Коррозионная активность многокомпонентных реагентов
Реферат
по химии
на тему:
Многокомпонентные антигололедные материалы. Характеристики и преимущества
Санкт-Петербург
Оглавление
Введение 3
Многокомпонентные антигололедные материалы.
Характеристики и преимущества 4
1.1 Преимущества многокомпонентных
противогололедных реагентов с точки
зрения их эффективности 4
1.2 Коррозионная активность многокомпонентных реагентов 5
1.3 Влияние реагентов на окружающую среду 9
1.4 Влияние реагентов на человека 11
Заключение 14
Список использованной литературы 15
Введение
Очевидно, что применение реагентов для борьбы с гололедом необходимо, чтобы обеспечить безопасность передвижения пешеходов, а также предотвратить транспортный коллапс на дорогах. Активно ведутся споры по поводу того, какие именно составы целесообразно использовать. Предлагается множество различных средств, как отечественных, так и зарубежных производителей.
Цель данного реферата: определить, какие антигололедные материалы предпочтительнее с точки зрения эффективности и экологичности - однокомпонентные или многокомпонентные.
В связи с этим поставлены задачи рассмотреть характеристики однокомпонентных и многокомпонентных реагентов:
- с точки зрения коррозионной активности;
- с точки зрения их влияния на почву и растительность;
- с точки зрения воздействия на человека;
- с точки зрения их эффективности в борьбе со льдом.
Данный реферат состоит из введения, основной части (включающей четыре параграфа), заключения и списка использованной литературы.
Многокомпонентные антигололедные материалы. Характеристики и преимущества
Преимущества многокомпонентных противогололедных реагентов с точки зрения их эффективности
Обработка автомобильных дорог, а также пешеходных зон противогололедными материалами (ПГМ) в зимний период является чрезвычайно важным мероприятием. Противогололедные материалы препятствуют снижению коэффициента сцепления колес с дорожным полотном и обеспечивают безопасное передвижение горожан по улицам.
Меры борьбы с гололедом включают в себя:
- удаление ледяного или снежного слоя с дорожного покрытия;
- предотвращение появления гололеда.
По своему составу противогололедные реагенты делятся на многокомпонентные и однокомпонентные. Наиболее часто как плавящие вещества используются хлористые натрий и кальций.
В ходе научных исследований установлено, что смесь из трех частей хлористого натрия и одной части хлористого кальция осуществляет плавление льда быстрее, чем отдельно взятый хлористый натрий.
При этом такая смесь проникает в слой льда за 2 часа значительно глубже, чем каждый из этих двух реагентов по одиночке.
Для борьбы с зимней скользкостью CaCl2 используется при температуре до - 34 С. Создание оптимальных смесей хлоридов натрия и кальция позволяет применять многокомпонентный противогололедный реагент при более низких температурах, чем хлористый натрий.
Когда CaCl2 и NaCl применяются в качестве реагентов для борьбы с зимней скользкостью совместно, они дополняют друг друга. В этой смеси CaCl2 абсорбирует влагу из внешней среды, в результате реакции выделяется тепло, воздействие влаги и тепла увеличивает скорость растворения NaCl.
За счет экзотермического процесса растворения CaCl2 возрастает скорость растворения NaCl и таяния льда. Гранулы глубже проникают сквозь лед к поверхности дорожного покрытия, и раствор разрушает сцепление льда и покрытия, что облегчает механизированную уборку льда и снега.
Таким образом, использование смесей из нескольких солей позволяет достичь преимуществ по плавящей способности и эффективности отслоения льда перед однокомпонентными составами.
Коррозионная активность многокомпонентных реагентов
В использовании хлористых солей в качестве противогололедных реагентов есть серьезный недостаток - коррозионное воздействие на металлы и цементобетон. При этом коррозионное воздействие хлорида кальция и хлорида магния (бишофит) может достигать более 1 мг/см2сут, натрия - 0,8 мг/см2сут (см. Таблицу 1).
Таблица 1Коррозионная активность некоторых компонентов противогололедных материалов
| № п/п | Состав образца | Агрегат-ное состояние | Коррозионная активность мг/см2·сутки |
| Хлорид магния | твердые | 1,29 | |
| Хлорид кальция | 1,02 | ||
| Хлорид натрия | 0,8 | ||
| Формиат натрия | 0,14 |
Разрушающее действие жидких антигололедных реагентов, как правило, оказывается еще выше, так как в реакцию окисления вступает еще и вода. При таких высоких показателях коррозионной активности противогололедные материалы, состоящие только из хлоридных компонентов, имеют ряд ограничений. Например, согласно ОДМ 218.5.006-2008 “Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов”, использование на мостовых сооружениях хлорсодержащих реагентов запрещено.
Запрещено использование хлоридов на цементобетонных дорогах в возрасте до 3х лет, так как неустоявшийся цемент легко подвергается разрушению под действием хлоридов.
В связи с этим для снижения коррозионной активности в противогололедные реагенты целесообразно добавлять ингибиторы коррозии.
Ингибиторы коррозии - сложные по составу вещества, тормозящие коррозийные процессы металлов. Однако многие существующие ингибиторы, во-первых - снижают активность солей, а во-вторых - негативно влияют на окружающую среду.
По механизму действия ингибиторы коррозии делятся на:
1. Пассиваторы - они вступают в реакцию с металлом, создавая нерастворимые пленочные соединения. Металлическая поверхность, подвергнутая пассивации, почти невосприимчива к коррозии.
2. Адсорбционные ингибиторы - образуют устойчивую адсорбционную или фазовую пленку на поверхности металла, которая, в свою очередь, замедляет электрохимические реакции.
Применение пассиваторов в составе противогололедных материалов недопустимо, так как они, вступая в реакцию с металлом, портят внешний вид металлических частей автомобилей. К тому же при взаимодействии с хлоридами они становятся малоэффективными.
Таким образом, при производстве ПГМ чаще всего применяются адсорбционные ингибиторы.
Наиболее эффективными веществами, замедляющими коррозию, в случае с антигололедными средствами являются соединения не только проявляющие ингибирующее действие, но и плавящие снежно-ледяные отложения. Яркий пример - соли жирных органических кислот, самыми популярными их представителями являются формиаты.
Формиаты не обладают запахом, быстро разлагаются на углекислый газ и воду, имеют высокую плавящую способность и низкую коррозионную активность (см. Таблицу 1). При добавлении в композиции хлоридных реагентов формиат натрия проявляет ингибирующие свойства и снижает их коррозионную активность. Так состав из 20% хлорида кальция и 80% хлорида натрия имеет показатель около 0,79 мг/(см2/сутки), а при добавлении даже 10% формиата натрия, потеря стали марки 3 уменьшается на треть. При этом противогололедный реагент сохраняет высокую плавящую способность.
Между прочим, формиат натрия - реагент, нередко использующийся в аэропортах как самостоятельное вещество. В патенте США от 1941 года упоминается об использовании формиата для состава антифриза (Antifreeze composition).
А в 1965 году американские ученые Боез и Бортз (Boies, D B Bortz, S), основываясь на собственных исследованиях, рекомендовали для борьбы с гололедом добавлять в техническую соль (хлорид натрия) формиат, чтобы защитить дорожные и металлические поверхности от разрушения и коррозии, вызванных хлоридами.
Так служба по уборке снега в аэропорту г. Цюриха (Швейцария) использует формиаты с 2005 года. Российские аэропорты - Шереметьево, Внуково и Домодедово тоже используют жидкий формиат натрия - реагент для борьбы с гололедом.
Присутствие формиата натрия в составе ПГР практически в любом количестве (5-94 %), снижает коррозионную активность хлоридов на металл (Ст.- 3) от 0,69 мг/см2сут до 0,12 мг/см2сут при предельно допустимой норме 1,1 мг/см2 сут (ГОСТ 33389 “Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Технические требования”). Так при введении в композицию хлоридов натрия и кальция 5% формиата натрия, коррозионная активность многокомпонентного материала на сталь 3 снижается на 12,66%. При добавлении 11,1% формиата - на 24,05%.
При этом введение формиата натрия в количестве от 5% до 11,1% позволяет снизить коррозионную активность многокомпонентного реагента на металл на 0,017 мг на 1% формиата, а при добавлении его в количестве от 11,1% до 94% происходит снижение скорости коррозионной активности до 0,007 мг на каждый процент введенного формиата натрия.
Формиаты натрия, как наиболее доступные из формиатов, обладают наиболее подходящими качествами для применения в антигололедных композициях.
В настоящее время на рынке противогололедных материалов представлены многокомпонентные композиции с формиатом натрия, воздействие на металл которых лежит в пределах от 0,14 до 0,4 мг/(см2/сутки), что в несколько раз ниже, чем показатели однокомпонентных химических реагентов - хлорида натрия, кальция и магния.