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基本信息

項(xiàng)目名稱：
土壤自修復(fù)型高效環(huán)保融雪劑
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本研究以溶液化學(xué)勢(shì)與溶液中溶質(zhì)活度關(guān)系為理論指導(dǎo)，采用多種無(wú)機(jī)及有機(jī)化合物為原料，經(jīng)一定合成工藝制得土壤自修復(fù)型高效環(huán)保融雪劑。該融雪劑具有以下特點(diǎn)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的作用效果增強(qiáng)；多種物料配方有效降低了融雪后雪水中單一物質(zhì)濃度；通過(guò)加入鏈狀改性淀粉大分子物質(zhì)，降低了融雪劑在土壤中的淋溶作用；融雪劑成分進(jìn)入土壤可改善土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，能促進(jìn)植物生長(zhǎng)；融雪劑對(duì)鋼筋混凝土無(wú)腐蝕效應(yīng)。
詳細(xì)介紹：
本研究合成了一種土壤自修復(fù)型高效環(huán)保融雪劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了融雪劑的主物料配方、緩蝕劑種類、改性淀粉的合成工藝，以及三者的最佳添加比例。同時(shí)本課題立足融雪劑作用機(jī)理，充分考慮了融雪劑在融雪過(guò)程及融雪后遷移過(guò)程中的熱力學(xué)狀態(tài)及理化性質(zhì)，以添加自行合成的改性淀粉為突破口，利用其鏈狀大分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在融雪劑合成工藝中起晶核凝聚作用；在融雪過(guò)程中起緩溶作用；在融后雪水流經(jīng)土壤過(guò)程中起吸附作用。以使融雪劑在完成融雪任務(wù)的同時(shí)達(dá)到融后雪水中融雪劑濃度低、融雪劑進(jìn)入土壤后能被土壤生物吸收或降解的目的。經(jīng)性能測(cè)試，本融雪劑融雪效率高、融雪劑溶液具有凝固點(diǎn)低、pH值呈中性、對(duì)鋼筋混凝土無(wú)腐蝕、促進(jìn)植物生長(zhǎng)、在土壤中淋溶作用弱等優(yōu)點(diǎn)。如能得到廣泛推廣應(yīng)用，必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作品圖片

  • 土壤自修復(fù)型高效環(huán)保融雪劑

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

融雪劑，是在冬季大范圍大規(guī)模降雪造成路面積雪影響交通運(yùn)輸時(shí)，用于短時(shí)間內(nèi)融化積雪。然而，經(jīng)融雪劑融化后的雪水含高濃度的融雪劑，且常用融雪劑主要為單一無(wú)機(jī)鹽，所以，融化的雪水通常會(huì)對(duì)道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕，使土壤鹽漬化，使生長(zhǎng)其中的植被脫水枯死，污染地下水。針對(duì)以上融雪劑現(xiàn)狀，本作品旨在開發(fā)一種價(jià)格低廉的土壤自修復(fù)型高效環(huán)保融雪劑。 本作品根據(jù)生態(tài)環(huán)境對(duì)融雪劑的性能要求，采用多種無(wú)機(jī)及有機(jī)物作為主物料，通過(guò)加入改性淀粉大分子、緩蝕劑，使其具有緩融防腐高效環(huán)保的性能。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本研究的融雪劑單位質(zhì)量作用效果高、使用溫度范圍廣、融后雪水中單一離子濃度低，從而避免了高濃度鹽離子對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕。同時(shí)由于添加的大分子改性淀粉在土壤中對(duì)無(wú)機(jī)小分子及離子有吸附作用，并且融雪劑中的有機(jī)質(zhì)能增加土壤的黏性使得融雪劑中的無(wú)機(jī)物在土壤中的淋溶作用大大減弱，使其停留在土壤表層。又因?yàn)槿谘﹦┲械臒o(wú)機(jī)質(zhì)均為作物生長(zhǎng)所必需的元素或礦質(zhì)元素，因此能被植物吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本研究深入分析了融雪劑在融雪過(guò)程中的熱力學(xué)狀態(tài)，充分考慮了融雪劑水溶液中溶劑的化學(xué)勢(shì)降低、融雪劑濃度、融雪劑活度及其活度因子之間的關(guān)系。針對(duì)多種無(wú)機(jī)及有機(jī)主物料的微觀分子構(gòu)型，通過(guò)加入改性淀粉大分子物質(zhì)，利用其鏈狀大分子結(jié)構(gòu)在融雪劑合成工藝中起晶核的凝聚作用；在融雪的過(guò)程中起控制融雪劑溶解速度的作用；在融后雪水流經(jīng)土壤時(shí)對(duì)無(wú)機(jī)小分子及離子起吸附作用，使其停留在土壤表層，易于被植物吸收。從而克服了現(xiàn)有融雪劑主物料種類單一，融雪過(guò)程中融雪劑溶解速度過(guò)快，融后雪水中融雪劑濃度過(guò)高而造成的“鹽漬化”和腐蝕鋼筋混凝土等缺陷。經(jīng)檢驗(yàn)證明，本融雪劑融雪效率高、融雪劑溶液具有凝固點(diǎn)低、pH值呈中性、對(duì)鋼筋混凝土無(wú)腐蝕、對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)狀況無(wú)不良影響、在土壤中淋溶作用弱等優(yōu)點(diǎn)，且其中氮磷含量檢測(cè)都能滿足我國(guó)對(duì)融雪劑的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

本作品于2011年4月獲長(zhǎng)安大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。 本作品于2011年3月8日在教育部科技查新工作站（長(zhǎng)安大學(xué)）進(jìn)行了成果鑒定查新，未發(fā)現(xiàn)與本項(xiàng)目查新點(diǎn)內(nèi)容相同的報(bào)道。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

面議

作品可展示的形式

樣品和圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

設(shè)外界溫度為t℃，降雪量為h厘米時(shí)，則每平方米投放融雪劑的質(zhì)量克數(shù)為：m= 40h/(2.68/(-0.8263+√(-0.0536t+0.8662))-1)。本研究的融雪劑可根據(jù)不同環(huán)境溫度、雪層厚度準(zhǔn)確計(jì)算出融雪劑的使用量，解決了一般融雪劑在各個(gè)溫度，不同雪量下難以得到最佳使用量的弊端。此外本研究的融雪劑適用溫度可以達(dá)到-30℃。據(jù)以上公式，經(jīng)計(jì)算得出本融雪劑在融雪劑的常用溫度-15℃～-30℃下的使用量為42.10～77.25g/m 。融雪劑的使用分為“雪前”、“雪中”、“雪后”，三種情況，推薦采用統(tǒng)一機(jī)械 “雪前”均勻撒布在積雪場(chǎng)所。 鑒于近年來(lái)，環(huán)保和低碳的呼聲越來(lái)越高，本研究的融雪劑必將以其高效環(huán)保的性能備受人們青睞。于此，本研究不但可以為交通事業(yè)做出貢獻(xiàn)，而且可獲得相當(dāng)可觀的利潤(rùn)，更重要的是廣泛推廣本融雪劑可以避免對(duì)環(huán)境的污染并能節(jié)省出每年用于處理傳統(tǒng)融雪劑造成的二次污染所需的巨額費(fèi)用，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

同類課題研究水平概述

就目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀看，融雪劑主要分為氯鹽型、非氯鹽型、混合型。如下： 氯鹽型（氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等） 融雪劑 非氯鹽型（有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽、胺、醇等） 氯鹽+非氯鹽 混合型 氯鹽+非氯鹽+阻銹劑 所謂氯鹽型融雪劑，包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等。氯鹽類融雪劑因其造價(jià)便宜，融雪效果也較好，在融雪劑出現(xiàn)初期應(yīng)用較廣。然而隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提高，人們認(rèn)識(shí)到氯鹽類融雪劑是腐蝕基礎(chǔ)設(shè)施的“罪魁禍?zhǔn)住?，氯鹽經(jīng)電離后產(chǎn)生的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜，從而導(dǎo)致一些梁頭及帽架混凝土出現(xiàn)裂縫、剝落，致使鋼筋外露等。并且氯鹽類融雪劑溶于冰雪后，最終排入周圍農(nóng)田及公路兩側(cè)，易造成環(huán)境鹽漬化。于此氯鹽類融雪劑在完成融雪任務(wù)的同時(shí)，其后期的污染治理費(fèi)用更為巨大，甚至不可逆轉(zhuǎn)。也因此其使用受限。 非氯鹽型融雪劑主要包括硝酸鹽類、醋酸鹽類、胺類、醇類。有機(jī)類物質(zhì)在使用后，因其能被微生物降解，故而對(duì)環(huán)境友好。然而其原材料價(jià)格不菲，致使其市場(chǎng)價(jià)格將近是氯鹽類融雪劑的十倍，也只能在機(jī)場(chǎng)等特殊地段使用，難以大規(guī)模推廣。除此之外，非氯鹽類融雪劑在氣溫低于-15℃時(shí)將會(huì)失效，于是其使用范圍更加受限。 鑒于氯鹽型融雪劑的“鹽害”和非氯鹽型融雪劑的價(jià)格昂貴，促使人們探索一種能夠汲取二者之長(zhǎng)，擯棄二者之短的混合型融雪劑?；旌闲腿谘﹦┌塞}類融雪劑和非氯鹽類融雪劑的混合，或者再加以阻銹劑來(lái)混合。一方面由于融雪效果不佳，抑或由于所加阻銹劑為高毒高污染物質(zhì)，添加量和使用范圍均受限制，難以推廣，縱然研究很多但基本都還處在實(shí)驗(yàn)室階段離工業(yè)化生產(chǎn)還有一定距離。 因此，研制一種高效環(huán)保的融雪劑已迫在眉睫。
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