Реферат
по химии
на тему:
Формиат натрия и его свойства как противогололедного реагента
Москва
Оглавление
1. Введение 3
2. Глава 1. Формиат натрия и его плавящая способность 4
3. Глава 2. Коррозионная активность формиата натрия 6
4. Глава 3. Биоразложение формиата натрия 10
5. Заключение 12
6. Список использованной литературы 13
Введение
В настоящее время активно ведутся исследования, посвященные разработке рецептур и способов получения эффективных противогололедных реагентов, не вызывающих коррозию и безопасных с экологической точки зрения. Это чрезвычайно важно в условиях все возрастающего автомобильного трафика в городах, а также меняющегося климата, характеризующегося скачками температур. Очень перспективным как в качестве самостоятельного антигололедного средства, так и в качестве компонента в комбинации с другими солями является формиат натрия.
Цель данного реферата - рассказать о свойствах формиата натрия как противогололедного реагента и обосновать целесообразность использования этого вещества для борьбы со снегом и льдом, для обеспечения безопасности дорожного движения и передвижения пешеходов.
Поставлены следующие задачи:
- проанализировать плавящую способность вещества по отношению ко льду при различных температурах;
- изучить его коррозионную активность по отношению к металлам и бетону;
- рассмотреть влияние формиата натрия на почву и его способность к биоразложению.
Данный реферат состоит из введения, основной части (включающей в себя три главы), заключения и списка использованной литературы.
Глава 1. Формиат натрия и его плавящая способность
Формиат натрия является химическим соединением с формулой HCOONa. Это кристаллический порошок белого или серого цвета (возможно, с зеленоватым оттенком) без посторонних примесей. Формиат натрия хорошо растворяется в воде, слабо растворяется в спиртах, не растворяется в эфирах. Формиат натрия взрывобезопасен и не горюч. По степени воздействия на организм он относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности согласно ГОСТ 12.1.007).
Формиат натрия обладает способностью понижать температуру замерзания, поэтому его активно применяют в качестве антизамерзающей добавки в бетон, а также используют в качестве компонента противогололедных реагентов (ПГР). Какими же свойствами обладает формиат натрия, если говорить о нем, как о компоненте ПГР?
Одна из основных технических характеристик, по которой можно судить о целесообразности использования вещества в качестве противогололедного реагента - это плавящая способность (количество снега, растапливаемого одним граммом вещества).
Рассмотрим плавящую способность формиата натрия при разных температурах в сравнении с другими веществами, используемыми в качестве противогололедных материалов (см. Таблицу 1).
Таблица 1
| № образца | Карбоксилаты и другие соли | Плавящая способность (кг льда/кг соли) при температуре, °С | |||||
| -5 | -10 | -20 | -30 | -40 | -50 | ||
| Ацетат натрия | 7,3 | 4,6 | |||||
| Ацетат калия | П,5 | 5,7 | 2,7 | 1,9 | 1,6 | 1,3 | |
| Ацетат магния | 7,3 | 4,6 | 2,3 | ||||
| Ацетат кальция | 5,7 | ||||||
| Ацетат аммония | 15,7 | 7,3 | 3,3 | 2,3 | 1,8 | 1,4 | |
| Формиат натрия | П,5 | 5,7 | |||||
| Формиат калия | П,5 | 5,7 | 2,3 | 1,7 | 1,3 | 1Д | |
| Хлорид натрия | 13,3 | 6,7 | 3,2 | ||||
| Хлорид кальция | 9,0 | 5,7 | 3,5 | 2,8 | 2,6 |
Можно сделать вывод, что:
- при -5°C формиат натрия и калия плавит столько же снега, как и ацетат калия, на 22% больше, чем хлорид кальция, почти в 2 раза больше, чем ацетат кальция и в 1,5 раза больше, чем ацетат натрия. Формиат натрия и калия, а также ацетат калия лишь незначительно уступают по данной характеристике хлориду натрия.
- при - 10°C плавящая способность формиата натрия и калия такая же, как у хлорида кальция и ацетата калия и выше, чем у остальных ацетатов.
Температура начала кристаллизации у формиата натрия: - 19°C, таким образом, в чистом виде его рекомендовано применять до достижения этого температурного рубежа. В более холодную погоду формиат натрия целесообразно использовать в качестве добавки к противогололедным составам, у которых температура кристаллизации ниже. Дело в том, что формиат натрия значительно снижает коррозионное воздействие подобных составов на металл, информация об этом будет подробно рассматриваться в следующей главе.
Глава 2. Коррозионная активность формиата натрия
Наряду с технологическими свойствами реагентов: плавящей способностью, температурой кристаллизации, вязкостью, следует учитывать и их экологические показатели - коррозионное воздействие на металл, цементобетон, влияние на почвы, растения, водоемы, человека и животных, количество посторонних примесей.
На данный момент для борьбы с гололедом чаще всего используются противогололедные материалы на основе хлористых солей: NaCl и CaCl2. Использование хлорида магния (MgCl2, бишофит) было запрещено экспертами государственной экологической экспертизы Росприроднадзора. Эта соль Древнего моря, которой богата Волгоградская область, содержит более 62 микроэлементов из таблицы Менделеева. В особенно больших количествах в бишофите найден: бром, бор, селен, мышьяк и стронций. Такой состав делает бишофит ценной мазью для борьбы с заболеваниями суставов, которую нужно наносить на кожу человека в микродозах, но бишофит совершенно неприемлем для масштабного использования на дорогах, когда речь идет о поступлении в окружающую среду нескольких десятков тысяч тонн хлорида магния за один сезон.
Многочисленные исследования доказывают, что при учете экологических характеристик хлоридов, их преимущества в виде относительно невысокой стоимости и неплохих технологических свойств меркнут перед негативным воздействием на окружающую среду и элементы объектов дорожного хозяйства (ОДХ).
Соли соляной кислоты (хлориды) отличаются высокой коррозионной активностью на металлы, а так же способностью разрушать цементобетон. Особенно опасны хлориды для молодых бетонов в возрасте до 3х лет. Именно из-за этих свойств обработка мостов, тоннелей и дорог с цементобетонным покрытием реагентами на основе хлоридов запрещена. Восстановительные работы на разрушенных мостах и изъеденных ржавчиной опорах могут обойтись в сотни миллионов рублей. Ежегодно такие же суммы тратятся на ремонт и восстановление общественного автотранспорта. Срок службы дорожных машин, разбрасывающих пескосоляную смесь, в которой хлорида натрия, как правило, 5-15%, составляет 3-5 лет. Совершенно очевидно, что с одной стороны - необходимо совершенствовать составы антикоррозийных покрытий, вовремя восстанавливать лако-красочный слой, который препятствует возникновению ржавчины. С другой стороны - необходимо совершенствовать составы противогололедных реагентов в плане снижения коррозионной активности и использовать вещества с наименьшим воздействием на металлы и цементобетон.
Наиболее агрессивными к металлу являются хлориды магния и кальция. При этом наименее разрушающими свойствами среди антигололедных средств обладает формиат натрия - почти в 6 раз ниже предельно допустимого уровня, установленного в требованиях к противогололедным материалам межгосударственным ГОСТом 33389, а также российскими дорожными нормативными документами. Данные, доказывающие это, в Таблице 2.
Таблица 2
| № п/п | Состав образца | Агрегатное состояние | Коррозионная активность мг/см2·сутки |
| Хлорид магния | твердые | 1,29 | |
| Хлорид кальция | 1,02 | ||
| Хлорид натрия | 0,8 | ||
| Формиат натрия | 0,14 |
Проанализировав данные таблицы, можно сделать вывод, что у формиата натрия коррозионная активность по сравнению с хлоридом натрия и хлоридом кальция в 8-10 раз ниже. При этом до -10°C формиат натрия по плавящей способности превосходит хлорид кальция.
При более низких температурах формиат натрия должен использоваться в качестве добавки в смеси, состоящие из веществ с более низкой температурой кристаллизации, так как он значительно снижает их коррозионную активность (см. Таблицу 3).
Таблица 3
Коррозионная активность ПГР на сталь 3 в зависимости от добавления формиата натрия
| № состава | Состав противогололедного материала, % | Коррозионная активность, мг/(см2*сутки) | % снижения коррозионной активности | ||
| CaCl2 | NaCl | HCOONa | |||
| 20,0 | 80,0 | - | 0,79 | ||
| 19,0 | 76,0 | 0,69 | 12,66 | ||
| 17,8 | 71,1 | 11,1 | 0,6 | 24,05 | |
| 16,0 | 63,8 | 20,2 | 0,55 | 30,38 | |
| 14,0 | 56,0 | 30,0 | 0,50 | 36,70 | |
| 10,0 | 40,2 | 49,8 | 0.38 | 51,89 | |
| 4,0 | 16,0 | 80,0 | 0,22 | 72,15 | |
| 1,2 | 4,8 | 94,0 | 0,12 | 84,81 |
Добавление формиата натрия в количестве от 5% до 11,1%, дает возможность уменьшить коррозионную активность многокомпонентных реагентов на металл на 0,017 мг на 1% формиата, в дальнейшем происходит снижение скорости коррозионной активности до 0,007 мг на каждый процент введенного формиата натрия (см. График 1).
График 1 Влияние количества формиата натрия, присутствующего в ПГР, на коррозию металла
Формиат натрия, %
Таким образом, именно формиат натрия обладает набором необходимых качеств для применения в антигололедных композициях в качестве ингибитора коррозии.
