相对较低，适合工业化应用。

Description

一种促生态修复型融雪剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合盐技术领域，特别是一种促生态修复型融雪剂及其制备方法。
背景技术
以北京为代表的我国北方城市，冬季降雪不仅严重影响高速公路与城市的交通安全与居民正常的生产生活，甚至威胁人民的生命安全。融雪剂已经成为快速除雪，保证交通的重要和必须手段。融雪剂又称化冰盐，通过向积雪中加入盐分来降低水的冰点，使积雪融化。据统计，仅2014年，北京市融雪剂用量就高达65000多吨，沈阳市超过12000吨。目前广泛使用的融雪剂主要为氯化钠、氯化钙、氯化镁等氯盐型无机盐。然而，实践表明，环境中大量残存的氯盐不仅会促进混凝土膨胀开裂、钢筋外露锈蚀，与沥青反应造成路面破损，而且会使土壤盐碱化，严重危害绿化植物生长。据统计，美国因氯盐腐蚀破坏环境成本约为国民生产总值的4％。北京仅在2005年，城八区内因使用融雪剂引发的行道树、绿篱以及草坪严重盐害或死亡，直接损失3000多万元；北四环路边土壤取样分析表明，盐含量为正常值的392倍。目前，北京因使用融雪剂每年造成有12万～15万元/Km绿化经济损失。为此，急需开发一种高效、促生态修复型的融雪剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种促生态修复型融雪剂，其可以在融雪化冰的同时，刺激植物生长，缓解土壤中残留氯盐融雪剂对环境的危害，并且可以生物降解。
本发明的另一目的是提供上述促生态修复型融雪剂的制备方法，其工艺简单，生产成本相对较低，适合工业化应用。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种促生态修复型融雪剂，它包括如下质量比的组分：聚天冬氨酸10～30份，腐殖酸30～50份，醋酸盐10～30份，氯盐0～20份。
进一步的，所述醋酸盐为醋酸钙或醋酸镁；所述氯盐为氯化钙或氯化镁；所述腐殖酸为采用高锰酸钾和双氧水进行联合预氧化处理后的腐殖酸。
一种所述的促生态修复型融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
首先按质量比例准备腐殖酸，加入高锰酸钾和30％的双氧水，进行联合预氧化反应；
联合预氧化反应结束后加入醋酸盐和氯盐搅拌溶解，降至室温；
加入聚天冬氨酸，混合均匀后直接装桶作为液态融雪剂，或喷雾制成固体颗粒融雪剂。
进一步的，所述联合预氧化反应的工艺条件为：30％的双氧水体积用量与腐殖酸的质量用量比例为1.0～2.0ml/g，30％的双氧水体积用量与高锰酸钾的质量用量比例为2.0～4.0ml/g，反应温度为30～40℃，反应时间为90～120min。
本发明促生态修复型融雪剂中，聚天冬氨酸(PASP)是一种水溶性可生物降解的氨基酸类聚合物，可显著促进植物对养分吸收，提高农作物产量，是世界公认的“绿色化学品”。其结构内含大量肽键和羧基等活性基团，聚天冬氨酸能抑制晶体生长，冰点在-10～-20℃，是一种理想的有机融雪剂原料。
本发明促生态修复型融雪剂中，腐殖酸(HA)是一种以多元醌和多元酚为芳香核芯的高聚物，连接有强亲水性的-COOH和-OH。由微生物发酵植物秸秆获得的腐殖酸，除基本结构外，还含用一定量可降低冰点的糖类、醇类及氨基酸、蛋白质、核苷酸等物质，来源广泛，价格低廉，有改良土壤、刺激作物生长等作用。其降解物还具有缓解植物盐迫害、改善农产品质量等功效。从植物营养来看，腐殖酸是一种理想的环保型有机融雪剂原料。
本发明的有益效果是：
1、融雪迅速，原料组分结构中富含-COOH、-OH、-NH2等亲水基团，融雪效果好；且聚天冬氨酸可抑制晶体生长，融化的雪水不易再重新结冰。
2、原料中的聚天冬氨酸和腐殖酸不仅可生物降解，还能促植物生长，其中腐殖酸降解物还可缓解植物盐害，聚天冬氨酸能缓解化学腐蚀。本发明制备的融雪剂可以缓解多年来土壤中残留和累积的氯盐型融雪剂对环境的危害，促进生态修复。
3、原料中大量使用的腐殖酸由植物秸秆发酵获得，符合我国集约型经济发展模式和可持续经济发展战略，同时也提高了农作物的附加值、增加了农民收入。
4、制备方法简单，成本低于现行国内外推广的CMA环保型融雪剂(醋酸钙镁盐)，具备推广使用价值。
附图说明
图1是大叶黄杨经测试液A、测试液B、测试液C浇灌后的长势情况图。
具体实施方式
以下举若干具体实施例对本发明进行详细说明，其并非对本发明的实施范围进行限制。
一、制备实施例
本发明各实施例中使用的各组分及化学药品均有市售，以下不再赘述。
实施例1：
各组分比例为：聚天冬氨酸10份，腐殖酸40份，醋酸盐30份，氯盐20份；
具体实施步骤为：在室温下称取100g腐殖酸溶解在500ml蒸馏水中，升温至40℃，在搅拌下加入50g高锰酸钾和100ml质量浓度为30％的双氧水，反应90min后分别加入醋酸钙75g、氯化钙50g，搅拌溶解后降至室温，再加入固体含量为40％的聚天冬氨酸62.5ml，搅拌均匀即得液态融雪剂，或者喷雾成固体颗粒状融雪剂。
实施例2：
各组分比例为：聚天冬氨酸30份、腐殖酸50份、醋酸盐20份、氯盐0份。
具体实施步骤为：在室温下称取100g腐殖酸溶解在500ml蒸馏水中，升温至30℃，在搅拌下加入50g高锰酸钾和200ml质量浓度为30％的双氧水，反应120min后加入醋酸镁40g，搅拌溶解后降至室温，再加入固体含量为40％的聚天冬氨酸150ml，搅拌均匀即得液态融雪剂，或者喷雾成固体颗粒状融雪剂。
实施例3：
各组分比例为：聚天冬氨酸20份、腐殖酸30份、醋酸盐30份、氯盐20份。
具体实施步骤为：在室温下称取100g腐殖酸溶解在500ml蒸馏水中，升温至35℃，在搅拌下加入50g高锰酸钾和150ml质量浓度为30％的双氧水，反应120min后分别加入醋酸钙100g、氯化镁66.6g，搅拌溶解后降至室温，再加入固体含量为40％的聚天冬氨酸166.7ml，搅拌均匀即得液态融雪剂，或者喷雾成固体颗粒状融雪剂。
二、制备的融雪剂的融雪能力、腐蚀性及对植物种子发芽率影响的测定
将实施例1～3中所制备的融雪剂稀释成固含量为18％的溶液或配制成质量浓度为18％的溶液，然后配制质量浓度为18％的氯化纳溶液作对照，参照融雪剂北京市地方标准(DB11T 161-2012)测定其化冰性能(冰点、融冰速率)、金属腐蚀率及对植物种子(大豆和玉米)相对受害率。其结果分别见表1、表2、表3。
表1
融雪剂种类 融冰速率w％ 冰点/℃
实施例1 99.5％ -11.6℃
实施例2 121.3％ -13.3℃
实施例3 116.3％ -12.5℃
氯化纳 100％ -11.5℃
根据DB11T 161-2012，I型融雪剂的冰点应为-10℃～15℃，融雪化冰能力应≥氯化钠的90％。表1中的测试结果表明，本发明制备的三批融雪剂，均达到了I型融雪剂的融雪化冰性能。
表2
表2中的结果显示，就对碳钢腐蚀率性能而言，本发明制备的三批融雪剂均低于0.11mm/a，符合DB11T 161-2012标准。
表3
由表3结果可知，18％的氯化钠溶液对两种常见植物种子的发芽率影响非常大，相对受害率均高于70％，远远高于GB/T23851-2009中的标准(≤50％)，而本发明制备的三批融雪剂对植物种子影响较小或几乎没有影响。
三、制备的融雪剂对生态环境修复
采用实施例2制备的融雪剂、氯化纳溶液及将实施例2制备的融雪剂和氯化纳按质量比1∶1进行混合得到的溶液，分别作为测试液A、测试液B、测试液C，稀释使三种测试液的质量浓度均为18％，分别用三种测试液浇灌相邻位置上的三株大叶黄杨，每周一次，一次浇量为3L，连续三周后三颗大叶黄杨植株长势情况如图1所示。由图1可以看出，添加实施例2制备的融雪剂后可以明显缓解环境中氯化纳对大叶黄杨造成的盐害。
另外，按照融雪剂北京市地方标准(DB11T 161-2012)中对碳钢腐蚀率性能测定方法，对测试液A、测试液B、测试液C进行碳钢腐蚀测试。由腐蚀后碳钢挂片的表观现象可以看出，添加实施例2制备的融雪剂后可以明显缓解环境中氯化纳造成的碳钢腐蚀。
综上所述，本发明促生态修复型融雪剂，以可生物降解、促进植物生长的聚天冬氨酸和腐殖酸为主要原料，经过氧化降解、分子修饰和复配，形成聚天冬氨酸和腐殖酸复合盐融雪剂。其融雪性能达到了北京市地方标准(GB/T23851-2009)中I型融雪剂标准，对碳钢腐蚀性小，能有效缓解氯盐型融雪剂造成的植物盐害和腐蚀，制备工艺简单、生产成本相对较低，适合工业化应用。

Claims (4)

1.一种促生态修复型融雪剂，其特征在于，它包括如下质量比的组分：聚天冬氨酸10～30份，腐殖酸30～50份，醋酸盐10～30份，氯盐0～20份。
2.如权利要求1所述的促生态修复型融雪剂，其特征在于，所述醋酸盐为醋酸钙或醋酸镁；所述氯盐为氯化钙或氯化镁；所述腐殖酸为采用高锰酸钾和双氧水进行联合预氧化处理后的腐殖酸。
3.一种权利要求1或2所述的促生态修复型融雪剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先按质量比例准备腐殖酸，加入高锰酸钾和30％的双氧水，进行联合预氧化反应；
联合预氧化反应结束后加入醋酸盐和氯盐搅拌溶解，降至室温；
加入聚天冬氨酸，混合均匀后直接装桶作为液态融雪剂，或喷雾制成固体颗粒融雪剂。
4.根据权利要求3所述的促生态修复型融雪剂的制备方法，其特征在于：所述联合预氧化反应的工艺条件为：30％的双氧水体积用量与腐殖酸的质量用量比例为1.0～2.0ml/g，30％的双氧水体积用量与高锰酸钾的质量用量比例为2.0～4.0ml/g，反应温度为30～40℃，反应时间为90～120min。
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