一種處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑及其製備方法
2023-07-25 06:10:06 1
專利名稱：一種處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及酸性危險化學品洩漏應急處置領域，具體涉及一種處置洩漏鹽酸及其揮發酸霧的鹼性粉劑及其製備方法。
背景技術：
鹽酸是重要的化工生產原料，常用於製備金屬氯化物、苯胺和燃料等化工產品，並在冶金、石油、印染、皮革以及食品、醫藥、電鍍等工業部門和科研部門得到廣泛應用。
鹽酸又名氫氯酸，是一元強酸，由氯化氫氣體溶於水得到，具有極強的揮發性，揮發出的氯化氫氣體不僅有強烈刺激性，而且極易與空氣中的水蒸氣結合形成鹽酸酸霧。因此，鹽酸在生產、運輸和使用過程中若出現洩漏，洩漏液體會造成嚴重的安全事故，揮發出的氯化氫氣體形成的酸霧危及人民群眾的健康安全和財產損失，而且極易破壞植被，並可能造成嚴重的環境汙染事故。
有關洩漏鹽酸的處置，現階段主要有中和法、收容法和水稀釋法。中和法主要是用生石灰等鹼性物質進行中和反應，以消除液體中的酸性成分，此法一是容易產生大量白煙汙染環境，二是開始階段會有大量刺激性氣味的氣體揮發，影響處置，三是缺少對中和終點進行判斷的有效方法，因此只適合處置小量鹽酸洩漏處置情況。2012年9月浙江義烏一輛鹽酸運輸車在行駛途中發生撞車事故，有十多桶鹽酸洩漏，當時主要採用的就是生石灰，結果不僅白煙量大、路面還結成小白塊，很難直接清除。
對於大量鹽酸洩漏處置，一般先切斷洩漏源，通過構築圍堤或挖坑收容、或採用空容器等措施，對槽罐中的鹽酸 進行回收或運至廢物處理場所處置。剩餘部分則採用中和方法或消防水稀釋法進行處置，曾經發生的數十噸鹽酸洩漏事故就是收容法進行處置，由於未對揮發鹽酸酸霧進行有效抑制或處置，中和化學作用所產生的大量白色煙霧瀰漫在空氣中，結果造成救援人員受酸霧灼傷、並出現不同程度的咳嗽、流鼻涕、流眼淚現象。
水稀釋法主要是用大量的水將洩漏鹽酸的酸度稀釋到環境可容許的範圍，理論上稀釋I立方37%的濃鹽酸就需要大約1. 2X107m3的水，即使稀釋到pH = 3，也需要約1.2X IO4Hi3的水，因此稀釋不僅擴大了洩漏汙染面積，浪費巨大的水資源，而且還會因揮發形成的刺鼻酸霧，造成人員健康和環境影響。
沙土填埋法主要是用沙土將洩漏的鹽酸進行覆蓋，此法只適合極少量濃鹽酸洩漏的處置，雖然快速簡便，但效率低、後續處置繁瑣，且並未從根本上解決問題，因此會對環境和人體健康造成潛在的不利影響。
JP平2-145679A中公開了一種處置酸液洩漏的中和劑，由pH指示劑、中和反應劑 (碳酸氫鈉)和固結防止劑共三種成分組成，可以有效中和鹽酸、保持處理劑不結塊和指示處置終點；CN101693141A中公開了一種酸液洩漏處理劑，除反應物質、助流劑和指示劑，還有有一種吸收物質(吸水樹脂)，其作用是促進處置後的殘留物的凝膠化、固化，方便清除； CN1286680A中公開了一種聚(二烷基氨基烷基(甲基)丙烯醯胺)基的超吸收凝膠及其製備方法，作用是提高吸水樹脂的吸水能力並沒有明顯提高，其最高吸水能力(O.1M HCl)達到了 65g/g，然而，這種超吸收凝膠吸水後會變成粘稠狀或流態，同樣難於直接清掃。
為潔淨金屬表面而發展起來的酸洗行業，在酸洗過程中有大量的酸霧逸出，嚴重 地汙染環境，損害工人身體健康，腐蝕設備廠房。《遼寧化工》第27卷第I期報導了一種BSY 型酸霧抑制劑，《中國環保產業》2002年第2期報導了一種XF-911型酸霧抑制劑，《湖南冶 金》在1992年第6期報導了 OP型酸霧抑制劑，《金屬製品》33卷第I期報導了一種新型酸 霧抑制劑，《重慶環境科學》(1998年)第20卷第五期報導了 F53、矽油、十二烷基磺酸鈉、 吐溫-60、吐溫-80以及平平加等多種酸霧抑制劑，《電鍍與環保》(1985年第I期)報導了 ZM-91酸霧抑制劑，《工業衛生與職業病》(1993年)19卷第I期報導了 JA-1型多功能抑制 劑，《湖南有色金屬》(2002年10月)18卷增刊報導了 ZG-9569型酸霧必克劑；這些抑制劑 儘管名稱或代號不同，但都為液態，投加量很少(僅為O. 01% O. 5% )，與酸液極易混勻， 且使用溫度較高(60°C 90°C )，對鹽酸的酸霧的抑制效果卻顯著，達80%以上；其原理是 通過在酸液表面形成薄層液沫，阻止形成酸霧的氯化氫氣體揮發。
鹽酸屬於危險化學品，突發洩漏時，不僅要快速中和酸、防止鹽酸中的氯化氫氣體 揮發形成酸霧，對於生產、使用或運輸中發生的洩漏，還要能快速清掃現場。而目前的研究 文章以及申請專利都未能系統地解決這些問題。發明內容
本發明的目的是提供一種專用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑；本發明的另 一目的是提供一種專用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑的製備方法。
本發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。
本發明專用於處置洩漏鹽酸及其揮發酸霧，所用原料易得，且部分原料為廢物再 利用，有專用製備方法。粉劑不結塊、吸溼性小、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20% 38%及以上的鹽酸的洩漏，具有反應速度快、可顯著阻止酸霧形 成、處置終點判斷簡便、殘留物乾燥蓬鬆，易於清掃或被吸塵器清除，對生態環境影響小。
本發明所述鹼性粉劑，由中和劑、助劑、揮發抑制劑、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40 % 75 %、助劑15 % 50 %、揮發抑制 劑O. 03% 4%、防潮劑1%~ 15%、分散劑O. 5%~ 10%和指示劑O. 01% O. 5%0
本發明所述鹼性粉劑，其優選的組分質量配比為中和劑45% 65 %、助劑 25% 50 %、揮發抑制劑O. 05% 3 %、防潮劑2% 10 %、分散劑I % 5%和指示劑 O. 01% O. 3%。
本發明所述鹼性粉劑，主要用於中和洩漏的鹽酸、抑制洩漏鹽酸中氯化氫氣體揮 發以及處置已經揮發出來的鹽酸酸霧。
本發明所述中和劑是由氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鐵、碳酸 氫鈉中的2種或2種以上成分組成。
本發明所述中和劑的作用是利用酸鹼中和原理，將洩漏的鹽酸變成中性或接近中 性，同時還將揮發出來的氯化氫氣體進行捕獲。
本發明所述中和劑還可以是廢物電石渣的氫氧化鈉的改性物；採用廢物電石渣 時，有利於廢物再利用、節約資源。
本發明所述助劑為硅藻土，其作用是促使洩漏處置後的殘留物更加彭松，便於清掃或被負壓吸起。
本發明所述揮發抑制劑為四聚丙烯基苯磺酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、烷基磺酸鈉、 脂肪醇硫酸鹽等表面活性劑，優選的為直鏈烷基苯磺酸鈉、直鏈烷基磺酸鈉，其作用是抑制 或減少氯化氫氣體從溶液中揮發出來，從而防止健康危害，減輕環境汙染。
本發明所述防潮劑為高分子量吸水樹脂、矽膠等，優選的為分子量在300萬以上 的聚丙烯醯胺或者分子量在2萬以上的聚丙烯酸鈉，更優選的為分子量在1000萬以上的 聚丙烯醯胺或者分子量在5萬以上的聚丙烯酸鈉；當選用優選的防潮劑時，其吸水能力達 50kg/kg 600kg/kg。
本發明所述防潮劑的作用是利用其巨大的吸水性能，貯存期間有利於防止粉劑受 潮，使用時有利於將鹽酸中的液態水以及反應生成的液態水儘可能吸收，同時可促進洩漏 液的固化，減少擴散範圍，為處置殘留物的清掃提供條件。
本發明所述分散劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、雲母粉、滑石粉等，其作用是促進粉劑 本身在存貯時易於分散、防止結塊，優選的分散劑為硬脂酸鈉。
本發明所述指示劑為甲基紅、酚酞、中性紅、溴百裡酚藍或其複合指示劑，其作用 是用於指示洩漏鹽酸處置終點的判斷，當指示劑顏色顯著改變時，表示終點已到，應停止粉 劑的投加，否則會造成浪費資源，造成新的汙染，優選的指示劑為甲基紅和溴百裡酚藍中的一種。
本發明所述粉劑的粒徑控制在40目 180目之間，粒徑太大(小於40目)時，沉 降快，不利於鹽酸酸霧的捕消，同時會延長中和反應完成所需的時間；粒徑太小(大於180 目)時，雖有利於氣體反應，但沉降效果差，易造成二次汙染，頁不利於液體反應，並會在液 體表面形成團塊，阻礙粉劑與洩漏液體進行徹底的中和反應。
本發明所述粉劑的粒徑，優選的粒徑組成是40目 120目的粉劑質量佔總量的 80% 95%，120目 180目的粉劑質量佔總量的5% 20%。
本發明所述粉劑在靜風條件下的3分鐘沉降回收率不小於96%。
本發明所述鹼性粉劑製備方法為在帶有攪拌裝置的反應罐中加入一定量的清 水，具體為製備粉劑量的O. 70 1. 2倍，開啟攪拌，先投加少量助劑，待溶解完全後再依次 投加中和劑、揮發抑制劑、剩餘助劑，混勻後停止攪拌，靜置10小時以上，經過真空乾燥，含 水率小於I %後，再進行研磨和篩分，收集粒度在40目 120目和120目 180目的部分按 比例要求送入混勻器，並依次加入防潮劑、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處理。
本發明所述鹼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，優選為氮氣，禁用CO2等酸性氣體。
本發明所述鹼性粉劑，在實驗室密閉和常溫環境條件下，對洩漏鹽酸的揮發抑制 率不少於60% ;對洩漏鹽酸酸霧的捕獲率，3分鐘不小於80%，10分鐘不小於95%。
本發明所述鹼性粉劑，不僅可用於處置洩漏濃度在20% 38%及以上的濃鹽酸 液體部分，還可用於處置洩漏鹽酸產生的酸霧並阻滯鹽酸揮發形成酸霧。
本發明所述鹼性粉劑，在實驗室密閉和常溫環境條件下，對洩漏硫酸、硝酸的模擬 處置表明，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。
本發明所述鹼性粉劑的包裝袋需有防潮功能，包裝需密封，不必單獨採取保護氣保護，但不可採用抽真空包裝。
本發明所述鹼性粉劑，包裝好後，應放置於乾燥通風環境貯存。
本發明所述鹼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。
本發明所述鹼性粉劑，符合相關標準要求，適合灌裝於各種類型的手提式、固定式 或車載式應急處置裝置內。
製備本發明的鹼性粉劑的原料易得，製備方法簡便，原料在水中易分散，製備過程 能耗低，制出的粉劑不結塊、沉降性能良好，處置洩漏鹽酸時具有反應速度快、可有效抑制 鹽酸氣體揮發、終點判斷簡便等特點，殘留物蓬鬆，易於清掃或被負壓抽吸清除，專用於處 置洩漏的鹽酸及其揮發形成的鹽酸酸霧，所製備粉劑符合國家相關標準，適合裝填、噴射和 貯存。
圖1為本發明處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑製備方法流程圖。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。本實施例所用化學品， 除電石渣改性物由鄭州大學催化劑新材料研究所提供外，其餘皆市購，其純度可以是工業 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濃鹽酸(38%，約6kg)洩漏及其酸霧的處置
製備用於處置鹽酸洩漏鹼性粉劑10kg，其組分配比依次為中和劑6. 3kg(碳 酸氫鈉5. 25kg,電石洛O. 92kg,氫氧化鈉O. 13kg)、助劑3. Okg(娃藻土)、揮發抑制劑 O. 005kg (十二烷基苯磺酸鈉)；防潮劑O. 53kg (分子量為1000萬的聚丙烯醯胺)；分散劑 O. 163kg (硬脂酸鈉);指示劑O. 002kg (溴百裡酚藍)。
具體製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10L)，開啟 攪拌，將一定劑量的助劑、中和劑和揮發抑制劑(各過量10% )按比例依次加入，待攪拌均 勻後停止攪拌，靜置10小時(過夜)，再送去減壓乾燥，之後通過研磨和篩分，對檢驗合格 (40目 120目和120目 180目)的部分共稱取9. 35kg送入混勻器，再依次加入上述劑量 的防潮劑、分散劑和指示劑進行混勻，得到所需規格產品10kg，用於本實例鹽酸(38%)的 洩漏處置。對粒徑大(小於40目)的部分進行再次研磨和篩分，對粒徑小(大於180目) 的的送入反應罐，進行循環再利用。
用得到的IOkg粉劑模擬處置洩漏濃鹽酸時，反應劇烈，有大量氣泡產生，處置開 始前刺激氣味明顯，處置過程中刺激氣味很快消失，體系由無色變淡黃色最終變為灰色，處 置後留下的殘留物灰色呈蓬鬆狀，可清掃或被吸塵器吸走。
實施例220L鹽酸(20 %，約22kg)洩漏處置
製備用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑26kg，其組成配比為中和劑 12. 7kg (碳酸氫鈉10. 6kg,電石禮:1. 8kg、氫氧化鈉O. 3kg)、助劑10. 6kg (娃藻土 );揮發抑 製劑O. 22kg (十二烷基苯磺酸鈉)、防潮劑2. 14kg (聚丙烯酸鈉)、分散劑O. 33kg (硬脂酸 鈉)、指示劑O. Olkg (甲基紅)。具體製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22L)，開啟攪拌，將一定劑量的助劑、揮發抑制劑和中和劑(各過量10%)按比例依次加入，待攪拌均勻後停止攪拌，靜置10小時(過夜)，再送去減壓乾燥，之後通過研磨 和篩分，對檢驗合格(40目 140目和140目 180目)的部分按比例共稱取23. 52kg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 格產品26kg，用於本實例鹽酸(20% )的洩漏處置。對粒徑大(小於40目)的部分進行再 次研磨和篩分，對粒徑小(大於180目)的部分送入反應罐，進行循環再利用。
用得到的26kg粉劑處置20L洩漏鹽酸時，反應劇烈，有大量氣泡產生，體系由紅色 變暗黃色，最終pH = 7 7. 2，處置後留下的殘留物呈蓬鬆狀，既可清掃，也可被吸塵器吸 走。
本發明的具體實例，已經對本發明的鹽酸洩漏處置粉劑及其製備方法和使用效果 進行了圖示和描述，但在本發明基礎上，技術人員應該明白，其所做的修改和改進，如不偏 離本發明權利要求書所限定的精神，均屬於本發明要求保護的範圍。
權利要求
1.一種用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，鹼性粉劑由中和劑、助齊U、揮發抑制劑、防潮劑、分散劑和指示劑共6種組分構成，各組分的質量含量依次為中和劑40% 75%、助劑15% 50%、揮發抑制劑O. 03% 4%、防潮劑1% 15%、分散劑O.5%~ 10%和指示劑 O. 01% O. 5%o
2.根據權利要求1所述的用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，製備鹼性粉劑優選的組分質量配比依次為中和劑45% 65%、助劑25% 50%、揮發抑制劑O.05% 3%、防潮劑2% 10%、分散劑1% 5%和指示劑O. 01% O. 3%。
3.根據權利要求1-2所述的用於處置洩漏鹽酸及其揮發酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，所述中和劑是由氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鐵、碳酸氫鈉、碳酸鈉中的2種或2種以上成分組成。
4.根據權利要求1-2所述的用於處置洩漏鹽酸及其揮發酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，所述中和劑還可以是廢物電石渣的氫氧化鈉改性物和碳酸氫鈉的混合物。
5.根據權利要求1-2所述的用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，所述助劑為硅藻土，所述防潮劑優選的為分子量在5萬以上的聚丙烯酸鈉或分子量在800萬以上的聚丙烯醯胺，所述分散劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、雲母粉、滑石粉或矽酸鈉，所述指示劑為甲基紅、中性紅或溴百裡酚藍。
6.根據權利要求1-2所述的用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，所述揮發抑制劑為四聚丙烯基苯磺酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、直鏈烷基磺酸鈉、脂肪醇硫酸鹽等活性劑，優選的為直鏈烷基苯磺酸鈉、直鏈烷基磺酸鈉，更為優選的為十二烷基苯磺酸鈉。
7.根據權利要求1-2所述的用於處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑，其特徵在於，所述粉劑的粒徑控制在40目 180目之間,優選的粒徑範圍為40目 120目的質量佔總量的80% 95%、120目 180目的質量佔總量的5% 20%。
8.一種用於權利要求1-7所述的處置洩漏鹽酸及其酸霧的鹼性粉劑的製備方法，其特徵在於，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，具體加水量為製備粉劑量的O. 70 1. 3倍，開啟攪拌，然後將中和劑、揮發抑制劑和助劑依次加入，攪拌均勻後停止攪拌，靜置10小時以上，再經熱風乾燥，含水率小於1%後，通過研磨和篩分，收集粒度在(40目 120目和120目 180目)的部分按配比送入混勻器，並依次加入防潮劑、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再利用。
全文摘要
本發明提供了一種處置洩漏鹽酸與鹽酸酸霧的鹼性粉劑及其製備方法，鹼性粉劑由中和劑、助劑、揮發抑制劑、防潮劑、分散劑和指示劑共6種組分按一定配比並經特定方法製備得到。製備鹼性粉劑的原料易得，其中部分原料還是廢物再利用；製備方法簡便，能耗低，制出的粉劑防潮性能良好、不結塊、噴灑後沉降性能良好。既能有效處置濃度為20％～38％及以上的鹽酸洩漏，又能抑制鹽酸的揮發，還能對洩漏鹽酸產生的酸霧氣體進行捕消，具有中和速度快、能有效抑制鹽酸氣體揮發、終點判斷簡便等特點，處置後的殘留物呈灰色蓬鬆狀，易於清掃或被負壓吸走。
文檔編號A62D101/49GK102989113SQ20121043353
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者張統, 王守中, 董春宏, 陳宜俍, 方小軍, 郭士嶺, 邵志元 申請人:總裝備部工程設計研究總院, 鄭州大學, 北京志峰環保設備有限公司