Протиобліднювальний реагент

Винахід відноситься до хімічної галузі, а саме, до екологічно чистих протиобліднювальних реагентів, які можуть бути використані в різних галузях народного господарства для боротьби з голольодом, обледенінням і змерзанням вологих матеріалів, топлива, гірничорудної сировини, а також для обробки зльотнопосадочних смуг в аеропортах, доріг з цементно-бетонним покриттям, пішоходних тротуарів та іншої поверхні. Реагент може бути використаний також для забезпечення нормальної роботи в зимових умовах для зруйн ування обледеніння або запобігання утворення голольоду на судах, самольотах, лініях електропередач і зв'язку, для очищення шлюзів на каналах, ліквідації змерзання стін вагонів, бункерів і течі топлива, в скважинах і газоходах , при здійсненні будівельних і бурови х робіт. Відомий протиобліднювальний реагент, який містить водний розчин оцтової кислоти, вуглекислий калій, тринатрійфосфат, циклічний ефір ортоборної кислоти, гліцерин та воду (1). Найбільш близьким за технічною сутністю та досягаємим результатом є протиобліднювальний реагент, який містить водний розчин ацетату калію, водний розчин оцтової кислоти, гліцерин та інгібітор корозії бензоат натрію та тринатрійфосфат. (2). Недоліком відомих (1, 2) реагентів є : їх висока коштовність, обумовлена багатокомпонентним складом реагентів та складною технологією їх виготовлення; екологічна небезпечність, тому що вони відносяться до третього класу токсичності, та мають низьку межу допустимої концентрації - 5мг/м 3. Недоліком відомих реагентів також є те, що їх основні протиобліднювальні компоненти є корозійноагресивними, недостатньо знижують температуру замерзання води, тому реагенти додатково містять інгібітори корозії та антифриз - гліцерин. В основу винаходу поставлено задачу одержання нового, простого, дешевого, антикорозійного та екологічно безпечного протиобліднювального реагенту. Поставлена задача вирішується застосуванням тригідрату ацетату натрію або його водного розчину як протиобліднювального реагенту. Тригідрат ацетату натрію, кристалічний продукт, виготовляється за ГОСТ-ом 199-78. Формула тригідрату ацетату натрію: CH3COONa × 3Н2O, молекулярна маса 136,08, температура плавлення 58°С, густина 1,45кг/дм 3, теплота плавлення 30,7кДж/моль, теплоємність 2,79кДж/кг.К. При температурі 120°С обезводнюється. Технічне і торгове найменування: тригідрат ацетату натрію; трьохводний оцтовокислий натрій (ТОН); трьохводна натрієва сіль оцтової кислоти. Тригідрат ацетату натрію виробляють шляхом нейтралізації оцтової кислоти технічною кальцинованою содою при температурі 65-80°С, далі отриманий маточник - плав з вмістом основної речовини 50-54% мас. кристалізують. Широко відомо застосування тригідрату ацетату натрію або його водного розчину в різних галузях народного господарства: легкій, хімічній, фармацевтичній та аніліно-фарбовій. Використовують його також в пристріях для забезпечення охорони від перегрівання апаратури в період короткочасових пікових навантажень; як теплоакумулюючий матеріал; як протраву при фарбуванні, у виробництві мила, при вичинюванні шкір і хутра, в сільському господарстві. Він є екологічно безпечним для водного середовища, рослин і тому може використовуватися для підкормки тварин (3). Застосування тригідрату ацетату натрію або його водного розчину як протиобліднювального реагенту є його новим призначенням, завдяки виявленій заявниками новій властивості тригідрату ацетату натрію або його водного розчину розплавляти лід та запобігати його утворенню. Запропонований протиобліднювальний реагент є дешевим та екологічно безпечним реагентом, простим у виготовленні та використанні, зовсім не потребує спеціальних добавок інгібіторів корозії та антифризів, і не потребує у споживача додаткових те хнологій та знарядь для його видалення з поверхні. Тригідрат ацетату натрію відноситься до четвертого класу токсичності, має високу межу допустимої концентрації - 10мг/м 3. Не викликає корозії дорожних покриттів - бетону, бітуму, асфальту; корозії металів і сплавів, які використовуються в літако- та суднобудівництві. Швидкість корозії 30%-ного водного розчину тригідрату ацетату натрію складає, в мм/рік: сталі 3 - 0,00167, латуні - 0,0006, міді - 0,0092, цинку - 0,0003. Технічний результат запропонованого винаходу заключається в розширенні асортименту протиобліднювальних реагентів шляхом виявлення нових, раніше не відомих, властивостей тригідрату ацетату натрію або його водного розчину розплавляти лід та запобігати його утворенню. Як протиобліднювальний реагент тригідрат ацетату натрію застосовують в твердому стані - у вигляді подрібнених кристалів, або в рідкому стані - у вигляді водного розчину з концентрацією 5-40%мас. Водний розчин тригідрату ацетату натрію виготовляють з кристалічного продукту, який розчинюють у воді, або безпосередньо з маточнику - плаву з концентрацією 50-54%, в який додають воду до отримання необхідної концентрації 5-40% мас. Перед використанням кристалічний тригідрат ацетату натрію подрібнюють або без попереднього подрібнення розчинюють у воді до концентрації 5-40% мас. В разі виготовлення реагенту із маточникаплава маточник-плав додають у воду до отримання необхідної концентрації. Реагент застосовують як для плавлення уже утвореного льоду, так і для запобігання його утворення. Витрати реагенту залежать від його концентрації, товщини льоду і температури навколишнього середовища. Температура замерзання 5%-ного водного розчину - мінус 5°С, 10%-ного - мінус 10°С, 20%-ного - мінус 15°С, 30%-ного - мінус 20°С, 35%-ного - мінус 22°С, 40%-ного - при мінус 19°С утворюються кристали, при мінус 23-25°С - досягається рівновага: твердий лід-рідина, при мінус 34-36°С - замерзає з утворенням льоду. При обробці льоду або снігу тригідратом ацетату натрію або його водним розчином реагент проникає в снігово-льодове покриття, змочує його, затікає в пори та мікротріщини, збільшуючи при цьому площину поверхні обробки та знижуючи температур у замерзання води. В процесі обробки виділяється тепло, яке підвищує температуру в місці реакції, при цьому, за правилом Таммана максимальна швидкість кристалізації легкоплавких органічних речовин, до яких саме відноситься тригідрат ацетату натрію, знижується на 20-30°С нижче від температури його плавлення. В результаті цього тонкий шар льоду розплавляється, а товстий шар становиться крихким і легко піддається механічному видаленню, тому що зчеплення льоду з обробленою поверхнею різко зменшується. Дія тригідрату ацетату натрію є достатня для руйнування льоду або для запобігання його утворенню до температури мінус 34-36°С. Запропонований винахід пояснюється конкретними прикладами приготування та використання реагенту. Приклад №1. Кристалічний тригідрат ацетату натрію розтирають в ступці і отримують дрібнодисперсний порошок. Готовий реагент використовують для видалення льоду товщиною 4-5мм. Для цього в металевий противень розміром 13´9´5см наливають 10-15мл дистильованої води і розміщують його в морозильній камері з температурою мінус 5°С для замерзання. Льод, що утворився, рівномірно посипають дрібнодисперсним порошком тригідрату ацетату натрію. В результаті такої обробки лід розтає і через 10-15 хвилин повністю перетворюється в воду. Приклад №2. В хімічний стакан , оснащений мішалкою, завантажують 5-40г трьохводного ацетату натрію, додають воду до 100г, включають мішалку і старанно перемішують. Отриманий 5-40%-ний розчин випробовують на розплавлення льоду і запобігання утворення льоду. а) Випробування на розплавлення льоду. В металевий противень розміром 13х9х5см наливають 10-15мл дистильованої води і розміщують його в морозильній камері з температурою мінус 5°С для замерзання. На поверхню льоду, що утворився, з допомогою пульверизатора рівномірно наносять 5-40%-ний водний розчин тригідрату ацетату натрію в кількості 1г. 40%-ного розчину або 3-5г 5%-ного розчину. В результаті такої обробки льод зразу починає розтавати і через 10-15 хвилин повністю перетворюється в воду. б) Випробування на запобігання утворенню льоду. На суху поверхню металевого противня розміром 13´9´5см з допомогою пульверизатора рівномірно наносять5-40%-ний водний розчин тригідрату ацетату натрію в кількості 0,5г. Підсушують на відкритому повітрі протягом 10-20 хвилин, далі на оброблену поверхню наливають дистильовану воду - 10-15мл і противень розміщують в морозильній камері з температурою мінус 5°С і витримують протягом 2-3 годин. Спостереження показують, що такий спосіб обробки поверхні тригідратом ацетату натрію запобігає утворенню суцільного льоду до температури замерзання реагенту, яка обмежена його концентрацією. Нижче температури замерзання лід становиться крихким і має слабке зчеплення з поверхнею покриття. Такий лід легко зчищається з поверхні противня механічним методом.