CF-环保型融雪剂的制备及性能研究

张曼

（赤峰学院化学化工学院，内蒙古赤峰024000）

CF-环保型融雪剂的制备及性能研究

张曼

（赤峰学院化学化工学院，内蒙古赤峰024000）

本论文采用自制的工业化试验装置和工艺流程，以冰乙酸，钙镁盐等为原料[1]，制备出以醋酸钙镁盐为主要成分的环保型融雪剂.研究了环保型融雪剂的融冰能力、不同组分配比对融冰能力的影响规律.结果表明：当液体融雪剂中醋酸镁和醋酸钙的体积比达到7:3时融冰能力达到了最大值[2]，当其与一定比例的氯化镁配合后，可提高其融冰能力.液体融雪剂中氯化镁：醋酸镁：醋酸钙=7:2:1（体积比）时，融雪剂的融冰能力达到最大值[2].本实验制备的融雪剂是一种低腐蚀性和高融冰能力的低成本的环保型融雪剂.

醋酸钙镁盐；环保型融雪剂；融冰能力

1 前言

冬季冰雪是严重影响交通运输的一个因素[3]，随着交通运输的快速发展，融雪剂随之产生.融雪剂是用来降低冰雪冰点的盐，目前所使用的融雪剂大致可以分为三类：一类是氯盐型；第二类是非氯盐型（有机或者无机盐、胺、醇）；第三类是混合型：氯盐+非氯盐、氯盐+非氯盐+阻锈剂[4].融雪剂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[5].基于这种现状，利用冰点降低原理，对复合型融雪剂进行了研发.最终研制出高融冰效率、低腐蚀、污染小、对植物伤害小的复合型融雪剂.复合型融雪剂是根据传统氯盐类融雪剂和醋酸钙镁盐类融雪剂改进、复配而来的.其生产工艺简单，配制方便，实用性高，与以前所用的传统氯盐类融雪剂相比，复合环保型融雪剂具有高融冰效率、低腐蚀、污染小、对植物伤害小等优点，且各项指标均达到了GB/T23851-2009的标准.

醋酸钙镁盐是醋酸钙和醋酸镁的混合物，是20世纪80年代美国为了代替高速公路的除冰(雪)剂氯化钠而研发的一种环保型化学品[6].同氯化钠比较，它具有熔点低、可生物降解、对公路基础设施中的混凝土与金属的腐蚀性小、对土壤和水源几乎不造成污染等诸多优点.本文是在前人研究的基础上，对醋酸钙镁盐类环保型融雪剂进行复配，制备得到融雪性、环保性兼备的优质融雪剂.

2 实验过程

2.1 实验试剂和仪器

冰乙酸；碳酸钙；氢氧化钠；硫酸镁；氯化镁；氯化钠；电子分析天平；

数字熔点仪；控温电热套；量筒；烧杯；漏斗；容量瓶；研钵；移液管；洗耳球.

2.2 融雪剂的制备工艺

2.2.1 醋酸钙的制备

(1)取4份等量冰乙酸分别稀释为10倍、20倍、30倍、50倍于50mL容量瓶中，贴好标签为1、2、3、4待用.将碳酸钙研磨成粉末状.用移液管取6mL1号容量瓶中的冰乙酸于小烧杯中，加入5.0327gCaCO3粉末，搅拌均匀，在室温下反应20min(pH=8.5左右）[7]；将得到的溶液抽滤，得到无色透明滤液，即为醋酸钙溶液.如图1.将滤液置于电热套中蒸发结晶即得到固体醋酸钙.用移液管别取6mL2号、3号、4号溶液于小烧杯中，准确称取5g碳酸钙粉末，重复上述过程，记录数据.

（2）取4份新配制的释10倍的冰乙酸溶液，贴好标签1、2、3、4.将碳酸钙研磨成粉末状.用移液管取6mL1号容量瓶中的冰乙酸于小烧杯中，精确称量适量碳酸钙粉末，搅拌均匀，在室温下反应20min（pH=8.5左右）；将得到的溶液抽滤，得到无色透明滤液，即为醋酸钙溶液.将滤液置于电热套中蒸发结晶即得到固体醋酸钙，记录数据.

2.2.2 醋酸镁的制备

类2.2.1醋酸钙的制备，实验所用氢氧化镁由硫酸镁和过量的氢氧化钠反应制得.用氨水做沉淀剂以防生成胶体.最终得到无色透明溶液，即为醋酸镁的水溶液，如图2.将滤液置于电热套中蒸发结晶即得到固体醋酸镁，记录数据.

图1

图2

2.3 环保型融雪剂的配制及其融冰能力实验

2.3.1 CF-Ⅰ融雪剂的配制及其融冰能力实验

（1）配制0.2mol/L的醋酸钙溶液，0.2mol/L的醋酸镁溶液和0.2mol/L的氯化镁溶液备用.将醋酸镁和醋酸钙以0:10、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8: 2、9:1的比例混合即为融雪剂溶液，命名为CF-Ⅰ融雪剂.

（2）测试其融冰能力，取10mL醋酸镁溶液置于小烧杯中，标号1.再取1mL醋酸钙溶液，9mL醋酸镁溶液置于小烧杯中，搅拌混合，标号2.同样按照上述比例，以1mL为单位混合成融雪剂溶液，标号3-10.再取个小烧杯准确称量并记录，准备好的冰块用这个小烧杯盛放置于-10℃的低温恒温箱中恒温备用.从低温恒温箱中取出1个盛有冰块的烧杯，擦干外壁的水和冰，迅速精确称量，记录数据.将已配置的1号融雪剂溶液10mL迅速倒入小烧杯中，记录冰块全部融化所需要的时间.分别取2-10号融雪剂溶液倒入盛有冰块的小烧杯中，重复上述步骤，并记录数据.

2.3.2 CF-Ⅱ融雪剂的配制及其融冰能力实验

将氯化镁溶液，醋酸钙溶液和醋酸镁溶液按7: 2:1，7:1:2，6:2:2，5:4:1的比例混合为新的融雪剂溶液，将这种复合型融雪剂溶液命名为CF-Ⅱ融雪剂.取7mL氯化镁溶液，2mL醋酸镁溶液，1mL醋酸钙溶液置于小烧杯中，搅拌混合，标号1.按上述比例配制新的融雪剂溶液标号2-4，测其融冰所需时间.

2.3.3 CF-Ⅲ融雪剂的配制及其融冰能力实验

将配制好的醋酸镁溶液和醋酸钙溶液等量混合为融雪剂溶液，以0:10，1:9，2:8，3:7，4:6，5:5，6: 4，7:3，8:2，9:1的比例与氯化钠溶液混合成新的融雪剂溶液.取10mL氯化钠溶液置于小烧杯中，标号1.再取1mL醋酸钙和醋酸镁的混合液，9mL氯化钠溶液置于小烧杯中，搅拌混合，标号2.同样按照上述比例，以1mL为单位混合成融雪剂溶液，标号3-10.测其融冰所需时间.

2.3.4 分别测蒸馏水和氯化钠使冰块融化所需的时间.

2.4 融雪剂的熔点测定将醋酸钙固体和醋酸镁固体研磨成粉末，分别装入两个熔点管中，测定其熔点，并记录数据.

3 实验数据记录及处理

表1 将CF-Ⅰ融雪剂溶液中的醋酸钙和醋酸镁溶液按不同体积比例混合配制成的融雪剂使冰块融化的时间记录

则单位时间内冰块融化的速率计算如下，以0: 10为列，冰块融化的速率=冰块质量/融化所需时间代入数据5.1983÷7.22=0.7199

将上述数据用图3表示，冰块融化的速率用v表示.

图3

则单位时间内冰块融化的速率计算如下，以7: 2:1为列，冰块融化的速率=冰块质量/融化所需时间代入数据4.8715÷3.07=1.5630

表2 将CF-Ⅱ融雪剂溶液中的氯化镁，醋酸钙和醋酸镁溶液按不同体积比例混合配制成的融雪剂使冰块融化的时间记录

将上述数据用图4表示，冰块融化的速率用v表示.

图4

表3 CF-Ⅲ融雪剂溶液中醋酸镁和醋酸钙的混合液与氯化钠按不同体积比例混合配制成的融雪剂使冰块融化的时间记录

则单位时间内冰块融化的速率计算如下，以0: 10为列，冰块融化的速率=冰块质量/融化所需时间代入数1.7325÷0.6667=2.5988

将上述数据用图5表示，冰块融化的速率用v表示.

氯化钠的融冰能力测试，冰块质量1.9810g融化时间0.9167min，冰块融化的速率为1.9810÷0.9167=1.5630；蒸馏水的融冰能力测试，冰块质量3.0278g，融化时间1.35min，冰块融化的速率为3.0278÷1.35=2.2428；数字熔点仪测定熔点，醋酸钙的熔点为126℃，醋酸镁的熔点为54℃.

4 结果与讨论

图5

实验表明，CF-Ⅰ型融雪剂中随着醋酸镁比例增加，其融冰能力逐渐增大，当醋酸镁和醋酸钙的体积比达到7:3的时候，融冰速率最大，融冰能力最强，继续增加醋酸镁的比例，融冰能力下降；CF-Ⅱ型液体融雪剂中氯化镁:醋酸镁:醋酸钙=7:2:1时，融冰能力最强，是种低成本的环保型融雪剂. CF-Ⅲ型融雪剂中氯化钠的比例越大，其融冰能力越强.所以我们选择CF-Ⅱ和CF-Ⅲ型融雪剂，它们不仅融冰效果较好，同时价格低廉，是值得推广的环保型融雪剂.

〔1〕许英梅,张秋民,张伟,等.一种低成本环保型融雪剂的制备与性能研究[J].辽宁化工，2007,36(1): 1-10.

〔2〕许英梅,王丽萍,祁恩云等.复合CMA环保型融雪剂的融冰能力研究[J].化学世界，2011（7）: 404-406.

〔3〕许英梅,刘倩,王维，等.CMA类环保型融雪剂的应用研究进展[J].化学世界，2012(7):435-436.

〔4〕王寿武,张茂丽,杨世刚,等.新型融雪剂的生产性能研究.ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRY.2007,38(04):20.

〔5〕李光明,丁文霞,杨建琳.融雪剂的作用机理及危害分析研究.交通科技,2011,1:78.

〔6〕王小光,章亚东.融雪剂的研究进展和发展方向.无机盐工业.2007,39(3):8.

〔7〕栾国颜,刘艳杰,王鹏,等.环保型融雪剂的制备及其性能评定实验研究.化工新型材料.2011,39 (10):143.

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