專利名稱：一種處置泄漏硫酸的堿性粉劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及酸性危險化學品泄漏應急處置領域，具體涉及一種處置泄漏硫酸的堿性粉劑及其制備方法。
背景技術：
硫酸是一種重要的工業(yè)化學品，具有極強的酸性、腐蝕性和吸濕性，在工業(yè)、農業(yè)、 國防和科研等領域應用非常廣泛，若在生產、運輸和使用過程中突發(fā)泄漏，會造成嚴重的安全事故，危及人民群眾的生命財產，并可能造成嚴重的環(huán)境污染。
硫酸本身不揮發(fā)，質量濃度在50%以上的硫酸，隨濃度增加，其泄漏后遇水或可·與其反應的物質時，就會釋放大量的熱，一方面溫升高，最高可達170°C以上，另一方面會產生刺激性氣味，容易引起安全事故。由于突發(fā)事故時硫酸泄漏會出現(xiàn)在生產單位、使用單位、 庫房、運輸?shù)缆?、橋梁、河流等地方，在處置泄漏硫酸時，首先需考慮硫酸酸性帶來的危害， 其次還需考慮處置過程出現(xiàn)的溫升、酸霧、殘留物等可能帶來的次生影響。
有關泄漏硫酸的處置，現(xiàn)階段主要有堿液中和法、水稀釋法和沙土填埋法。堿液中和主要采用氫氧化鈉、氫氧化鉀的臨配溶液，曾經發(fā)生的硫酸泄漏事故就是通過高壓水管將氫氧化鈉固體沖入泄漏的硫酸水中進行中和的。堿液中和硫酸一方面會放出大量的熱， 短時溫升最聞達170°C以上，極易形成硫酸酸霧，危害人體健康，并引起_■次危害；另一方面中和生成的硫酸鹽易溶于水，會對水環(huán)境和土壤環(huán)境造成影響；再則，由于處置缺少過程控制措施，很容易因投加的堿過量而引起二次污染。
水稀釋法主要是用大量的水將泄漏硫酸的酸度稀釋到環(huán)境可容許的范圍，理論上稀釋Im3的濃硫酸就需要大約3. 7 X IO7Hi3的水，不僅會造成短時溫升，而且擴大了泄漏污染面積，還會浪費巨大的水資源。
沙土填埋法主要是用沙土將泄漏的硫酸進行覆蓋，此法只適合極少量濃硫酸泄漏的處置，雖然快速簡便，但效率低、后續(xù)處置繁瑣，且并未從根本上解決問題，因此會對環(huán)境和人體健康造成潛在的不利影響。
CN101693141A中公開了一種酸液泄漏處理劑，由反應物質、吸收物質、助流劑和指示劑構成，其中的反應物質相當于酸堿中和劑，可以是堿土金屬氧化物(氧化鈣、氧化鎂) 或/和堿式碳酸鹽(碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣或倍半碳酸鈣)，這些反應物質雖能處理泄漏濃硫酸，但會出現(xiàn)冒煙量很大，溫升高，最高時可達150°C以上，而且容易產生刺激性氣味， 引起次生問題。
JP平2-145679A中公開了一種酸液泄漏的處置劑，由三種起不同作用的成分組成一是PH指示劑(溴酚藍、溴百里酚藍、甲基紅等)，用于指示酸堿中和的程度；二是中和劑(碳酸氫鈉)，用于中和酸性；三是固結防止劑，用于阻止處置劑的結塊。這種處置劑對處置過程出現(xiàn)的溫升、流態(tài)殘留物等都沒有明確的解決措施，因此會引起次生危害。
CN1286680A中公開了一種聚(二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺)基的超吸收凝膠，其實質在于聚(二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺)是一種弱堿性的聚合物，通過與酸的作用生成高吸水性的聚合鹽，來克服一般吸水樹脂所遇到的“鹽中毒”效應。盡管如此， 其吸水能力并沒有明顯提高，最高吸水能力(O. 1MHC1)也只有65g/g;再則，由于其交聯(lián)的 程度與吸水性之間的關系未有明確的指標指示，因此當處置泄漏硫酸時，這種超吸收凝膠 的投加量可能會減少，但吸水后會變成粘稠狀，同樣難于直接清掃。
《功能高分子學報》17卷第3期，對超吸水聚丙烯酰胺/蒙脫土復合材料的力學性 質進行了研究，結果表明復合材料的吸水膨脹時可以做功。材料越薄，膨脹速率越快，單位 質量材料產生功率就越大，而改變溶液PH值可以改變復合材料的膨脹能力，但對其超吸水 能力未作進一步研究。
《山西化工》1990年第2期，對聚丙烯酸胺高吸水劑的制備進行了報道。以丙烯 酰胺為原料，以過硫酸鉀(K2S2O8)為引發(fā)劑，經聚合、水解、交聯(lián)、干燥等過程，可制得高吸水 性部分水解聚丙烯酸胺(HPAM)，其吸蒸餾水可達780g/g，吸O. 6%的NaCl溶液為80g/g。 《新疆大學學報(自然科學版)》1998年8月對聚丙烯酰胺吸水樹脂的合成及性能研究進 行了報道，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)為交聯(lián)劑，通過水溶液 聚合AM制備出的丙烯酰胺水凝膠PAMG是一種優(yōu)良的吸水劑，其碳酸鈉水解體吸水倍率可 達456ml/g。而《應用化工》(2012)41卷第3期，對淀粉-丙烯酸/聚丙烯酰胺復合吸水樹 脂的性能及制備方法進行了報道，該吸水樹脂的最優(yōu)吸水性能達到了 578g/g。這些報道表 明，引發(fā)劑、交聯(lián)劑的含量以及反應條件等因素嚴重影響著吸水劑的吸水性能，而上述報道 僅處于研究階段；在實際應用中，分子量的大小是人們選擇聚丙烯酸胺(PAM)及其改性材 料的一種重要依據(jù)，分子量越大，表明其在某方面(如吸水)的性能就越優(yōu)良，由于上述報 道中并未提及，因此限制了它們的實際應用。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種專用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑；本發(fā)明的另一目的是 提供一種專用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑的制備方法。
本發(fā)明的這些以及其他目的將通過下列詳細說明和描述來進一步闡述。
本發(fā)明專用于硫酸泄漏處置，所用原料易得，且部分原料為廢物再利用，有專用制 備方法。粉劑不結塊、吸濕性小、易沉降，除有弱腐蝕性外，無其他毒副作用。可有效處置濃 度為50% 98%以上的硫酸的泄漏，具有反應速度快、溫升可顯著降低10°C 20°C、冒煙 極少或不冒煙、處置終點判斷簡便、殘留物干燥蓬松，易于清掃或被吸塵器清除，對生態(tài)環(huán) 境影響小。
本發(fā)明所述堿性粉劑，由中和劑、助劑、吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示劑共6種 組分構成，各組分的質量百分比依次為中和劑20% 70%、助劑10% 55%、吸熱劑 10% 35%、防潮劑O. 5%~ 15%、分散劑O. 1%~ 3%和指示劑O. 01% O. 5%0
本發(fā)明所述堿性粉劑，其優(yōu)選的組分質量配比依次為中和劑30% 65%、助 劑15% 50%、吸熱劑15% 30%、防潮劑1. 0% 10%、分散劑O. 1% 2%和指示劑 O. 01% O. 3%。
本發(fā)明所述的中和劑是指含有鈣、鎂、鈉、鋁及鐵的氫氧化物、酸式碳酸鹽以及碳 酸鹽的一種或多種，其中氫氧化物為氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鐵以及氫氧化 鋁；酸式碳酸鹽為碳酸氫鈉，碳酸鹽為碳酸鈣、碳酸鈉和/或碳酸鎂。
本發(fā)明所述中和劑的作用是利用酸堿中和原理，將泄漏的硫酸通過堿性物質反應 成中性，減輕因酸泄漏引起的安全健康和環(huán)境污染問題。
本發(fā)明所述中和劑還可以是廢物電石渣的氫氧化鈉的改性物；采用廢物電石渣 時，有利于廢物再利用、節(jié)約資源。
本發(fā)明所述助劑為硅藻土，其作用是促使泄漏處置后的殘留物更加蓬松，便于清 掃或被負壓吸走。
本發(fā)明所述吸熱劑是指含水氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鉀、硝酸鈉等中的一種 或多種混合物，其作用是部分吸收反應時放出的熱量，降低溫升；優(yōu)選的吸熱劑為硝酸鉀、 硝酸鈉、氯化鉀和硝酸鉀的混合物、或者是硝酸鉀和硝酸鈉的混合物。
本發(fā)明所述防潮劑為超高分子量吸水樹脂、硅膠等，優(yōu)選的為分子量在300萬以 上的聚丙烯酰胺或者分子量在3萬以上的聚丙烯酸鈉，更優(yōu)選為分子量在800萬以上的 聚丙烯酰胺或者分子量在5萬以上的聚丙烯酸鈉；當選用優(yōu)選的防潮劑時，其吸水能力達 50kg/kg 600kg/kg。
本發(fā)明所述防潮劑的作用是利用其巨大的吸水性能，貯存期間有利于防止粉劑受 潮，使用時有利于將硫酸中的液態(tài)水或反應生成的液態(tài)水盡可能完全吸收。
本發(fā)明所述分散劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、云母粉、滑石粉、硅酸鈉等，其作用是促 進粉劑本身分散、防止結塊，優(yōu)選的分散劑為硬脂酸鈉。
本發(fā)明所述指示劑為甲基紅、酚酞、中性紅、溴百里酚藍或其復合指示劑，主要用 于指示泄漏硫酸處置終點的判斷，當指示劑顏色顯著改變時，表示終點已到，應該停止粉劑 的使用，否則會浪費資源，造成新的污染，優(yōu)選的指示劑為甲基紅和溴百里酚藍中的一種。
本發(fā)明所述粉劑的粒徑控制在40目 160目之間，粒徑太大(小于40目)時，沉 降快，不利于鹽酸酸霧的捕消，同時會延長中和反應完成所需的時間；粒徑太小(大于160 目)時，雖有利于氣體反應，但沉降效果差，易造成二次污染，頁不利于液體反應，并會在液 體表面形成團塊，阻礙粉劑與泄漏液體進行徹底的中和反應。
本發(fā)明所述粉劑的粒徑，優(yōu)選的控制在40目 160目之間。
本發(fā)明所述粉劑在靜風條件下的3分鐘沉降回收率不小于98%。
本發(fā)明所述堿性粉劑制備方法為先在帶有攪拌裝置的反應罐中加入一定量清 水，具體為制備粉劑量的O. 60 1. 5倍，然后在攪拌狀態(tài)下將中和劑和助劑依次加入，待攪 拌均勻后停止攪拌，靜置12小時以上，再送去熱風干燥，含水率小于I %后，通過研磨和篩 分，收集粒度在40目 160目的部分送入混勻器，并依次加入吸熱劑、防潮劑、分散劑和指 示劑進行混勻，得到滿足粒度、比表面積、堆密度要求的合格產品；對粒度不合要求的部分 送入反應罐循環(huán)處理。
本發(fā)明所述堿性粉劑的包裝袋需有防潮功能，包裝需密封，不必單獨采取保護氣 保護，但不得采用真空包裝。
本發(fā)明所述堿性粉劑，包裝好后，應放置于干燥通風環(huán)境貯存。
本發(fā)明所述堿性粉劑在滿足包裝及存放要求條件下，3年內性能不會明顯改變。
本發(fā)明所述堿性粉劑適合用手提式、固定式或車載式應急處置裝置，噴灑所用動 力氣源可以是惰性氣體如氮氣、氦氣，優(yōu)選氮氣，不可以選用CO2等酸性氣體。
本發(fā)明所述堿性粉劑，在實驗室密閉環(huán)境條件下，對泄漏硫酸形成的酸霧，3分鐘捕獲率不小于85%，10分鐘捕獲率不小于95%。
本發(fā)明所述堿性粉劑，不僅可用于處置泄漏濃度在50% 98%及以上的濃硫酸， 包括發(fā)煙硫酸，還可用于處置硫酸泄漏產生的酸霧。
本發(fā)明所述堿性粉劑，在處置泄漏硫酸時，具有反應快速、放熱均勻、溫升小于 80°C、殘留物蓬松易清掃等顯著特點。
本發(fā)明所述堿性粉劑，在實驗室密閉環(huán)境條件下，對泄漏鹽酸、硝酸的模擬處置表 明，對氣體捕獲率3分鐘不高于60%，投入的粉劑會被生成的氣體帶出，且殘留物粘結嚴 重，不易被清掃。
本發(fā)明所述堿性粉劑，符合相關標準要求，適合灌裝于各種類型的手提式、固定式 或車載式應急處置裝置內。
制備本發(fā)明的堿性粉劑的原料易得，制備方法簡便，原料在水中易分散，制備過程 能耗低，制出的粉劑不結塊、吸濕性小、噴灑后沉降性能良好，處置泄漏硫酸時具有反應速 度快、溫升小、終點判斷簡便等特點，殘留物蓬松，易于清掃或被負壓抽吸清除，專用于處置 泄漏的濃硫酸、稀硫酸及酸霧，所制備粉劑符合國家相關標準，適合裝填、噴射和貯存。


圖1為本發(fā)明處置泄漏硫酸的堿性粉劑制備方法流程圖。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本實施例所用化學品， 除電石渣改性物由鄭州大學催化新材料研究所提供外，其余皆市購，其純度可以是工業(yè)純 或化學純。本實施例所用生產設備，皆為符合生產安全要求的市購設備。
實施例15L濃硫酸(98%，約IOkg)泄漏處置
制備用于處置硫酸泄漏的堿性粉劑30kg，其組成配比為中和劑17. 0kg(碳酸氫 鈉15. 5kg,電石洛改性物1. 2kg)、助劑5.1kg(娃藻土 )、吸熱劑6. 8kg(硝酸鉀);防潮劑 O. 654kg (聚丙烯酰胺);分散劑O. 44kg (硬脂酸鈉);指示劑O. 006kg (溴百里酚藍)。具體 制備方法是在反應罐中加入可剛好溶解中和劑和助劑的清水(約18L)，開啟攪拌，將一定 劑量的中和劑和助劑(各過量10% )按比例依次加入，待攪拌均勻后停止攪拌，靜置12小 時(過夜)，再送去減壓干燥，之后通過研磨和篩分，對檢驗合格(40目 160目)的部分稱 取22.1kg送入混勻器，再依次加入上述劑量的吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示劑進行混勻， 得到所需規(guī)格產品30kg，用于本實例濃硫酸的泄漏處置。對粒徑大于40目的進行再次研磨 和篩分，對粒徑小于160目的送入反應罐，進行循環(huán)再利用。
用得到的30kg處置濃硫酸泄漏時，反應劇烈，有大量氣泡產生，不冒煙，最高溫升 小于70°C，體系由黃色變藍色，pH = 7 7. 5，處置后留下的殘留物呈蓬松狀，可被吸塵器 吸走。
實施例21IL濃硫酸(98 %，約20kg)泄漏處置
制備用于處置硫酸泄漏的堿性粉劑50kg，其組成配比為中和劑26. 9kg(碳酸氫 鈉20. 6kg,氫氧化隹丐6. 3kg)、助劑8. 6kg (娃藻土 );吸熱劑12. 8kg (氯化鉀10. 8kg,硝酸 鉀2kg)、防潮劑O. 974kg(聚丙烯酰胺)、分散劑O. 72kg(硬脂酸鈉)、指示劑O. 006kg(甲基紅)。具體制備方法是在反應罐中加入可剛好溶解中和劑和助劑的清水(約75L)，開啟 攪拌，將一定劑量的中和劑和助劑(各過量10% )按比例依次加入，待攪拌均勻后停止攪 拌，靜置12小時(過夜)，再送去減壓干燥，之后通過研磨和篩分，對檢驗合格(40目 160 目)的部分稱取35. 5kg送入混勻器，再依次加入上述劑量的吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示 劑進行混勻，得到所需規(guī)格產品50kg，用于本實例濃硫酸的泄漏處置。對粒徑大于40目的 進行再次研磨和篩分，對粒徑小于160目的送入反應罐，進行循環(huán)再利用。
用得到的50kg粉劑處置IlL濃硫酸泄漏時，反應劇烈，有大量氣泡產生，冒煙極 少，最高溫升小于75°C，體系由黃色變藍色，pH = 7 7. 2，處置后留下的殘留物呈蓬松狀， 既可清掃，也可被吸塵器吸走。
實施例35L濃硫酸(50 %，約7kg)泄漏處置
制備用于處置硫酸泄漏的堿性粉劑21. 0kg，其組成配比為中和劑6.4kg(碳酸鈉 3. Okg,電石渣改性物2. 8kg)、助劑10. Okg (硅藻土 );吸熱劑3. 2kg (氯化鉀2. 7kg，硝酸鉀 O. 5kg)、防潮劑1. 276kg(聚丙烯酰胺)、分散劑O. 12kg(硬脂酸鈉)、指示劑O. 004kg(溴百 里酚藍)。具體制備方法是在反應罐中加入可剛好溶解中和劑和助劑的清水(約18L)，開 啟攪拌，將一定劑量的中和劑和助劑(各過量10%)按比例依次加入，待攪拌均勻后停止攪 拌，靜置12小時(過夜)，再送去減壓干燥，之后通過研磨和篩分，對檢驗合格(40目 160 目)的部分稱取13. 2kg送入混勻器，再依次加入上述劑量的吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示 劑進行混勻，得到所需規(guī)格產品21kg，用于本實例硫酸的泄漏處置。對粒徑大于40目的進 行再次研磨和篩分，對粒徑小于160目的送入反應罐，進行循環(huán)再利用。
用得到的21kg處置濃硫酸泄漏時，反應劇烈，有氣泡產生，溫升不明顯，體系由黃 色變藍色，pH = 7. 5，處置后留下的殘留物呈蓬松狀，可被吸塵器吸走。
本發(fā)明的具體實例，已經對本發(fā)明的硫酸泄漏處置粉劑及其制備方法和使用效果 進行了圖示和描述，但在本發(fā)明基礎上，技術人員應該明白，其所做的修改和改進，如不偏 離本發(fā)明權利要求書所限定的精神，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權利要求
1.一種用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，堿性粉劑由中和劑、助劑、吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示劑共6種組分構成，各組分的質量百分比為中和劑20% 70%、助劑10% 55%、吸熱劑10% 35%、防潮劑O. 5% 15%、分散劑O. 1% 3%和指示劑0.01% O. 5%。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，優(yōu)選的組分質量百分比依次為中和劑30% 65%、助劑15% 50%、吸熱劑15% 30%、防潮劑1.0%~ 10%、分散劑 O. 1%~ 2%和指示劑 O. 01% O. 3%o
3.根據(jù)權利要求1-2所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，所述中和劑是指含有鈣、鎂、鈉、鋁及鐵的氫氧化物、酸式碳酸鹽以及碳酸鹽的一種或多種，其中氫氧化物為氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鐵和/或氫氧化鋁，酸式碳酸鹽為碳酸氫鈉，碳酸鹽為碳酸鈣、碳酸鈉和/或碳酸鎂。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，所述氫氧化物還可以是廢物電石渣的氫氧化鈉的改性物。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，所述助劑為硅藻土，所述分散劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、云母粉、滑石粉或硅酸鈉，所述指示劑為甲基紅、中性紅或溴百里酚藍。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，所述防潮劑為吸水樹脂，優(yōu)選的為分子量在300萬以上的聚丙烯酰胺或分子量在3萬以上的聚丙烯酸鈉，更為優(yōu)選的為分子量在800萬以上的聚丙烯酰胺或分子量在5萬以上的聚丙烯酸鈉。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于處置泄漏硫酸的堿性粉劑，其特征在于，所述吸熱劑是指含水氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鉀、硝酸鈉中的一種或多種混合物，優(yōu)選為硝酸鉀、硝酸鈉、或氯化鉀和硝酸鉀的混合物、或硝酸鉀和硝酸鈉的混合物。
8.一種用于權利要求1-7所述的處置泄漏硫酸的堿性粉劑的制備方法，其特征在于，先在帶有攪拌裝置的反應罐中加入可溶解中和劑和助劑的清水，具體為制備粉劑量的O.60 1. 5倍，開啟攪拌，然后將中和劑和助劑依次加入，攪拌均勻后停止攪拌，靜置12小時以上，再經干燥，含水率小于1%后，通過研磨和篩分，收集粒度在40目 160目的部分送入混勻器，并依次加入吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示劑進行混勻，得到滿足粒度、比表面積、堆密度要求的合格產品；對粒度不合要求的部分送入反應罐循環(huán)再利用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種處置泄漏硫酸的堿性粉劑及其制備方法，堿性粉劑由中和劑、助劑、吸熱劑、防潮劑、分散劑和指示劑共6種組分按一定配比經特定方法制備得到。制備堿性粉劑的原料易得，制備方法簡便、能耗低，制出的粉劑不結塊、吸濕性小、噴灑后沉降性能良好?？捎行幹脻舛葹?0％～98％及以上的硫酸泄漏，處置過程具有反應速度快、溫升小、無次生危害、終點判斷簡便等特點。
文檔編號A62D101/47GK102989114SQ20121043356
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者張統(tǒng), 王守中, 董春宏, 徐軍, 劉士銳, 詹予忠, 邵志元 申請人:總裝備部工程設計研究總院, 鄭州大學, 北京志峰環(huán)保設備有限公司