CN108949108A - 一种环保融雪剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保融雪剂的制备方法，属于融雪剂技术领域。本发明以脱水污泥为原料，对污泥具有较好的溶胞作用，再加入以牙膏厂碱渣为原料，加入盐酸、碳酸铵，与脱水污泥产生的有机酸进行反应，生成融雪剂活性物质，防冻效果较好，同时醋酸根在土壤中进行迁移时，降低土壤中的重金属含量，而其中不含氯离子，对钢筋和混凝土的腐蚀减小；聚羧酸减水剂通过离子交换及离子对对层间带有负电荷的蒙脱石进行吸附，使得制备的环保融雪剂能对层间大量的冰雪进行融化作用。本发明解决了针对目前氯盐融雪剂中含有的氯离子对金属和混凝土有腐蚀作用，且对植被、土壤存在污染，融雪效果差的问题。
Description
技术领域
本发明属于融雪剂技术领域，尤其涉及一种环保融雪剂的制备方法。
背景技术
冬季下雪是阻碍交通的“大敌”，尤其是近年来由于环境不断恶化，导致灾害性天气频发。目前，用于高速公路、机场跑道、桥梁和市区道路等地的融雪除冰措施主要有机械除雪、人工除雪和融雪剂除雪。机械除雪由于大型除雪设备较为缺乏，除雪速度和效率较低。人工除雪时，时常会有安全事故发生，同时劳动强度大，影响交通运行秩序和速度。因此，国内外多选择省时、省力且可使意外伤害事故降低的融雪剂除雪方式。二十世纪四、五十年代，随着交通运输的迅速发展，融雪剂应运而生，融雪剂又称化冰盐、道路防冻剂，主要用于冬季机场、公路、广场、停车铁路、城市街道等，起到除雪及防冻作用。氯盐类融雪剂因其融雪效果好、价格便宜，一直被广泛地应用于道路的除雪化冰， 直到现在，一些国家仍以氯盐作为融雪剂的主体，我国也不例外。然而，过度使用氯盐融雪剂会导致路旁植被大量死亡，公路、桥梁、混凝土路面受到腐蚀破坏，被掺进了融雪剂的雪融化后渗入地表，污染江河、地下水，对生态环境造成了严重的破坏。所以研究新型的融雪剂，改善现有融雪剂的性能迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前氯盐融雪剂中含有的氯离子对金属和混凝土有腐蚀作用，且对植被、土壤存在污染，融雪效果差的问题，提供一种环保融雪剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种环保融雪剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）取污泥于30~35℃、厌氧条件下静置20~25天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥加热，再加入葡萄糖，于50~55℃保温18~24h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取9~12份葡萄糖、5~7份麦芽糖、0.4~0.7份蛋白胨、0.02~0.05份氧化钙、0.1~0.3份硫酸亚铁、3~5份β-环糊精、600~800份去离子水、100~150份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，发酵培养，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比5~9：1~3加入盐酸，于25~30℃搅拌混合，过滤，取滤液按质量比3~5：1~3加入氯化锌，静置1~3h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比1~3：9~12加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量3~6倍的抽滤液搅拌混合，静置30~40min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比2~5：3~5加入干燥物搅拌混合，静置，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比5~9：2~4加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
所述步骤（1）中厌氧处理污泥的加热条件：于70~75℃、曝气量0.07vvm条件下加热18~24h。
所述步骤（1）中葡萄糖的加入量为厌氧污泥质量2~4%。
所述步骤（2）中发酵条件为：于50~55℃、120r/min发酵培养5~8天。
所述步骤（3）中加入抽滤液的搅拌条件为：于25~30℃搅拌混合20~30min。
所述步骤（4）中加入干燥物后的搅拌条件为：于70~75℃搅拌混合3~4h，调节pH至6.5~7。
所述步骤（4）中活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：40~50加入蒸馏水混合，调节pH至11~12，再加入蒙脱石质量80~90%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合5~10min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以脱水污泥为原料，先经厌氧处理，再经高温处理、曝气进行预处理，筛选产酸菌，对污泥具有较好的溶胞作用，促进大分子有机物溶出细胞壁，作为营养物质被产酸发酵微生物利用，加入CaO进入发酵体系后与水反应生成Ca(OH)2，并调节反应初始pH值，为微生物发酵提供适宜的酸碱条件，Ca2+同时是构成微生物细胞膜的组分之一，其进入发酵液后可促进微生物生长，提高微生物的生长活性，厌氧发酵产酸后，Ca(OH)2 可与有机酸反应生成有机酸钙，加入硫酸亚铁、β-环糊精，产酸代谢过程中Fe参加到相关酶体系的作用过程，β-环糊精为微生物提供营养物质，促进产酸效率，再加入以牙膏厂碱渣为原料，加入盐酸，提取其中的钙，再加入碳酸铵，制成碳酸钙，与脱水污泥产生的有机酸进行反应，生成融雪剂活性物质；
（2）本发明制备的融雪剂活性物质吸湿性强，钙离子接触雪水时会放热，降低冰雪的冰点，形成冷冻点极低的溶液，在极低的温度下，溶液也不冻结，防冻效果较好，同时醋酸根在土壤中进行迁移时，由于离子交换而使原土壤中的痕量金属析出，降低土壤中的重金属含量，而其中不含氯离子，对钢筋和混凝土的腐蚀减小，融雪剂的环保性能；
（3）本发明聚羧酸减水剂通过离子交换及离子对对层间带有负电荷的蒙脱石进行吸附，同时其中所含的碳氢键与蒙脱石层间非极性较强的质点发生范德华引力而吸附，此时蒙脱石层间负电荷密度由于吸附了负离子而增加，层间的斥力也相应增加，从而扩大了层间距，聚羧酸减水剂的分子结构中含有-SO3H、-OH、-COOH等亲水性官能团，加入融雪剂中能大量吸附水分进入层间，使得制备的环保融雪剂能对层间大量的冰雪进行融化作用。
具体实施方式
污泥：取自污水处理厂的污泥脱水间，其含水率为82 %，固含量为18 %，挥发性组为56.5%。
碱渣：取自牙膏厂废水处理污泥脱水后的滤渣，其中钙元素以Ca(OH)2、CaCO3、Ca5(PO4)2、CaF(PO4)3形式存在。
活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：40~50加入蒸馏水混合，调节pH至11~12，再加入蒙脱石质量80~90%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合5~10min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
一种环保融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）取污泥于30~35℃、厌氧条件下静置20~25天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥于70~75℃、曝气量0.07vvm条件下保温18~24h，再加入厌氧污泥质量2~4%的葡萄糖，于50~55℃保温18~24h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取9~12份葡萄糖、5~7份麦芽糖、0.4~0.7份蛋白胨、0.02~0.05份氧化钙、0.1~0.3份硫酸亚铁、3~5份β-环糊精、600~800份去离子水、100~150份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，密封并与盛有质量分数为15%的氢氧化钠溶液的试剂瓶相连接，于50~55℃、120r/min发酵培养5~8天，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比5~9：1~3加入质量分数为20%的盐酸，于25~30℃搅拌混合20~30min，过滤，取滤液按质量比3~5：1~3加入氯化锌，静置1~3h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比1~3：9~12加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量3~6倍的抽滤液，于25~30℃搅拌混合20~30min，静置30~40min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比2~5：3~5加入干燥物，于70~75℃搅拌混合3~4h，调节pH至6.5~7，静置30~40min，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比5~9：2~4加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
污泥：取自污水处理厂的污泥脱水间，其含水率为82 %，固含量为18 %，挥发性组为56.5%。
碱渣：取自牙膏厂废水处理污泥脱水后的滤渣，其中钙元素以Ca(OH)2、CaCO3、Ca5(PO4)2、CaF(PO4)3形式存在。
活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：40加入蒸馏水混合，调节pH至11，再加入蒙脱石质量80%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合5min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
一种环保融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）取污泥于30℃、厌氧条件下静置20天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥于70℃、曝气量0.07vvm条件下保温18h，再加入厌氧污泥质量2%的葡萄糖，于50℃保温18h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取9份葡萄糖、5份麦芽糖、0.4份蛋白胨、0.02份氧化钙、0.1份硫酸亚铁、3份β-环糊精、600份去离子水、100份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，密封并与盛有质量分数为15%的氢氧化钠溶液的试剂瓶相连接，于50℃、120r/min发酵培养5天，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比5：1加入质量分数为20%的盐酸，于25℃搅拌混合20min，过滤，取滤液按质量比3：1加入氯化锌，静置1h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比1：9加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量3倍的抽滤液，于25℃搅拌混合20min，静置30min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比2：3加入干燥物，于70℃搅拌混合3h，调节pH至6.5，静置30min，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比5：2加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
污泥：取自污水处理厂的污泥脱水间，其含水率为82 %，固含量为18 %，挥发性组为56.5%。
碱渣：取自牙膏厂废水处理污泥脱水后的滤渣，其中钙元素以Ca(OH)2、CaCO3、Ca5(PO4)2、CaF(PO4)3形式存在。
活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：45加入蒸馏水混合，调节pH至11.5，再加入蒙脱石质量85%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合8min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
一种环保融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）取污泥于33℃、厌氧条件下静置23天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥于73℃、曝气量0.07vvm条件下保温21h，再加入厌氧污泥质量3%的葡萄糖，于53℃保温21h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取11份葡萄糖、6份麦芽糖、0.6份蛋白胨、0.04份氧化钙、0.2份硫酸亚铁、4份β-环糊精、700份去离子水、130份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，密封并与盛有质量分数为15%的氢氧化钠溶液的试剂瓶相连接，于53℃、120r/min发酵培养7天，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比7：2加入质量分数为20%的盐酸，于28℃搅拌混合25min，过滤，取滤液按质量比4：2加入氯化锌，静置2h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比2：11加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量5倍的抽滤液，于28℃搅拌混合25min，静置35min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比3：4加入干燥物，于73℃搅拌混合3.5h，调节pH至6.8，静置35min，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比7：3加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
污泥：取自污水处理厂的污泥脱水间，其含水率为82 %，固含量为18 %，挥发性组为56.5%。
碱渣：取自牙膏厂废水处理污泥脱水后的滤渣，其中钙元素以Ca(OH)2、CaCO3、Ca5(PO4)2、CaF(PO4)3形式存在。
活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：50加入蒸馏水混合，调节pH至12，再加入蒙脱石质量90%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合10min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
一种环保融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）取污泥于35℃、厌氧条件下静置25天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥于75℃、曝气量0.07vvm条件下保温24h，再加入厌氧污泥质量4%的葡萄糖，于55℃保温24h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取12份葡萄糖、7份麦芽糖、0.7份蛋白胨、0.05份氧化钙、0.3份硫酸亚铁、5份β-环糊精、800份去离子水、150份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，密封并与盛有质量分数为15%的氢氧化钠溶液的试剂瓶相连接，于55℃、120r/min发酵培养8天，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比9：3加入质量分数为20%的盐酸，于30℃搅拌混合30min，过滤，取滤液按质量比5：3加入氯化锌，静置3h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比3：12加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量6倍的抽滤液，于30℃搅拌混合30min，静置40min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比5：5加入干燥物，于75℃搅拌混合4h，调节pH至7，静置40min，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比9：4加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
对比例：天津市某公司生产的融雪剂。
在同一规格冰盘内，加入相同体积的水，放入冰柜中冷冻成冰备用，冰柜温度分别控制在-5℃、-10℃、-15℃、-20℃在同一温度下，在相同规格冰块上均匀喷洒等量的实施例1、2、3和对比例制备的融雪剂，30分钟检测出水量；按照《GB10124-1988》对融雪剂进行金属碳钢腐蚀试验；再将土壤中混入融雪剂分别装入高5cm，开口直径6cm的纸盒中，水浇透，待土壤水分平衡后在每个盆栽容器的土壤表面均匀撒上20粒种子，覆土1cm。喷水至表层土壤湿润，放入恒温培养箱中，在25℃条件下培养，每天于固定时间在土壤表面喷水，使土壤保持湿润，计算发芽率。其测试结果记录见表1。
表1：
综上所述，由表1可知，本发明制备的环保融雪剂不仅仅从根本上加强了融雪效果，也减少了对金属和混凝土的腐蚀作用，且对土壤、植被不易存在二次污染，有广阔的发展前景。
Claims (7)
1.一种环保融雪剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）取污泥于30~35℃、厌氧条件下静置20~25天，得厌氧处理污泥，取厌氧处理污泥加热，再加入葡萄糖，于50~55℃保温18~24h，得预处理活性污泥；
（2）按质量份数计，取9~12份葡萄糖、5~7份麦芽糖、0.4~0.7份蛋白胨、0.02~0.05份氧化钙、0.1~0.3份硫酸亚铁、3~5份β-环糊精、600~800份去离子水、100~150份预处理活性污泥混合置于发酵罐，通入氮气排尽空气，发酵培养，得发酵培养物，备用；
（3）取碱渣按质量比5~9：1~3加入盐酸，于25~30℃搅拌混合，过滤，取滤液按质量比3~5：1~3加入氯化锌，静置1~3h，抽滤，得抽滤液，取碳酸铵按质量比1~3：9~12加入去离子水混合，再加入碳酸铵质量3~6倍的抽滤液搅拌混合，静置30~40min，抽滤，取滤饼干燥，得干燥物；
（4）取步骤（2）备用的发酵培养物按质量比2~5：3~5加入干燥物搅拌混合，静置，取上层液离心，取上清液，取上清液按质量比5~9：2~4加入活性添加剂混合，即得环保融雪剂。
2.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中厌氧处理污泥的加热条件：于70~75℃、曝气量0.07vvm条件下加热18~24h。
3.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中葡萄糖的加入量为厌氧污泥质量2~4%。
4.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中发酵条件为：于50~55℃、120r/min发酵培养5~8天。
5.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中加入抽滤液的搅拌条件为：于25~30℃搅拌混合20~30min。
6.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中加入干燥物后的搅拌条件为：于70~75℃搅拌混合3~4h，调节pH至6.5~7。
7.根据权利要求1所述的环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中活性添加剂：取蒙脱石按质量比1：40~50加入蒸馏水混合，调节pH至11~12，再加入蒙脱石质量80~90%的固含量为50%的PC-2聚羧酸减水剂，搅拌混合5~10min，过滤，取滤渣粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，得活性添加剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181207 |
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