基本信息
- 项目名称：
- 土壤自修复型高效环保融雪剂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本研究以溶液化学势与溶液中溶质活度关系为理论指导，采用多种无机及有机化合物为原料，经一定合成工艺制得土壤自修复型高效环保融雪剂。该融雪剂具有以下特点：单位质量的作用效果增强；多种物料配方有效降低了融雪后雪水中单一物质浓度；通过加入链状改性淀粉大分子物质，降低了融雪剂在土壤中的淋溶作用；融雪剂成分进入土壤可改善土壤的营养结构，能促进植物生长；融雪剂对钢筋混凝土无腐蚀效应。
- 详细介绍：
- 本研究合成了一种土壤自修复型高效环保融雪剂，通过实验确定了融雪剂的主物料配方、缓蚀剂种类、改性淀粉的合成工艺，以及三者的最佳添加比例。同时本课题立足融雪剂作用机理，充分考虑了融雪剂在融雪过程及融雪后迁移过程中的热力学状态及理化性质，以添加自行合成的改性淀粉为突破口，利用其链状大分子结构特点，在融雪剂合成工艺中起晶核凝聚作用；在融雪过程中起缓溶作用；在融后雪水流经土壤过程中起吸附作用。以使融雪剂在完成融雪任务的同时达到融后雪水中融雪剂浓度低、融雪剂进入土壤后能被土壤生物吸收或降解的目的。经性能测试，本融雪剂融雪效率高、融雪剂溶液具有凝固点低、pH值呈中性、对钢筋混凝土无腐蚀、促进植物生长、在土壤中淋溶作用弱等优点。如能得到广泛推广应用，必将带来巨大的经济效益和社会效益。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 融雪剂，是在冬季大范围大规模降雪造成路面积雪影响交通运输时，用于短时间内融化积雪。然而，经融雪剂融化后的雪水含高浓度的融雪剂，且常用融雪剂主要为单一无机盐，所以，融化的雪水通常会对道路桥梁等基础设施的钢筋混凝土结构造成严重腐蚀，使土壤盐渍化，使生长其中的植被脱水枯死，污染地下水。针对以上融雪剂现状，本作品旨在开发一种价格低廉的土壤自修复型高效环保融雪剂。 本作品根据生态环境对融雪剂的性能要求，采用多种无机及有机物作为主物料，通过加入改性淀粉大分子、缓蚀剂，使其具有缓融防腐高效环保的性能。经过测试，本研究的融雪剂单位质量作用效果高、使用温度范围广、融后雪水中单一离子浓度低，从而避免了高浓度盐离子对钢筋混凝土的腐蚀。同时由于添加的大分子改性淀粉在土壤中对无机小分子及离子有吸附作用，并且融雪剂中的有机质能增加土壤的黏性使得融雪剂中的无机物在土壤中的淋溶作用大大减弱，使其停留在土壤表层。又因为融雪剂中的无机质均为作物生长所必需的元素或矿质元素，因此能被植物吸收，促进植物生长。
科学性、先进性
- 本研究深入分析了融雪剂在融雪过程中的热力学状态，充分考虑了融雪剂水溶液中溶剂的化学势降低、融雪剂浓度、融雪剂活度及其活度因子之间的关系。针对多种无机及有机主物料的微观分子构型，通过加入改性淀粉大分子物质，利用其链状大分子结构在融雪剂合成工艺中起晶核的凝聚作用；在融雪的过程中起控制融雪剂溶解速度的作用；在融后雪水流经土壤时对无机小分子及离子起吸附作用，使其停留在土壤表层，易于被植物吸收。从而克服了现有融雪剂主物料种类单一，融雪过程中融雪剂溶解速度过快，融后雪水中融雪剂浓度过高而造成的“盐渍化”和腐蚀钢筋混凝土等缺陷。经检验证明，本融雪剂融雪效率高、融雪剂溶液具有凝固点低、pH值呈中性、对钢筋混凝土无腐蚀、对动植物生长状况无不良影响、在土壤中淋溶作用弱等优点，且其中氮磷含量检测都能满足我国对融雪剂的应用标准。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年4月获长安大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。 本作品于2011年3月8日在教育部科技查新工作站（长安大学）进行了成果鉴定查新，未发现与本项目查新点内容相同的报道。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 面议
作品可展示的形式
- 样品和图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 设外界温度为t℃，降雪量为h厘米时，则每平方米投放融雪剂的质量克数为：m= 40h/(2.68/(-0.8263+√(-0.0536t+0.8662))-1)。本研究的融雪剂可根据不同环境温度、雪层厚度准确计算出融雪剂的使用量，解决了一般融雪剂在各个温度，不同雪量下难以得到最佳使用量的弊端。此外本研究的融雪剂适用温度可以达到-30℃。据以上公式，经计算得出本融雪剂在融雪剂的常用温度-15℃～-30℃下的使用量为42.10～77.25g/m 。融雪剂的使用分为“雪前”、“雪中”、“雪后”，三种情况，推荐采用统一机械 “雪前”均匀撒布在积雪场所。 鉴于近年来，环保和低碳的呼声越来越高，本研究的融雪剂必将以其高效环保的性能备受人们青睐。于此，本研究不但可以为交通事业做出贡献，而且可获得相当可观的利润，更重要的是广泛推广本融雪剂可以避免对环境的污染并能节省出每年用于处理传统融雪剂造成的二次污染所需的巨额费用，从而带来可观的经济效益、社会效益和环境效益。
同类课题研究水平概述
- 就目前国内外研究现状看，融雪剂主要分为氯盐型、非氯盐型、混合型。如下： 氯盐型（氯化钠、氯化镁、氯化钙等） 融雪剂 非氯盐型（有机或无机盐、胺、醇等） 氯盐+非氯盐 混合型 氯盐+非氯盐+阻锈剂 所谓氯盐型融雪剂，包括氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等。氯盐类融雪剂因其造价便宜，融雪效果也较好，在融雪剂出现初期应用较广。然而随着人们环保意识的逐渐提高，人们认识到氯盐类融雪剂是腐蚀基础设施的“罪魁祸首”，氯盐经电离后产生的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜，从而导致一些梁头及帽架混凝土出现裂缝、剥落，致使钢筋外露等。并且氯盐类融雪剂溶于冰雪后，最终排入周围农田及公路两侧，易造成环境盐渍化。于此氯盐类融雪剂在完成融雪任务的同时，其后期的污染治理费用更为巨大，甚至不可逆转。也因此其使用受限。 非氯盐型融雪剂主要包括硝酸盐类、醋酸盐类、胺类、醇类。有机类物质在使用后，因其能被微生物降解，故而对环境友好。然而其原材料价格不菲，致使其市场价格将近是氯盐类融雪剂的十倍，也只能在机场等特殊地段使用，难以大规模推广。除此之外，非氯盐类融雪剂在气温低于-15℃时将会失效，于是其使用范围更加受限。 鉴于氯盐型融雪剂的“盐害”和非氯盐型融雪剂的价格昂贵，促使人们探索一种能够汲取二者之长，摈弃二者之短的混合型融雪剂。混合型融雪剂包括氯盐类融雪剂和非氯盐类融雪剂的混合，或者再加以阻锈剂来混合。一方面由于融雪效果不佳，抑或由于所加阻锈剂为高毒高污染物质，添加量和使用范围均受限制，难以推广，纵然研究很多但基本都还处在实验室阶段离工业化生产还有一定距离。 因此，研制一种高效环保的融雪剂已迫在眉睫。
