Введение

Химические вещества для удаления обледенения воздушных судов
При наземном удалении обледенения воздушных судов обычно используются жидкости для удаления обледенения воздушных судов (ADF), жидкости для удаления и предотвращения обледенения (ADAF) или жидкости для предотвращения обледенения (AAF) как в коммерческой, так и в общей авиации. Экологические проблемы включают повышение солености грунтовых вод из-за попадания жидкостей для удаления обледенения в почву, а также токсичность для человека и других млекопитающих.

Химический состав

Основным компонентом противообледенительной жидкости является депрессант точки замерзания (FPD), обычно пропиленгликоль или этиленгликоль. Другие ингредиенты варьируются в зависимости от производителя, но точный состав конкретной марки жидкости обычно является конфиденциальной коммерческой тайной. Этиленгликолевые (EG) жидкости все еще используются для противообледенения самолетов в некоторых регионах мира, поскольку они имеют более низкую рабочую температуру применения (LOUT), чем пропиленгликоль (PG). Однако, PG более распространен, так как он менее токсичен, чем этиленгликоль. Жидкость TKS (используемая компанией TKS в системах противообледенения в полете) содержит 85% этиленгликоля, 5% изопропилового спирта и 10% воды.

Статистика использования

Количество жидкости, необходимое для противообледенительной обработки воздушного судна, зависит от широкого спектра факторов. Противообледенительная обработка крупного коммерческого самолета обычно требует от до литров разбавленной жидкости. Стоимость жидкости значительно варьируется в зависимости от рыночной конъюнктуры. Плата, которую компании, предоставляющие услуги по противообледенительной обработке, взимают с конечных потребителей, обычно находится в диапазоне от 8 до 12 долларов США за разбавленный галлон (от 2,10 до 3,20 долларов США за литр). Общий годовой объем потребления противообледенительных жидкостей в США оценивается примерно в , с разбивкой по следующим категориям (данные за 2008 год, скорректированные для объемов неразбавленной жидкости):

Для жидкостей типа I время выдержки, указанное в таблицах FAA, составляет от 1 до 22 минут, в зависимости от вышеупомянутых ситуационных факторов. Для жидкостей типа IV время выдержки составляет от 9 до 160 минут.

Разбавление

Растворы для противообледенительной обработки наиболее эффективны при разбавлении водой. Например, неразбавленная Dow UCAR Deicing Fluid (тип I этиленгликоль) имеет температуру замерзания −28 °C. Вода замерзает при 0 °C. Однако смесь, состоящая из 70% противообледенительной жидкости и 30% воды, замерзает ниже −55 °C. Это называется эвтектической концентрацией, при которой температура замерзания смеси достигает минимального значения, более низкого, чем у каждого из компонентов по отдельности. В зависимости от производителя, противообледенительные жидкости могут поставляться в концентрированном или предварительно разбавленном виде. Разбавление, при необходимости, должно выполняться в соответствии с текущими погодными условиями и инструкциями производителя для минимизации затрат и обеспечения безопасности. Степень разбавления конкретного образца жидкости (и, следовательно, его температуру замерзания) можно легко определить, измерив его показатель преломления с помощью рефрактометра и сопоставив результат с таблицами, предоставленными производителем противообледенительной жидкости.

Соответствие стандартам

Производители авиационных жидкостей для удаления обледенения должны сертифицировать, что их продукция соответствует стандартам AMS 1424 и 1428, используя установленные высокоскоростной тест на рампе, низкоскоростной тест на рампе и тест на стойкость к водяной струе. Цель этих стандартов – обеспечить приемлемые аэродинамические характеристики жидкостей для удаления/предотвращения обледенения при их стекании с подъемных и управляющих поверхностей самолета во время разгона на взлете и набора высоты. С развитием негликолевых жидкостей для удаления обледенения эти стандарты совершенствуются для учета дополнительных факторов, таких как коррозия, пенообразование, загустение, образование осадка, скользкость и рост плесени.

Влияние на окружающую среду

Многие жидкости для удаления обледенения, в том числе жидкости на основе гликоля, токсичны для человека и других млекопитающих и наносят ущерб экосистемам, в которых они сбрасываются, например, районам вокруг аэропортов. Использование таких жидкостей может вызывать изменения в близлежащих водных средах обитания, нанося вред рыбам и другим диким животным. Этиленгликоль и пропиленгликоль оказывают высокое биохимическое потребление кислорода (БПК) при разложении в поверхностных водах. Большое количество растворенного кислорода (DO) в водной толще потребляется при разложении пропиленгликоля микробными популяциями. Этот процесс может негативно влиять на рыбу и другие водные организмы, потребляя кислород, необходимый для их выживания. В загущенных жидкостях обычно используются поверхностно-активные вещества алкилфенолэтоксилаты (APE), продукты биоразложения которых являются эндокринными разрушителями, поэтому они запрещены в Европе и находятся под контролем EPA в США. В ряде жидкостей также используются ингибиторы коррозии бензотриазол или толилтриазол, которые токсичны и не подвергаются биоразложению, и поэтому сохраняются в окружающей среде. Ведутся исследования по поиску менее проблемных альтернатив. Это оказывается сложной задачей из-за множества факторов, связанных с производительностью и безопасностью, которые необходимо учитывать. Одной из одобренных FAA США жидкостей для удаления обледенения (Kilfrost DF Sustain) является 1,3-пропандиол, продукт ферментации кукурузы, используемый в качестве депрессанта температуры замерзания вместо этиленгликоля или пропиленгликоля. Бензотриазол (и толилтриазолы), хотя и не обладают высокой токсичностью, плохо разлагаются и имеют ограниченную способность к сорбции. Следовательно, он лишь частично удаляется на очистных сооружениях, а значительная его часть попадает в поверхностные воды, такие как реки и озера.