一种环保除冰液及其在路面除冰中的应用

摘要

一种环保除冰液及其在路面除冰中的应用。本发明公开了一种环保除冰液，该除冰液含有发酵产物和盐，相对于100重量份的发酵产物，盐的含量为12‑50重量份；所述盐为有机盐和/或无机盐；所述发酵产物为通过包括如下步骤的方法制备得到的发酵产物：(1)将产1,3‑丙二醇的微生物菌种接种到含有甘油的培养基中，得到发酵前的物料；(2)将步骤(1)中所述发酵前的物料进行厌氧培养至1,3‑丙二醇的浓度为50‑500g/L，得到发酵产物。本发明的环保除冰液制备过程中不产生环境污染，可在环境中自然降解，对道路及周边设施无危害，解决了现有除冰液融雪融冰过程中造成环境污染和道路设施腐蚀的问题。同时可以提高融雪融冰速率，增加防护时间，有效的配合机械喷洒车作业，减少了人工作业。

权利要求

1.一种环保除冰液，其特征在于，该除冰液含有发酵产物和盐，相对于100重量份的发酵产物，盐的含量为12-50重量份；所述盐为有机盐和/或无机盐；所述有机盐为选自乙酸钠、乙酸钾和乙酸钙中的一种或几种；所述无机盐为选自碳酸钾、碳酸钠和碳酸钙中的一种或几种；所述发酵产物为通过包括如下步骤的方法制备得到的发酵产物：(1)将产1,3-丙二醇的微生物菌种接种到含有甘油的培养基中，得到发酵前的物料；

(2)将步骤(1)中所述发酵前的物料进行厌氧培养至1,3-丙二醇的浓度为50-500g/L，得到发酵产物；所述发酵产物含有1,3-丙二醇、乳酸、乙醇、乙酸中的一种或几种，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为20-45重量份，乙醇的含量为1-5重量份，乙酸的含量为1.5-4.5重量份。

2.根据权利要求1所述的环保除冰液，其特征在于，相对于100重量份的发酵产物，所述盐的含量为15-35重量份。

3.根据权利要求1所述的环保除冰液，其特征在于，所述产1,3-丙二醇的微生物菌种为选自柠檬酸杆菌(Citrobacter)、梭菌(Clostridium)、肠杆菌(Enterobacter)、泥杆菌(Ilyobacter)、克雷伯氏菌(Klebsiella)、乳杆菌(Lactobacillus)和暗杆菌(Pelobacter)中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的环保除冰液，其特征在于，所述产1,3-丙二醇的微生物菌种为选自柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭菌(Clostridium)ACCC 03408、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136、泥杆菌(Ilyobacter)ACCC 10060、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955、乳杆菌(Lactobacillus)ACCC 11049和暗杆菌(Pelobacter)ACCC 10420中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的环保除冰液，其特征在于，所述含有甘油的培养基还含有甘油脱水酶，相对于100重量份甘油，脱水酶的含量为0.1-1重量份。

6.根据权利要求1所述的环保除冰液，其特征在于，所述厌氧培养的条件包括：温度为

30-60℃，时间为60-100小时，溶解氧不高于0.5mg/L。

7.根据权利要求1所述的环保除冰液，其特征在于，该除冰液还含有水，相对于100重量份的发酵产物，水的含量为20-80重量份。

8.权利要求1-7中任意一项所述的环保除冰液在路面除冰中的应用。

说明书

一种环保除冰液及其在路面除冰中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及除冰液，具体地，涉及一种环保除冰液及其在路面除冰中的应用。

背景技术

[0002] 冬季冰雪天气对道路交通状况影响严重，北方地区道路容易受积雪影响，而南方地区冬季道路容易受冰冻影响。积雪、冻雨等恶劣天气不仅影响车辆通行，还容易引发交通事故造成人员伤亡。冬季传统的道面养护除了采取机械或者人工除雪除冰外还多采用化学除雪方式。目前常用的除雪除冰剂主要是氯盐类产品，其对道路、桥涵、污水管线等金属设施，沥青及水泥混凝土路面、桥梁、绿化和自然环境造成一定程度的腐蚀和破坏，使土壤盐碱化，对农田灌溉、水源水质造成严重危害。另外氯盐类除冰除雪的效率差，融雪融冰速率慢。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种环保除冰液，该环保除冰液可以解决现有技术中氯盐类除冰液对道路、设施的腐蚀以及对地下水和土壤环境的污染问题。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种环保除冰液，该除冰液含有发酵产物和盐，相对于100重量份的发酵产物，盐的含量为12-50重量份；所述盐为有机盐和/或无机盐；所述发酵产物为通过包括如下步骤的方法制备得到的发酵产物：

[0005] (1)将产1,3-丙二醇的微生物菌种接种到含有甘油的培养基中，得到发酵前的物料；

[0006] (2)将步骤(1)中所述发酵前的物料进行厌氧培养至1,3-丙二醇的浓度为50-500g/L，得到发酵产物。

[0007] 本发明还提供上述环保除冰液在路面除冰中的应用。

[0008] 通过上述技术方案，将产1,3-丙二醇的微生物菌种在厌氧培养条件下得到的发酵产物与盐混合，得到的环保除冰液利用生物技术发酵产物制备，过程中不产生环境污染，可在环境中自然降解，对道路及周边设施无危害，解决了现有除冰液融雪融冰过程中造成环境污染和道路设施腐蚀的问题。同时可以提高融雪融冰速率，增加防护时间，有效的配合机械喷洒车作业，减少了人工作业。

[0009] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

[0010] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0011] 本发明提供一种环保除冰液，该除冰液含有发酵产物和盐，相对于100重本发明提供一种环保除冰液，该除冰液含有发酵产物和盐，相对于100重量份的发酵产物，盐的含量为12-50重量份；所述盐为有机盐和/或无机盐；所述发酵产物为通过包括如下步骤的方法制备得到的发酵产物：

[0012] (1)将产1,3-丙二醇的微生物菌种接种到含有甘油的培养基中，得到发酵前的物料；

[0013] (2)将步骤(1)中所述发酵前的物料进行厌氧培养至1,3-丙二醇的浓度为50-500g/L，得到发酵产物。

[0014] 本发明的环保除冰液将产1,3-丙二醇的微生物菌种在厌氧培养条件下得到的发酵产物与盐混合，得到的环保除冰液利用生物技术发酵产物制备，过程中不产生环境污染，可在环境中自然降解，对道路及周边设施无危害，解决了现有除冰液融雪融冰过程中造成环境污染和道路设施腐蚀的问题。同时可以提高融雪融冰速率，增加防护时间，有效地配合机械喷洒车作业，减少了人工作业。

[0015] 根据本发明，为了进一步提高环保除冰液的融冰速率，优选情况下，相对于100重量份的发酵产物，盐的含量可以为15-35重量份。

[0016] 根据本发明，环保除冰液中含有发酵产物，该发酵产物的制备方法包括如下步骤：首先，可以将产1,3-丙二醇的微生物菌种接种到含有甘油的培养基中，得到发酵前的物料；
然后将上述发酵前的物料进行厌氧培养至1,3-丙二醇的浓度为50-500g/L，得到发酵产物。
1,3-丙二醇的浓度在上述范围内有利于提高环保除冰液的除冰速率，并延长作用时间。

[0017] 其中，上述产1,3-丙二醇的微生物菌种没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的可以产生1,3-丙二醇的菌种，优选的，产1,3-丙二醇的微生物菌种可以为选自柠檬酸杆菌(Citrobacter)、梭菌(Clostridium)、肠杆菌(Enterobacter)、泥杆菌(Ilyobacter)、克雷伯氏菌(Klebsiella)、乳杆菌(Lactobacillus)和暗杆菌(Pelobacter)中的一种或几种。上述种类的菌种易于厌氧培养并且产1,3-丙二醇效率高。

[0018] 符合上述要求的产1,3-丙二醇的菌种可以为自行分离，也可以为商购产品。例如，产1,3-丙二醇的微生物菌种可以优选为选自柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭状梭菌(Clostridium)ACCC 03408、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136、泥杆菌(Ilyobacter)ACCC 10060、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955、乳杆菌(Lactobacillus)ACCC 11049和暗杆菌(Pelobacter)ACCC 10420中的至少一种。

[0019] 根据本发明，上述符合要求的产1,3-丙二醇的微生物菌种的活菌含量可以在很大范围内变化，本发明不做特别的要求，例如，每克培养基中，微生物菌种的总活菌含量可以为109-1010cfu，柠檬酸杆菌、梭菌、肠杆菌、泥杆菌、克雷伯氏菌、乳杆菌和暗杆菌cfu比可以为本领域技术人员常用的比例，本发明也不做特别的要求。

[0020] 根据本发明，步骤(1)中的微生物菌种的厌氧培养条件可以在很大范围内变化，本发明不做特别的要求，优选情况下，厌氧培养的条件可以包括：温度优选为温度为30-60℃，时间为60-100小时，溶解氧不高于0.5mg/L。

[0021] 根据本发明，步骤(1)中的含有甘油的培养基的成分没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的微生物厌氧培养的常用培养基，优选情况下，上述含有甘油的培养基还可以含有甘油脱水酶，相对于100重量份甘油，脱水酶的含量可以为0.1-1重量份。上述组成和含量范围的含有甘油的培养基有利于产1,3-丙二醇的微生物菌种的厌氧培养，并得到1,3-丙二醇的浓度适宜的发酵产物。

[0022] 根据本发明，步骤(2)得到的发酵产物可以含有1,3-丙二醇、乳酸、乙醇、乙酸中的一种或几种，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量可以为20-45重量份，乙醇的含量可以为1-5重量份，乙酸的含量可以为1.5-4.5重量份。上述组成和含量范围的发酵产物与盐混合制备得到的除冰液融雪融冰效率更高，且防护有效时间更长。

[0023] 根据本发明，上述盐可以为有机盐和/或无机盐，其中有机盐和无机盐的种类分别没有限制，可以为本领域技术人员所熟知的种类，优选情况下，有机盐可以为选自乙酸钾、乙酸钠和乙酸钙中的一种或几种，更优选可以为乙酸钾；无机盐可以为选自碳酸钾、碳酸钠和碳酸钙中的一种或几种。上述种类优选的盐与发酵产物按比例混合制备得到的除冰液融冰速度快，且减少了对环境的污染和对道路设施的破坏。

[0024] 根据本发明，该除冰液还可以含有水，其中水的含量可以在很大范围内变化，优选情况下，相对于100重量份的发酵产物，水的含量可以为20-80重量份。上述含有水的环保除冰液具备更适宜的粘度和冰点，可以延长除冰液的作用时间，并且加快除冰液融雪融冰的速度。

[0025] 本发明还提供上述环保除冰液在路面除冰中的应用。

[0026] 下面通过实施例进一步说明本发明，但是本发明并不因此受到任何限制。在本发明的下述实施例中，微生物菌种为购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)。

[0027] 实施例1

[0028] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0029] (1)将柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭状梭菌(Clostridium)ACCC 03408、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136接种于培养基(含有100重量份甘油和0.1重量份甘油脱水酶)中得到发酵前的物料；

[0030] (2)在30℃、溶解氧不高于0.5mg/L的条件下厌氧培养60小时，至1,3-丙二醇的浓度为52g/L，得到发酵产物，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为20重量份，乙醇的含量为5重量份，乙酸的含量为1.5重量份；

[0031] (3)取100重量份(2)中的发酵产物和12重量份碳酸钾混合均匀，得到本实施例的环保除冰液。

[0032] 实施例2

[0033] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0034] (1)将柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭状梭菌(Clostridium)ACCC 03408、泥杆菌(Ilyobacter)ACCC 10060、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955和暗杆菌(Pelobacter)ACCC 10420接种于培养基(含有100重量份甘油和1重量份甘油脱水酶)中得到发酵前的物料；

[0035] (2)在50℃、溶解氧不高于0.3mg/L的条件下厌氧培养80小时，至1,3-丙二醇的浓度为200g/L，得到发酵产物，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为45重量份，乙醇的含量为1重量份，乙酸的含量为4.5重量份；

[0036] (3)取100重量份(2)中的发酵产物和50重量份碳酸钠混合均匀，得到本实施例的环保除冰液。

[0037] 实施例3

[0038] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0039] (1)将柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭状梭菌(Clostridium)ACCC 03408、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955和乳杆菌(Lactobacillus)ACCC 11049接种于培养基(含有100重量份甘油和0.5重量份甘油脱水酶)中得到发酵前的物料；

[0040] (2)在60℃、溶解氧不高于0.4mg/L的条件下厌氧培养75小时，至1,3-丙二醇的浓度为410g/L，得到发酵产物，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为40重量份，乙醇的含量为2.5重量份，乙酸的含量为3重量份；

[0041] (3)取100重量份(2)中的发酵产物、20重量份碳酸钾、20重量份的乙酸钾和20重量份水混合均匀，得到本实施例的环保除冰液。

[0042] 实施例4

[0043] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0044] (1)将柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955、乳杆菌(Lactobacillus)ACCC 11049和暗杆菌(Pelobacter)ACCC 10420接种于培养基(含有100重量份甘油和0.6重量份甘油脱水酶)中得到发酵前的物料；

[0045] (2)在55℃、溶解氧不高于0.3mg/L的条件下厌氧培养100小时，至1,3-丙二醇的浓度为490g/L，得到发酵产物，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为28重量份，乙醇的含量为2.4重量份，乙酸的含量为1.9重量份；

[0046] (3)取100重量份(2)中的发酵产物、35重量份乙酸钠和80重量份水混合均匀，得到本实施例的环保除冰液。

[0047] 实施例5

[0048] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0049] (1)将柠檬酸杆菌(Citrobacter)ACCC 10435、梭状梭菌(Clostridium)ACCC 03408、肠杆菌(Enterobacter)ACCC 10136、泥杆菌(Ilyobacter)ACCC 10060、克雷伯氏菌(Klebsiella)ACCC 25955、乳杆菌(Lactobacillus)ACCC 11049和暗杆菌(Pelobacter)ACCC 10420接种于培养基(含有100重量份甘油和0.4重量份甘油脱水酶)中得到发酵前的物料；

[0050] (2)在50℃、溶解氧不高于0.4mg/L的条件下厌氧培养85小时，至1,3-丙二醇的浓度为445g/L，得到发酵产物，其中，相对于100重量份的1,3-丙二醇，乳酸的含量为38重量份，乙醇的含量为4.2重量份，乙酸的含量为3.5重量份；

[0051] (3)取100重量份(2)中的发酵产物、44重量份乙酸钾和30重量份水混合均匀，得到本实施例的环保除冰液。

[0052] 实施例6

[0053] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0054] 采用与实施例5相同的发酵产物，所不同的是，环保除冰液中乙酸钾的含量为16重量份。

[0055] 实施例7

[0056] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0057] 采用与实施例5相同的发酵产物，所不同的是，环保除冰液中乙酸钾的含量为34重量份。

[0058] 实施例8

[0059] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0060] 采用与实施例5相同的原料和制备方法，所不同的是，厌氧培养至发酵产物中1,3-丙二醇的浓度为15g/L。

[0061] 实施例9

[0062] 本实施例用于说明本发明的环保除冰液及其制备方法。

[0063] 采用与实施例5相同的原料和制备方法，所不同的是，环保除冰液中不含有水。

[0064] 对比例1

[0065] 本实施例用于说明与本发明不同的环保除冰液及其制备方法。

[0066] 采用与实施例5相同的制备方法，所不同的是，环保除冰液中不加入发酵产物。

[0067] 对比例2

[0068] 本实施例用于说明与本发明不同的环保除冰液及其制备方法。

[0069] 采用与实施例5相同的制备方法，所不同的是，将发酵产物替换为等重量的氯化钠。

[0070] 对比例3

[0071] 本实施例用于说明与本发明不同的环保除冰液及其制备方法。

[0072] 本对比例的除冰液由重量百分数为60％主溶剂、10％冰点降低剂、10％冻结延缓剂、10％润湿助溶剂、2％缓蚀剂、4％消泡剂、4％增稠剂、0.2％触流变剂组成；其中主溶剂由60％DPOMA组成；冰点降低剂由10％乙二醇和10％丙三醇组成；冻结延缓剂由10％聚羧酸衍生物和10％聚丙烯酸衍生物组成；润湿助溶剂由10％聚氧乙烯烷芳基醚和10％聚氧乙烯多元醇醚组成，缓蚀剂2％葡萄酸钠和2％硫酸锌组成；消泡剂由4％有机硅和4％矿物质油组成；增稠剂由3.7％聚氨酯和3.7％改性聚脲组成、触流变剂由0.2％气相二氧化硅组成。

[0073] 测试实施例1

[0074] 将实施例1-9和对比例1-3的除冰液按照SAE标准AMS 1428的要求分别测试其冰点、粘度、pH值和折光率，测试结果列于表1中。

[0075] 表1

[0076]

[0077] 测试实施例2

[0078] 将实施例1-9和对比例1-3的除冰液按照SAE标准AMS 1428的要求分别对其进行环境指标测试，测定除冰液的LD50、BOD和COD，测试结果列于表2中。

[0079] 表2

[0080]  LD50(mg/L) BOD(mg O2/kg) COD(mg O2/kg)
实施例1 970 393 890
实施例2 960 382 885
实施例3 980 375 860
实施例4 1020 369 858
实施例5 1050 355 840
实施例6 1080 352 825
实施例7 1085 348 836
实施例8 950 425 920
实施例9 960 416 935
对比例1 860 550 1070
对比例2 900 495 990
对比例3 910 483 985

[0081] 根据表1和表2数据可以得出，本发明的环保除冰液的冰点较低，且对环境污染较小，实施例5与对比例1-3对比可知，相比于不加发酵产物(对比例1-2)或其他种类除冰液，本发明的除冰液将发酵产物与盐混合，具有更低的冰点，并且可以解决现有除冰液融雪融冰过程中造成环境污染和道路设施腐蚀的问题。

[0082] 从实施例5与实施例6-7的数据对比可以看出，在本发明优选的相对于100重量份的发酵产物，盐的含量为15-35重量份的情况下，除冰液的冰点更低，除冰防冰效果更好；实施例5与实施例8的数据对比可以看出，在本发明优选的发酵前的物料进行厌氧培养至1,3-丙二醇的浓度为50-500g/L的情况下，除冰液的除冰性能更好；实施例5与实施例9的数据对比可以看出，在本发明优选的除冰液还含有水，相对于100重量份的发酵产物，水的含量为20-80重量份的情况下，除冰液的冰点和粘度更适宜，更有利于喷洒除冰。

[0083] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0084] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0085] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。