水分蒸发抑制剂

《水分蒸发抑制剂》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、06级化学工程与工艺专业开发设计性实验报告开发设计性实验报告姓名：黄光伟班级：060334学号：06033411专业：化学工程与工艺指导教师：吴燕2008年12月1206级化学工程与工艺专业开发设计性实验报告1.前言1.1水资源背景水是人类赖以生存和发展的重要资源之一，在当前全球面临的资源危机中，干旱缺水乃是危中之危。我国是世界上少数严重缺水的国家之一，人均水量仅为世界平均水平的1/4，是全球水资源最贫乏的国家之一。同时，我国水资源南北拥有率相差悬殊，干旱、半干旱地区所占比例超过国土总面积的一半。在干旱缺水地区，水体的水分蒸发量是当地降水量的数倍乃至数十倍，少数地区甚

2、至高达数百倍。水体的水分蒸发损失主要来自于河流、湖泊、水库、储水池等大面积水体的表面。据统计[1]，天津市约有5万公顷地表水面，按自然蒸发速率估算，每公顷水面年蒸发损失水量近5万吨，仅此一项，年损失水量近25亿吨。我国西部地区，每公顷水面年蒸发损失水量高达30万吨，造成的经济损失更为惊人。对于抑制大面积水体表面的蒸发损失，最可行的方法是在水体表面铺展水分蒸发抑制剂。1.2国内外研究概况、存在问题和发展趋势水分蒸发抑制剂可在水体表面自发地铺展形成不溶性液体分子膜，从而改变液面直接裸露于空气中的状态，有效抑制水分蒸发[1]。铺展不溶性液体分子膜的水面，不妨碍二氧化碳、氧气

3、以及阳光的透过，因此，不影响水生动植物的生长繁殖。水分蒸发抑制剂能够显著减少大面积水体的蒸发损失，可带来巨大的经济效益和社会效益。早在20世纪50年代，美国的胶体化学家Archer和LaMer等人[2-3]就进行了一系列的单分子膜抑制水分蒸发的实验，初步研究了水分子透过脂、酸、醇单分子膜的蒸发速率，并对其分子结构与抑制蒸发率的关系进行了研究。我国于20世纪60年代初开始研究在水面和土面覆以分子膜来减少大面积水体水分蒸发。1982年天津市科委将水分蒸发抑制剂的“研究与开发”列入了研究计划，同年由天津轻工业化工研究所立项研究土壤中水分蒸发抑制剂，1987年国家科委将抑制土

4、壤中水分蒸发的研究列入了重点攻关项目[4]。然而，以往国内外在研究抑制水分蒸发的过程中，引入的液膜体系有结构单一，抗环境干扰能力差等不足；在研究环境因素对抑制水分蒸发等影响方面，缺乏对环境影响因素交互作用的客观评价。对于将在自然环境中运行的液膜-抑制蒸发体系，必须全面评估自然环境中各种影响因素（如温度变化、杂质、风力、空气质量等）对液膜抑制蒸发效果的影响，因为这些因素对液膜-抑制蒸发体系的干扰显著，会导致其性能不稳定，甚至会失去抑制水分蒸发的性能[5-6]。由于对上述内容缺乏深入细致的研究，致使本领域尚有许多理论问题没有得到研究。例如：环境影响因子的作用机理、液膜体系

5、自修复行为成因、液膜铺展动力学过程等。目前，国内外有关液膜-抑制水分蒸发的理论研究[7-9]1206级化学工程与工艺专业开发设计性实验报告，主要是利用直链脂肪醇和直链脂肪酸，根据其能够在气液两相界面上铺展形成单分子膜的理论为基础进行研究。通常采用蒸发比阻来表征分子膜对水分蒸发率的影响，蒸发比阻的值越大，分子膜抑制水分蒸发的效果越好。影响蒸发比阻的因素有很多，如成膜物质的材料、表面浓度、分子结构、底液成分、温度、表面压和杂质、风速、空气质量等环境因素。液膜-抑制水分蒸发的作用机理以蒸发比阻为核心，以单分子不溶膜理论为基础，有能量障碍理论、密度变化理论和最小空位面积理论。

6、现有的理论都不能很好地解释环境因素对蒸发比阻的影响，也不能解释非均相液膜体系抑制水分蒸发过程的某些现象。1.3本课题研究的目的意义目前，国内外研究的水分蒸发抑制剂都是单一的均相体系，该体系抗环境干扰能力差，本作品将其制备成非均相体系，即用长碳链脂肪醇与短链醇复配，将其配制成W/O型乳液体系。研究发现，非均相体系在有效抑制水体表面水分蒸发损失的基础上，具有一定的抗环境干扰和自修复能力，并且其抑制水分蒸发率随时间的延长衰减小，稳定性好。研究中对非均相水分蒸发抑制剂体系的探讨，将弥补国内外在该领域的研究空白，具有较高的理论价值和应用价值。本作品研究可对后期实际应用做出理论指

7、导，有利于将水分蒸发抑制剂在实际环境中真正得到推广应用，如此可显著减少大面积水体的蒸发损失。天津市约有5万公顷地表水面，按自然蒸发速率估算，每公顷水面年蒸发损失水量近5万吨，由此，年损失水量近25亿吨。如所制备的水分蒸发抑制剂体系可以减水表面近60%的水量蒸发，仅此可为天津保留约15亿吨水。这对于解决干旱缺水问题、减少水资源损失具有重大意义，可带来巨大的经济效益和社会效益。1.4社会效益及经济效益湖泊、水库和水稻耕田等大面积水体的水分蒸发造成水资源的巨大损失。早在1960年，美国化学会就对其进行过专门讨论，报告集已由LaMer编辑刊行。有研究表明，水