【摘要】：國(guó)家高等級(jí)公路交通網(wǎng)絡(luò)以及城市道路建設(shè)的快速發(fā)展,對(duì)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(jiǎn)稱(chēng)煤瀝青)在我國(guó)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(guò)剩,而石油瀝青卻價(jià)格昂貴、產(chǎn)量不足的問(wèn)題,將煤瀝青進(jìn)行筑路利用,針對(duì)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(duì)苯二甲醛/對(duì)苯二甲醇,在環(huán)己烷作溶劑,對(duì)甲苯磺酸作催化劑條件下對(duì)煤瀝青進(jìn)行改性,以降低煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物的含量,對(duì)改性的工藝條件進(jìn)行了篩選優(yōu)化,并對(duì)改性前后煤瀝青的一些基本性質(zhì)進(jìn)行了分析測(cè)定和比較,最后通過(guò)模型化合物蒽、熒蒽、芘、苯并[g,h,i]傒與改性劑的反應(yīng)研究,對(duì)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(duì)甲苯磺酸作催化劑,使用交聯(lián)劑對(duì)苯二甲醛、對(duì)苯二甲醇對(duì)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(duì)煤瀝青的溶解量相對(duì)較大,對(duì)煤瀝青中毒性多環(huán)芳烴的溶解選擇性相對(duì)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(duì)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(wèn)題。(2)采用對(duì)苯二甲醛改性煤瀝青,篩選出最佳工藝條件為:對(duì)苯二甲醛添加量8%(相對(duì)于煤瀝青量),對(duì)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(cè)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(cè)到6種毒性多環(huán)芳烴目標(biāo)物,其總含量增加了1.52倍。(3)采用對(duì)苯二甲醇對(duì)煤瀝青進(jìn)行改性,篩選出最佳工藝條件為:對(duì)苯二甲醇添加量6%,對(duì)甲苯磺酸添加量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(cè)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。(4)通過(guò)氣相色譜、傅里葉紅外及熱重分析對(duì)改性前后煤瀝青以及模型化合物與改性劑之間的反應(yīng)進(jìn)行研究,初步推斷多環(huán)芳烴與改性劑對(duì)苯二甲醛/對(duì)苯二甲醇之間發(fā)生了親電取代交聯(lián)反應(yīng),且對(duì)于這個(gè)反應(yīng)來(lái)說(shuō),多環(huán)芳烴的反應(yīng)活性隨著其芳環(huán)數(shù)的增加而加強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ522.65

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本文編號(hào)：2736868