引言
據了解,南方雪災后消耗的融雪劑多 達數千萬噸。 但隨后人們便發現, 在雪災中 立下了功勞的氯鹽融雪劑, 就像一把 “雙刃 劍”, 其危害隨著氣溫的逐步回升和冰雪的 消融, 正在南方不少地方相繼顯露出來。 如 飲用水被污染, 變得苦咸, 瀝青路面在融雪 鹽的腐蝕下, 出現龜裂等現象, 道路兩邊的 草木枯死等。這不禁引發出一個新的研究 熱點:環保型融雪劑。
一、融雪劑的使用現狀
融雪劑可以說是時代發展的必然產 物。上世紀四五十年代,以美國為代表的 發達國家的經濟與交通取得長足發展,城 市間的高速公路甚至逐步取代了鐵路的功 能而成為經濟發展的主體命脈,于是保證 城市高速公路交通暢達,成為現實而又特 別重要的任務。冬季下雪是公路、鐵路交 通的“大敵”,于是就有了采用融雪劑融 冰化雪的方法。融雪劑因此便應運而生。 融雪劑是由化冰鹽(deicing salt)這個 名詞演變而來的。用來降低冰雪冰點的鹽 就被稱為化冰鹽。目前所用的融雪劑大致 分為三類: 一類是氯鹽型,例如氯化鈣、 氯化鎂、氯化鈉等。第二類是非氯鹽型 ( 有機或無機鹽、胺、醇) ,例如鈣鎂乙 酸鹽(CMA) 、乙酸鉀等。第三類是混合 型: (1)氯鹽 + 非氯鹽。 (2)氯鹽+ 非氯鹽 + 阻 銹劑。 [1] 目前為止,所使用的融雪劑主要 以氯化鈉為主要成分,在美國和俄羅斯, 鈣鎂乙酸鹽和乙酸鉀有一定的應用 [2] 。氯 化鈉是一種降低冰點性能好、貨源充足、 價格低廉的材料,從技術資料查索,很難 找到比氯化鈉更適用的融雪劑。因此,盡管氯化鈉有許多缺點, 但一些交通發達國家 至今仍在使用,而且多用干噴法。但氯化 鈉型傳統融雪劑對環境的危害至今仍是個 讓全世界頭痛的問題。噴灑工業鹽水融化 冰雪造成城市綠化植物枯死、路面及橋面 破壞、金屬受損壞、汽車輪胎的使用壽命 縮短、地下水受污染等危害,這些都已經 被人們所認識。黑粘的殘雪不僅污染環 境,對行人、行車也構成威脅。美國印 第安納州珀杜大學的科學家發現,城市噴 灑工業鹽水化雪會破壞臭氧層。因為噴灑 鹽水使水滴中含有的溴和氯與雪混合,在 氣溫升高積雪融化后,這兩種物質以氣體 形式被釋放出來,在大氣中轉變成自由 基,它們上升破壞了大氣中較低的臭氧層 [3] 。正是由于以氯化鈉為主的融雪劑的負 面影響和所造成的巨大經濟損失,促使人 們開始努力尋找一種既能盡快地除雪,同 時又不至于對環境及道路交通設施造成危 害的環保型融雪劑作為食鹽的代替品。環 保型融雪劑成為研究的熱點之一。
二、環保型融雪劑的評價標準
評價一種融雪劑的優劣,主要是從融 雪劑的融雪性能、腐蝕性及重金屬含量等 因素來多方面綜合考慮的。國際國內關于 融雪劑的標準并不多,國外主要有太平洋 西北除雪協會制定的關于環保型融雪劑的 技術指標, 主要對融雪劑的酸堿度、 比重、 濃度和冰點關系曲線、 腐蝕性、 氰化物及其 他一些重金屬離子的含量做了相關規定。 如該指標規定:環保形融雪劑 PH 應在 6. 0-8.0 之間, 即基本接近中性, 腐蝕性不大 于傳統氯化鈉型融雪劑的 30%,氰化物含 量不大于0.20ppm, As含量不大于5.00ppm 等。國內則有北京市質量技術監督局于 2003 年5 月18 日在全國發布的關于融雪劑 的北京市地方生產標準。 標準主要從顏色、 氣味、 含水率、 凍結溫度、 融雪速度、 融雪 量、 對金屬的腐蝕作用、 對水泥路面的脫皮 影響、 對瀝青路面的剝落影響、 摩擦力的測 試、剎車指數、毒性測定以及對植物影響 等方面做出了相關規定。如該標準要求環 保型融雪劑無令人不愉快的氣味, 無毒, 對Hg、Pb、As、Cd 等重金屬含量也做了嚴 格規定, 如每公斤融雪劑中Hg含量必須低 于 0.05mg,As 和 Cd 的含量要小于 5mg 等 [4] 。在新標準的 13 項技術中有 9 項都不同 程度地涉及環保指標。 總之,環保型融雪劑必須具有低腐蝕 性、無環境污染、融雪能力強、成本低 等特點。
三、環保型融雪劑的研究發展及
新動態 關于“環保型”融雪劑的提法,人 們當前的關注點是融雪劑滲進橋體導致鋼 筋加速銹蝕問題和融雪劑損傷路旁花木植 物問題,能解決這兩個問題的融雪劑就屬 于“環保型”的概念。 [5] 1、 低成本醋酸鈣鎂鹽類環保型融雪劑 的研究 盡管非氯鹽型融雪劑在迅速發展中, 但由于成本等經濟因素的制約,一些發達 國家也只能少量應用。我國是發展中國 家,非氯鹽型融雪劑在短時期內更不可能 大量使用。在環保日益重要的今天,由于 現在所使用的融雪劑又有以上的問題,開 發研制出成本低且環保型的高效融雪劑就 成為擺在我們面前的重大課題。 趙音延、秦煒等人,結合醋酸稀溶 液的合理回收和利用,以生產綠色化學品 ——醋酸鈣鎂鹽(CMA)為目的,采用萃取 劑將醋酸富集于萃取劑相,再用鈣鎂的氧 化物為反萃劑,反萃生成 CMA,系統地 進行了負載醋酸有機相反萃性能的研究 [6-7] 。 許英梅等 [8] 首次利用生物質廢料(麥秸 桿、木屑等)氣化、干餾過程中產生的醋酸 廢液——黑色的木醋液作為低成本的醋酸 來源與白云石粉為原料, 通過轉化、 脫色、 蒸發結晶等過程,制備出近乎白色低成本 的醋酸鈣鎂鹽(CMA)類環保型融雪劑。實 驗結果表明, 由生物質廢液制CMA類環保 型融雪劑,不僅可為道路除冰雪提供一種 低成本的環保型融雪劑, 并根除氯害, 同時 可為這類生物質廢液的治理提供一個變廢 為寶的新途徑,對生物質資源的有效利用 有重要意義。 寇艷秋等 [9] 以富含醋酸的糠醛廢水為 原料生產CMA,既降低了 CMA 生產成 本,又降低了廢水處理費用。主要采用雙 效蒸發法治理糠醛廢水,通過在實驗室中 利用糠醛廢水治理后的完成液制取環保型 融雪劑—— CMA,形成了 CMA 的回收工 藝,并對回收的 CMA 進行成分測定,有效成分在 80% 以上。通過融雪試驗,得 出:外力作用下,融雪劑與雪作用 10 - 15 分鐘積雪融化,可持續融雪 5 - 10 小 時;撒播量低于 50g (固體用量)或 556ml (液體用量)時,撒播量越大融雪效果越 好,撒播量高于 50g (固體用量)或 556ml (液體用量)時,撒播量變化對融雪效果 影響不大。雙效蒸發法治理糠醛廢水及醋 酸鈣鎂回收工藝實現了廢水治理、資源回 收的雙重目的,同時充分利用了廢水及醛 氣的熱量,節約了循環冷卻水用量,在資 源日益緊張的今天,具有非常重大的意 義。