论文摘要
冬季大雪和冰冻天气给车辆和行人的出行安全带来隐患,甚至可能带来巨大的经济损失。于是除雪化冰工作变得十分重要。目前在城市中通常以融雪剂代替传统的人力和机械除雪。但氯盐型融雪剂对钢筋混凝土结构、路桥、金属等基础设施具有严重的腐蚀作用,还可以造成绿化植物死亡、农作物减产,影响土壤的理化性质,污染大气和水环境。虽然非氯盐型融雪剂对环境危害较小,但价格昂贵,很难大范围推广使用。鉴于传统氯盐型和非氯盐型融雪剂的不足。本课题利用竹炭生产过程中的副产物——竹醋与氧化钙反应制成环保型竹醋基融雪剂。研究融冰性能,对金属和混凝土的腐蚀性,兰草生长和土壤常规理化性质的影响程度,并与常用融雪剂NaCl和CaCl2进行比较。研究结果表明：(1)烧制竹炭过程中初得的粗竹醋液为茶褐色液体。静置一定时间,进行过滤、蒸馏得到pH为2.5～3的淡黄色精致竹醋液。(2)1000 ml精致竹醋液,加入过量5%(摩尔)的氧化钙,可制得竹醋基有机酸钙46.34 g。(3)竹醋基有机酸钙的结冰温度低于NaCl和CaCl2。等物质量条件下,0.05mol/L和0.1 mol/L的竹醋基有机酸钙完全结冰温度分别比NaCl、CaCl2低1.0℃、0.7℃和1.3℃、0.8℃；等质量条件下,3 g/L和6 g/L的竹醋基有机酸钙完全结冰温度分别比NaCl、CaCl2氏0.7℃、0.3℃和0.9℃、0.5℃。(4)融冰实验结果表明,等物质量条件下,0.025 mol和0.05 mol的竹醋基有机酸钙、NaCl、CaCl2的4小时融冰速率分别为21.85 ml/h、21.25 ml/h、21.75 ml/h和24.55 ml/h、24.13 ml/h、24.48 ml/h,竹醋基有机酸钙的融冰性能要好于NaCl和CaCl2；等质量条件下,2g和6g的竹醋基有机酸钙、NaCl、CaCl2的4小时融冰速率分别为15.88 ml/h、21.30 ml/h、20.13 ml/h和20.55 ml/h、24.63 ml/h、23.90 ml/h,竹醋基有机酸钙的融冰性能比NaCl和CaCl2差。(5)融雪剂对铁钉、钢钉腐蚀性实验结果表明,0.1 mol/L的竹醋基有机酸钙对铁钉和钢钉的腐蚀率分别是相同浓度NaCl、CaCl2的0.3倍、0.32倍和0.12倍、0.21倍,0.3 mol/L的竹醋基有机酸钙对铁钉和钢钉的腐蚀率分别是相同浓度NaCl、CaCl2的0.15倍、0.18倍和0.07倍、0.13倍；24g/L的竹醋基有机酸钙对铁钉和钢钉的腐蚀率分别是相同浓度NaCl、CaCl2的0.20倍、0.23倍和0.11倍、0.18倍,40 g/L的竹醋基有机酸钙对铁钉和钢钉的腐蚀率分别是相同浓度NaCl、CaCl2的0.17倍、0.19倍和0.08倍、0.09倍。数据分析表明,融雪剂对钢钉、铁钉腐蚀性,竹醋基有机酸钙远小于NaCl和CaCl2,且对铁钉的腐蚀性比钢钉严重。(6)混凝土腐蚀性实验结果表明,浸泡在25g/L和50 g/L竹醋基有机酸钙溶液的混凝土试件达到5%质量损失率冻融循环次数分别比浸泡在相同浓度NaCl、CaCl2溶液中的试件多22次、16次和9次、7次。3种盐溶液对混凝土腐蚀顺序大小排列CaOA<CaCl2<NaCl。(7)融雪剂对兰草生长和土壤常规理化性质的影响结果表明,3种盐溶液对兰草生长均有一定影响,对兰草生长危害性竹醋基有机酸钙小于NaCl和CaCl2;NaCl、CaCl2溶液对土壤pH值影响不大,竹醋基有机酸钙溶液会使土壤pH值明显增大。盐溶液喷洒后的土壤有机质含量和阳离子交换量下降,土壤有机质含量下降率竹醋基有机酸钙<CaCl2<NaCl,土壤阳离子交换量损失率CaCl2>竹醋基有机酸钙>NaCl；土壤全N、P的含量下降,下降率NaCl大于CaCl2远大于竹醋基有机酸钙,但全K表观含量增加,增加率竹醋基有机酸钙小于NaCl和CaCl2。通过比较可知,竹醋基有机酸钙溶液对兰草和土壤的影响均比NaCl、CaCl2溶液小。