CN109575881A - 一种环保融雪剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的环保融雪剂的制备方法，首次尝试采用化工厂中的工业终水废渣为原料，与醋酸进行反应，获得环保融雪剂，一方面将化工厂中的工业终水废渣变废为宝，节省用于处理废渣的成本；另一方面还降低了环保融雪的生产成本，以实现其进行大面积推广，有效解决融雪剂污染环境的问题，具有经济效益高，环境污染小等优点。
Description
技术领域
本发明公开涉及融雪剂制备的技术领域，尤其涉及一种环保融雪剂的制备方法。
背景技术
我国北方在冬季经常会由于下雪和结冰的原因，致使路面附着能力大大降低，导致对行驶车辆的驱动性及安全性极为不利，既影响了车辆的正常行驶，又涉及到了行人的安全问题。
目前，我国在解决冬季下雪结冰后，路面附着能力差的方法主要由以下几种：1、采用除雪车、除雪推土机、除雪装载机以及防冻材料洒布车等机械扫雪方式；2、在道路摊铺施工时,将绝缘的电热线按一定间距、一定深度埋在地下,通电后使路面温度升高的电热除雪方式；3、在道路或场地地下铺设管道，利用地下水、温泉水或工厂排放的温水在管道中循环来消除积雪的洒水除雪方式；4、采用冰点比较低的融雪剂溶液喷洒在冰雪上,使冰雪能够在较低的温度下融化的洒布融雪剂方式，上述几种方式中，洒布融雪剂以其简便的操作方式、低廉的价格及优良的融雪效果,成为近年来城市除雪的新宠，现在所使用的融雪剂基本上是以氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等氯盐为主,即将原盐经粉碎、筛分为一定粒度的颗粒或将盐溶于水成盐水，再用机械抛洒于路面及其他场地进行融雪作业，虽然可以实现融雪的目的，但是大量使用后会对环境造成污染。
虽然，目前市面上已经有部分环保型融雪剂，但因其生产成本较高，导致售价高于一般的融雪剂，无法进行大面积推广。
因此，如何研发一种低成本生产环保融雪剂的方法，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种环保融雪剂的制备方法，以至少解决现有环保融雪剂的生产成本高，无法进行大面积推广等问题。
本发明提供的技术方案，具体如下：一种环保融雪剂的制备方法，其特征在于，以化工厂中的工业终水废渣为原料，与醋酸反应，制得成品。
优选，所述化工厂为尿素生产化工厂。
进一步优选，所述环保融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
1)分别检测所述工业终水废渣中的钙、镁含量；
2)依据所述钙、镁含量的检测结果，加入适量的镁盐，使得废渣中钙、镁总含量为20％～24％，且钙、镁摩尔比保持在1：(0.5～2)；
3)将步骤2)中调配好的工业终水废渣中加入体积分数为12.5％的醋酸反应，获得成品。
进一步优选，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应时间为2.5～3小时。
进一步优选，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应温度为90～110℃。
进一步优选，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应温度为90℃。
进一步优选，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的摩尔比为1:1.8。
本发明提供的环保融雪剂的制备方法，首次尝试采用化工厂中的工业终水废渣为原料，与醋酸进行反应，获得环保融雪剂，一方面将化工厂中的工业终水废渣变废为宝，节省用于处理废渣的成本；另一方面还降低了环保融雪的生产成本，以实现其进行大面积推广，有效解决融雪剂污染环境的问题。
本发明提供的环保融雪剂的制备方法，属于一次大胆的尝试，不仅制备过程简单，而且成本低廉，具有经济效益高，环境污染小等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明融雪剂中不同醋酸钙镁盐浓度对应的冰点曲线图。
具体实施方式
下面以具体的实施方式对本发明进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
化工厂在化工生产过程中，会产生大量工业废水，工业废水经过净化处理后，作为再生水进入化工生产中继续使用，而工业废水在净化处理过程中会产生大量类似淤泥状的终水废渣，每年化工厂都需要花费大量的资金，将上述终水废渣运输到指定位置进行掩埋。以锦西天然气化工有限责任公司为例，每年产生终水废渣大约10000吨，用于终水废渣的处理大约需要花费580万元，因此，废渣的处理费用一直成为困扰公司的难题。
发明人通过对终水废渣进行成分检测分析之后发现，该终水废渣可以用于生产融雪剂，制备获得的融雪剂不仅能够达到国家标准，而且不会对环境造成任何的污染。
具体实验过程如下：
1、对终水废渣进行成分分析：1)终水废渣含水率的测定；2)终水废渣中钙、镁含量的测定；3)终水废渣总碱度的测定；4)终水废渣中游离碱的测定。
通过实验测定了终水废渣的成分如下：终水废渣的含水率为78.09％、废渣中钙、镁均以氢氧化物存在，其中，氢氧化钙含量为68.4％、氢氧化镁含量为30.2％、废渣的总碱度为16.268mmol/g，游离碱为13mmol/g。
2、制备醋酸钙镁盐融雪剂
原理反应式：2CH3COOH+Ca(OH)2＝(CH3COO)2Ca+2H2O；
2CH3COOH+Mg(OH)2＝(CH3COO)2Mg+2H2O。
本实验中的醋酸是由醋酸和水按照体积比1:7配制而成的溶液。
3、融雪剂的性能测试
1)融雪剂的冰点测定：冰点即溶液的凝固点，融雪剂的主要性能之一是降低冰点作用，融雪剂全部为低温条件能融于水的物质，由于溶质溶于水时降低水的蒸汽压从而降低溶液的冰点，当冰点低于当地气温时，冰雪即可由固相转为液相融化，冰点越低融雪性能越好，因此开发融雪剂时，要了解其冰点的性能。
将自制的不同比例、不同反应时间、不同反应温度以及不同钙、镁离子摩尔比的融雪剂配成溶液，称取5g自制的融雪剂，量取25mL蒸馏水于锥形瓶中，然后将自制融雪剂移入到锥形瓶中，用玻璃棒进行搅拌，然后倒入试管中，进行编号，依次放入到低温恒温槽中，调节其温控旋钮，使温度由0℃逐渐降低，并观察溶液状态，当处于冰水混合态时候，记录下此时的冷冻箱中的低温读数，此为冰点。冰点越低融雪能力越强，再将自制的醋酸钙镁盐融雪剂配成不同的浓度，然后对其进行冰点的测定.
对于融雪剂的性能测试结果具体如下：
表1：不同废渣和醋酸比例制得融雪剂所对应的冰点
| 废渣与醋酸的摩尔比 | 冰点(℃) |
| 1:1.6 | -11.4 |
| 1:1.8 | -12.9 |
| 1:2.0 | -11.9 |
| 1:2.2 | -12.6 |
| 1:2.4 | -12.4 |
表2：不同浓度融雪剂所对应的冰点
| 融雪剂中醋酸钙镁盐的浓度 | 冰点(℃) |
| 8％ | -5.8 |
| 16％ | -10.8 |
| 20％ | -12.9 |
| 24％ | -13.2 |
此外，对于融雪剂中不同醋酸钙镁盐浓度对应的冰点曲线图，参见图1。表3：不同废渣和醋酸比例融雪剂融冰化雪能力
| 废渣和醋酸比例 | M<sub>0</sub>(g) | M<sub>1</sub>(g) | M<sub>3</sub>(g) | M<sub>4</sub>(g) | 融冰化雪平均能力 |
| 1：1.6 | 128.28 | 126.45 | 132.29 | 130.20 | 86.7％ |
| 1：1.8 | 128.04 | 126.08 | 132.55 | 130.44 | 93.0％ |
| 1：2.0 | 128.10 | 126.26 | 131.83 | 129.73 | 87.6％ |
| 1：2.2 | 128.06 | 126.17 | 132.06 | 129.95 | 89.6％ |
| 1：2.4 | 128.15 | 126.20 | 131.91 | 129.78 | 91.5％ |
其中，M0、M2、M3、M4分别代表融雪剂的采样量。
表4：不同反应时间制备的融雪剂的融冰化雪能力
| 反应时间(h) | M<sub>0</sub>(g) | M<sub>1</sub>(g) | M<sub>3</sub>(g) | M<sub>4</sub>(g) | 融冰化雪平均能力 |
| 0.5 | 129.40 | 127.45 | 132.20 | 130.07 | 91.6％ |
| 1.5 | 129.63 | 127.64 | 132.20 | 130.07 | 93.3％ |
| 2.0 | 129.38 | 127.38 | 132.20 | 130.07 | 94.0％ |
| 2.5 | 129.46 | 127.44 | 132.20 | 130.07 | 94.8％ |
| 3.0 | 129.51 | 127.48 | 132.20 | 130.07 | 94.7％ |
其中，M0、M2、M3、M4分别代表融雪剂的采样量。
表5：不同反应温度制得融雪剂测融冰化雪能力
其中，M0、M2、M3、M4分别代表融雪剂的采样量。
表6：不同钙镁比的融雪剂所对应的冰点
| 融雪剂中钙、镁摩尔比 | 冰点(℃) |
| 2:1 | -12.9 |
| 1:1 | -14.3 |
| 1:2 | -13.9 |
基于以上的实验数据，最终确定获得环保融雪剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)分别检测所述工业终水废渣中的钙、镁含量；
2)依据所述钙、镁含量的检测结果，加入适量的镁盐，使得废渣中钙、镁总含量为20％～24％，且钙、镁摩尔比保持在1：(0.5～2)，上述镁盐可以是氢氧化镁、碳酸镁等，由于对于化工厂而言，且废水中钙的含量始终是大于镁的含量，因此，只需加入镁盐来调节钙镁的摩尔比，即可；
3)将步骤2)中调配好的工业终水废渣中加入体积分数为12.5％的醋酸反应，获得成品。
其中，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应时间为2.5～3小时；步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应温度为90～110℃，优选，反应温度为90℃；步骤3)中工业终水废渣与醋酸的摩尔比为1:1.8。
4、经济分析
在上述确定的最佳废渣与冰乙酸摩尔比(1:1.8)下反应，每生成4.5g醋酸钙镁盐融雪剂产品需要消耗3mL冰醋酸，则生成一吨(106g)醋酸钙镁盐融雪剂时所消耗冰醋酸的量为分析纯冰醋酸的市场价格为14.0元/L，则一吨醋酸钙镁盐融雪剂所消费冰乙酸成本为9333元。而市场上醋酸钙镁盐融雪剂一吨价格约为5万元，不考虑生产和销售等费用，以化工工业终水废渣生产醋酸钙镁盐融雪剂经济上非常可观。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种环保融雪剂的制备方法，其特征在于，以化工厂中的工业终水废渣为原料，与醋酸反应，制得成品。
2.根据权利要求1所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，所述化工厂为尿素生产化工厂。
3.根据权利要求1所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)分别检测所述工业终水废渣中的钙、镁含量；
2)依据所述钙、镁含量的检测结果，加入适量的镁盐，使得废渣中钙、镁总含量为20％～24％，且钙、镁摩尔比保持在1：(0.5～2)；
3)将步骤2)中调配好的工业终水废渣中加入体积分数为12.5％的醋酸反应，获得成品。
4.根据权利要求3所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应时间为2.5～3小时。
5.根据权利要求4所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应温度为90～110℃。
6.根据权利要求4所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的反应温度为90℃。
7.根据权利要求3所述环保融雪剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中工业终水废渣与醋酸的摩尔比为1:1.8。
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