化學(xué)交聯(lián)改性降低煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴含量的研究.pdf

1、國家高等級公路交通網(wǎng)絡(luò)以及城市道路建設(shè)的快速發(fā)展，對筑路用瀝青的數(shù)量和質(zhì)量都提出更高要求。煤焦油瀝青（簡稱煤瀝青）在我國資源豐富、價(jià)格低廉，然而由于其毒性多環(huán)芳烴的含量超出相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)而在筑路應(yīng)用中受到限制。為能夠解決煤瀝青產(chǎn)能過剩，而石油瀝青卻價(jià)格昂貴、產(chǎn)量不足的問題，將煤瀝青進(jìn)行筑路利用，針對煤瀝青進(jìn)行改性抑毒的研究工作十分必要。
　　本文采用交聯(lián)劑對苯二甲醛/對苯二甲醇，在環(huán)己烷作溶劑，對甲苯磺酸作催化劑條件下對煤瀝青進(jìn)行改

2、性，以降低煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物的含量，對改性的工藝條件進(jìn)行了篩選優(yōu)化，并對改性前后煤瀝青的一些基本性質(zhì)進(jìn)行了分析測定和比較，最后通過模型化合物蒽、熒蒽、芘、苯并[g,h,i]苝與改性劑的反應(yīng)研究，對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行初步的探索驗(yàn)證。得到以下相關(guān)結(jié)論：
　　（1）在環(huán)己烷溶劑作用下，對甲苯磺酸作催化劑，使用交聯(lián)劑對苯二甲醛、對苯二甲醇對煤瀝青進(jìn)行化學(xué)改性脫毒，煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物含量的降低率明顯。由于環(huán)己烷的溶劑效應(yīng)（對煤瀝青

3、的溶解量相對較大，對煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴的溶解選擇性相對較好）作用，使得毒性多環(huán)芳烴、改性劑與催化劑之間形成相對均相的反應(yīng)體系，很好地解決了以往改性中直接混合加熱改性溫度高和改性劑利用率低這兩個(gè)問題。
　?。?）采用對苯二甲醛改性煤瀝青，篩選出最佳工藝條件為：對苯二甲醛添加量8％（相對于煤瀝青量），對甲苯磺酸添加量5%，反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，該條件下16種毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物總含量的降低率達(dá)到82.75%。煤瀝青軟化點(diǎn)由改

4、性前101.5℃降低為改性后的77.1℃，由高溫煤瀝青轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦孛簽r青，甲苯不溶物含量由26.36%增加到44.91%，喹啉不溶物含量由9.30%降低為1.01%，結(jié)焦值基本保持不變；煤瀝青瀝青煙中檢測到8種毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物，其總含量平均降低率為8.68%；煤瀝青水可溶物中檢測到6種毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物，其總含量增加了1.52倍。
　?。?）采用對苯二甲醇對煤瀝青進(jìn)行改性，篩選出最佳工藝條件為：對苯二甲醇添加量6%，對甲苯磺酸添加

5、量12%，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間2 h，該條件下16種毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物總含量降低率達(dá)到74.14%。改性后，煤瀝青喹啉不溶物含量稍有降低，由9.30%變?yōu)?.96%，軟化點(diǎn)升高到118.4℃，甲苯不溶物含量升高為40.81%，結(jié)焦值基本保持不變；煤瀝青瀝青煙及煤瀝青水可溶物中也均檢測到毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物，瀝青煙中含量平均降低率為17.67%，煤瀝青水可溶物中含量增加了1.91倍。
　?。?）通過氣相色譜、傅里葉紅外及熱重分析對