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环保型竹醋基融雪剂的制备、应用及对土壤环境影响研究

作　者: 李阁男
导　师: 蒋新元
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 竹醋基融雪剂腐蚀性兰草土壤混凝土
分类号: U418.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 文献综述  10-26
  1.1 我国竹资源利用与竹炭的生产状况  10-12
    1.1.1 我国竹资源利用概况  10-11
    1.1.2 我国竹炭的生产状况  11-12
  1.2 竹醋的研究概况  12-13
    1.2.1 竹醋的研究进展  12
    1.2.2 竹醋液的制备及组成  12-13
    1.2.3 竹醋液的应用  13
  1.3 融雪剂的起源及研究进展  13-20
    1.3.1 城市道路除雪的必要性  13-14
    1.3.2 几种主要的除雪措施  14-15
    1.3.3 融雪剂的起源与分类  15
    1.3.4 融雪剂的研究状况及进展  15-19
    1.3.5 融雪剂融冰、融雪机理  19-20
  1.4 融雪剂对环境的影响  20-25
    1.4.1 对植物造成的影响  20-21
    1.4.2 对大气质量的影响  21
    1.4.3 污染水体  21
    1.4.4 破坏土壤结构  21
    1.4.5 腐蚀建筑设施  21-24
    1.4.6 其他方面的影响  24-25
    1.4.7 解决融雪剂对环境危害的手段  25
  1.5 课题研究的目的和意义  25-26
    1.5.1 课题来源  25
    1.5.2 研究目的和意义  25-26
2 材料与方法  26-36
  2.1 实验仪器及药品  26-27
    2.1.1 实验仪器  26
    2.1.2 实验药品与材料  26-27
  2.2 试验方法  27-36
    2.2.1 竹醋液的制备与提纯  27
    2.2.2 竹醋基有机酸钙的制备  27
    2.2.3 竹醋基有机酸钙结冰和融冰性能的测定  27
    2.2.4 竹醋基有机酸钙对环境的影响  27-36
3 结果与讨论  36-48
  3.1 竹醋液的制备与提纯  36
  3.2 竹醋基有机酸钙的制备  36-37
  3.3 竹醋基有机酸钙结冰和融冰性能的测定  37-39
    3.3.1 竹醋基有机酸钙结冰性能的测定  37-38
    3.3.2 竹醋基有机酸钙融冰性能的测定  38-39
  3.4 钢钉、铁钉的腐蚀性  39-40
    3.4.1 等物质的量盐溶液对钢钉和铁定的腐蚀性  39
    3.4.2 等质量盐溶液对钢钉和铁定的腐蚀性  39-40
  3.5 混凝土冻融试验  40-42
  3.6 融雪剂对兰草生长的影响  42-44
  3.7 融雪剂对土壤理化性质的影响  44-48
    3.7.1 土壤质地  44
    3.7.2 土壤样品pH值  44-45
    3.7.3 土壤样品有机质含量  45
    3.7.4 土壤样品阳离子交换量  45-46
    3.7.5 土壤样品全N、P、K含量  46-48
4 结论与建议  48-50
  4.1 结论  48-49
  4.2 创新点  49
  4.3 展望与建议  49-50
参考文献  50-55
攻读学位期间的主要学术成果  55-56
致谢  56

环保型竹醋基融雪剂的制备、应用及对土壤环境影响研究

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