工業清洗劑及清洗技術簡要概述
2021-01-24 20:05
工業污垢和工業污垢清洗
工業生產的設備、管線、廠房、建筑物、原材料、產品或半成品等，在與大氣、環境、生產原料、介質、產品、機械油等接觸的過程中，由于發生物理的、化學與電化學或生物學的作用，在其表面殘留、沉積和生成各種對生產運行、產品質量或人身健康有害的污垢，成為工業污垢。
工業污垢必須采取技術措施加以消除，否則使被污染物的外觀受損，材質受到侵蝕破壞，生產不能正常進行，產品質量降低，原材料與能源消耗增加，生產事故頻繁發生。采用物理的、化學的或生物學的方法定期或不定期地消除污垢的過程即統稱為工業污垢清洗。
工業污垢的來源
(1)大氣二氧化硫 、 硫化氫、 二氧化碳、氧氣
(2)冷卻介質鈣離子 、鎂離子、碳酸氫根離子
(3)生產原料與產品
(4)機械油潤滑油 、防銹油、液壓油及添加劑等
(5)微生物
(6)表面加工產物舊電鍍層、 漆皮、樹脂層、搪瓷層等
(7)腐蝕產物銹垢
工業污垢的分類
按化學組成——無機污垢：金屬氧化物垢，水垢，泥沙等；有機污垢：如油垢、聚合物垢、碳水化合物垢、蛋白質等。
工業污垢的危害
材料、生產設備與管線、車間廠房、建筑物、生產原材料與產品等，在受到各種污染，形成污垢所造成的危害主要有以下幾個方面：影響生產的正常運行、增加生產能耗和成本、降低產品質量、引發各種事故、影響材料性能與設備壽命等。
工業清洗的目的
對于不同工業部門的各種清洗對象，實施工業清洗的目的是不一樣的，所采用的方法也不相同。就一般而論，工業清洗的目的主要有下述諸方面：改善設備外觀，凈化和美化環境；；維持正常生產，延長設備壽命；提高生產能力，改善產品質量；減少生產能力，改善產品質量；減少生產事故。
被清洗的材料
常用的金屬材料：碳鋼和普通碳鋼、耐蝕碳鋼（在鑄鐵中加入某些合金元素得到在某些介質有較高耐蝕性的耐蝕合金鑄鐵，簡稱之為耐蝕碳鋼。如：高硅鑄鐵、高鎳鑄鐵、鋁鑄鐵等。）還有低合金鋼、不銹鋼、銅和銅的合金、鋁和鋁合金、鈦和鈦合金、鉛和鉛合金
有機非金屬材料：非金屬材料具有金屬所不具備的特點，A.耐蝕性良好B.原材料來源豐富，價格比較便宜；缺點： 機械強度較低、剛性較小，在長時間載荷下，容易發生形變與破壞，除石墨外，導熱性不良，耐熱性、熱穩定性低。
常用的無機非金屬材料：陶瓷、 水泥、玻璃、搪瓷、鑄石、混凝土、天然硅酸鹽材料、石墨。
復合材料：泛指由兩種或兩種以上不同化學性質或不同組織相的物體，以微觀或宏觀的形式組合而成的材料。
常用的化學清洗劑分類
一、水和非水溶劑
水：水是自然界存在的，也是最重要的溶劑。在工業清洗中，水既是多數化學清洗劑的溶劑，又是許多污垢的溶劑。
非水溶劑：非水溶劑對高聚物，油垢等的溶解，既包括使被溶解的物質轉變成分子狀態的溶解過程，也包括使溶解物質溶脹和分散為更小顆粒狀態過程。它包括烴與鹵化烴、醇、醚、酮、酯、酚等及其混合物。主要用于溶解有機垢。
二、酸洗溶液(主要以鹽酸為主)
酸洗溶液的基本組成：添加必要緩蝕劑、濕潤劑、消泡劑和增厚劑。
緩蝕劑：是在低濃度下既能阻止或減緩金屬在環境介質中腐蝕的物質。
濕潤劑：是能排斥固體表面所吸附的氣體，加快或均勻地與液體接觸，既表面活性劑。如平平加，OP 乳化劑、吐溫一80、曲通X-100等。
消泡劑：是能降低液體的表面張力，抑制泡沫的生成，或使原有的泡沫消失或減少的物質。
增稠劑：是增加酸洗介質的粘稠度，以延長酸洗介質在被清洗表面的停留和作用時間的添加劑。
酸洗的基本過程：
(1)酸洗清除金屬氧化物的基本過程：堿洗除油垢一熱水漂洗一酸洗一冷水漂洗一中和一冷水漂洗一后處理(根據需要進行，如鈍化、磷化、干燥、電鍍、涂層等處理)一廢液處理；
(2)酸洗清除加熱面上無機鹽垢的基本過程：熱堿清洗(使無機鹽垢變疏松)一水漂洗一酸洗一水漂洗一鈍化處理- -廢液處理。
三、堿洗溶液（主要用于清除油脂垢、 蛋白質等）
與酸洗溶液相比，其具有一下優缺點：
優點：不會造成金屬腐蝕，不會引起工件尺寸的明顯改變，也不會快速返銹等。
缺點：成本高，除銹、除垢速度慢等。
四、表面活性劑
概念：又稱界面活性劑，是具有在兩種物質的界面上聚集，且能顯著改變液體表面張力和兩相間的界面性質的一類物質。可以改變體系的界面狀態，從而產生濕潤或反濕潤、乳化或破乳、起泡或消泡，以及增溶等一系列作用。日常用的肥皂、洗衣粉、香波、人造奶油、沙拉醬等都是表面活性劑。
表面活性劑水溶液的性質：濕潤性、乳化與分散性、清洗性、起泡性和發泡性。
表面活性劑基本組成：任何一種表面活性劑都是由非極性的親油(疏水)的碳氫鏈基團和極性的親水(疏油)基團所組成的。表面活性劑分子是一種兩親分子，具有既親油又親水的兩親性質。
表面活性劑的用途(主要是化工上的用途)：利用表面活性劑的分散能力和濕潤性，可改變許多化工生產過程。如，乳化作用可提高有不溶物的混合體系的反應速度：表面活性劑可提高某些萃取過程的收率等。
主要的表面活性劑
陰離子表面活性劑
主要特點：清洗性隨溫度升高而改善；加堿有利于增加清洗力；除烷基苯硫酸鈉外，清洗后的織物手感好，價格相對較低。
陽離子表面活性劑
兩性表面活性劑
共同特點：有良好的表面活性性，去污、濕潤、乳化、分散性強，同時具有殺菌、抗靜電、柔軟等特性。性能溫和，刺激性小，對皮膚還有滋潤作用。相容配伍性好，易于降解。易溶于水，耐硬水，發泡性強。在酸性溶液中，它顯示出的陽離子性；在堿性溶液中，它顯示出陰離子性。
缺點：兩性表面活性劑的價格較高，清洗能力不及韭離子表面活性劑和陰離子劑。
非離子表面活性劑：聚乙二醇型，多元醇型。
特殊類型表面活性劑(包括高分子表面活性劑、生物表面活性劑、含硅含氟的表面活性劑等)
表面活性劑的使用方法與注意事項：根據不同表面活性劑的種類與特性選擇使用、表面的吸著殘留、安全性、使用濃度、溶解性、發泡性、使用溫度和濁點、對硬水的穩定性、正確選擇不同原料的配伍、經濟性。
五、金屬螯合劑
金屬螯合劑是清洗過程中用到的一類重要的化合物。在清洗金屬中，用它可以去除金屬表面的水垢和銹垢。在鍋爐用水和循環冷卻水中加入螯合劑，可以止水垢的生成，在已結垢的系統中加入螯合劑，可以通過螯合劑的螯合作用使水垢松散而去除。
無機金屬螯合劑
氨：它是清洗銅垢的清洗劑
聚合磷酸鹽
有機金屬螯合劑
檸檬酸、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、聚丙烯酸等。
六、污垢吸附劑
概念：利用污垢對不同的物質表面親和力的差別，在氣體或流體介質中將污垢從原來附著的物體表面轉移到另一物質表面，達到去除污垢的目的，這種清洗過程叫做吸附清洗。適合這種目的而使用的物質叫吸附劑，被吸附的物質叫吸附物。
分類：(按作用力的性質分為物理和化學吸附)
物理吸附：如果固體表面的質點所有的化學結合力已被相鄰質點所飽和，這時固體表面的質點和吸附物之間只能靠分子間作用力(范德華力)相互吸引。
化學吸附：如果固體表面的原子的化學結合未完全被相鄰原子所飽和，還有剩余的形成化學鍵的能力，則在吸附劑與吸附物之間可以發生電子轉移，形成化學鍵。
常用的污垢吸附劑：活性炭、沸石、硅藻土(硅藻死亡后的硅酸鹽)、膨潤土
舉例：汽車擦洗光亮劑配方：三乙醇胺240g、油酸600g、硅藻土450g、白油6.15g、水22.51g。先將三乙醇胺溶于水中，將白油和油酸的混合物加入水中，攪拌，加入硅藻土，完全混勻，使用時用棉布蘸取此液，涂于車體表面，待其干燥后，擦拭，既能將車體表面的油污清除。
七、殺菌劑與污泥剝離劑
前提：在敞開式循環冷卻水系統中，冷卻水的溫度通常在32~42℃之間。冷卻水在冷卻塔中與空氣充分接觸，空氣中的微生物和補充水中的微生物不斷進入循環冷卻水系統，這些條件都非常適合微生物的繁殖。
無機殺菌劑：常用的無機殺菌劑都有氯、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、溴的化合物(新型殺菌劑)。
有機殺菌劑：
氯酚類(易污染環境，不易被生物隆解，很少使用)；
季銨鹽類如：新潔爾滅。它有時被用作消泡劑。
還有：有機錫化合物、有機硫化合物、有機溴化合物、有機氯化合物
常用的有機氯殺菌劑是二氯異氰尿酸鈉，商品名：優氯凈。它具有藥效高、藥效長、毒性低、貯存穩定、相對危害小、易于投加的特點。
八、酶制劑(酶結構為氨基酸)
酶是一種存在于有機體內的有機化合物，是能加速反應的生物催化劑。酶作為生物催化劑，具有一般化學催化劑的特性，同時也具有其本身所具有的特性。
清洗用的酶制劑有：脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶
酶在水中的應用：污垢的清洗(植物油脂、蛋白質、纖維素)、紡織品脫漿、生絲脫膠(堿性蛋白質進行脫膠)、管道清淤、感光廢膠片的清洗與回收(堿洗蛋白質)、農產品加工與食品機械清洗、隱形眼鏡清洗。
九.金屬過程金屬的腐蝕與抑制劑
在清洗過程中，清洗劑可能對各種金屬材料造成腐蝕。在對金屬材料及其產品，如零部件、機器、設備、建筑物等進行清洗時，必須充分考慮到腐蝕可能造成的損害，并采取必要的技術措施。
清洗過程中常見的金屬腐蝕：酸性清洗介質中的腐蝕、堿性清洗介質中的腐蝕、中性清洗介質中的腐蝕、大氣中的腐蝕。
緩蝕劑的分類
定義：在低濃度下既能阻止減緩金屬在環境介質中腐蝕的特質稱為緩蝕劑。
分類：按電極過程抑制作用分為：陰極型、陽極型、混合型。
常用的緩蝕劑
(1) 酸性介質緩蝕劑：烏洛托品、若丁、沈1-D、藍一5、藍-826
(2)中堿性介質緩蝕劑：亞硝酸鈉、酪酸鈉和重鉻酸鉀等
(3)油溶性緩蝕劑
(4) 氣相緩蝕劑
十、清洗過程中的發泡與消泡
泡沫產生的條件：
A：有氣泡和液體連續充分地接觸，這是氣體在液體的分散體系形成泡沫的必要條件；
B：泡沫有一定壽命，既破泡的速度要低于發泡的速度；
C：氣體在該分散體系的液體不溶解。
泡沫在清洗中的有益作用
A：泡沫有吸附和攜帶油滴和固體污垢的作用；
B：泡沫能指示清洗操作的有效性；
C：泡沫對工件的漂洗過程也有指示作用；
泡沫對清洗操作的危害
泡沫的存在，有時會給清洗操作帶來麻煩，尤其在采用強力的機械攪拌、噴洗、超聲波清洗中，由于大量泡沫的形成，工作溶液溢出槽外，造成原材料損失，延誤清洗作業，也污染環境，因此應進行消泡處理。
消泡方法
(1)采用低發泡性的原料配制清洗液
(2)通過改變溫度的方法可以減少泡沫
(3)往泡沫上噴霧狀的冷水
(4)避免空氣帶入
(5)避免清洗液體的撞擊
(6)添加適當的消泡劑或抑制劑
常用的泡沫調節劑：發泡劑、穩泡劑、消泡劑。
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