一般來說,對清洗過程中的沖洗水可以用消防水。堿洗、堿后水沖洗、酸洗、酸后水沖洗也可以用消防水、工業(yè)水;漂洗和鈍化應(yīng)選用脫鹽水。 ?清洗用水最好是無色透明 的,如果消防水中的雜技多會影響清洗效果,則不能使用。 ?二、清洗中常用的酸 ?酸是處理金屬表面污垢最常用的化學(xué)藥劑。清洗中常用的酸包括無機酸、有機酸。 ?2.1清洗中常用的無機酸 ?⑴硫酸 硫酸是三氧化硫的水合物,是一種無色黏調(diào)的液體。 ?化學(xué)清洗所用的硫酸,其質(zhì)量分數(shù)一般在15%以上,通常是將95%~98%的濃硫酸稀釋后使用的。稀釋硫酸會產(chǎn)生大量的熱,因此應(yīng)將濃硫酸緩慢的加入水中,并且一邊加酸一邊攪拌使熱量及時散去,防止濺出。而且稀釋的順序不能顛倒,千萬不能把水加入濃硫酸中,當把少量水加入濃硫酸中時放出的熱可使水溫迅速升高以致沸騰,會引起酸液的飛濺,對人造成傷害。另外,硫酸對人體和設(shè)備均有一定危險,使用時要注意安全。 ?用硫酸作清洗液的優(yōu)點是其價格便宜,對不銹鋼和鋁合金設(shè)備沒有腐蝕性,適合清洗這些特殊金屬設(shè)備。硫酸又是一種不易揮發(fā)的強酸,所以可以通過適當加熱來加快清洗速度。一般 用5%~15%質(zhì)量分數(shù)的硫酸作清洗液時,可以加熱到50℃~60℃以加快清洗速度。 ?工業(yè)上利用硫酸進行清洗時通常加入非離子表面活性劑以提高其除銹能力。硫酸中加入適量硝酸可去除焦油、焦巖、海藻類生物等多種污垢,為了降低硫酸對金屬物體的腐蝕性要在清洗劑中加入一定量緩蝕劑量。 ?⑵鹽酸 鹽酸是氯化氫氣體的水溶液,15℃時氯化氫在水中溶解度最大可生成42.7%(質(zhì)量)的鹽酸。市場上出售的濃鹽酸為37.2%(質(zhì)量)。 ?鹽酸為易揮發(fā)性酸,因此在40℃以上使用時,氯化氫氣體會從鹽酸溶液中揮發(fā)出來,給使用帶來困難。 ?使用鹽酸作清洗液時,一般使用10%以下濃度并在常溫下使用,盡量避免升溫使用以防產(chǎn)生酸霧。由于大多數(shù)氯化物都是易溶于水的,因而呈堿性的碳酸鹽水垢、鐵銹、銅銹、鋁銹都可以很好地溶解在鹽酸中。鹽酸價格是便宜所以被廣泛用于上述污垢的清洗中。鹽酸清洗液適用于碳鋼、黃銅、紫銅墻鐵壁及其他銅合金材料的設(shè)備清洗。它對碳酸鹽水垢和鐵銹的清洗最有效而且經(jīng)濟,所以工業(yè)已廣泛用于清洗換熱器、各種反應(yīng)設(shè)備及鍋爐。 ?注意:鹽酸作清洗不銹鋼和鋁材表面污垢的清洗液。由于鹽酸對鋼鐵等不少金屬材料有強烈的腐蝕作用,因此在清洗中為保證設(shè)備不被腐蝕在鹽酸中要添加緩蝕劑。 ?⑶硝酸 工業(yè)上使用的濃硝酸是65%(質(zhì)量)的水溶液。它與硫酸、鹽酸一起作為三種常用強酸而被廣泛使用。 ?硝酸分解時產(chǎn)生的初生態(tài)原子氧,有很強的氧化性,這是硝酸的重要特性,因此硝酸對貴金屬(如金、鉑)之外的其他許多金屬都有廣泛的溶解能力。在清洗去除金屬表面污垢時,它既可以把有機污垢氧化分解去除,又可在某些金屬表面形成致密的氧化膜,保護金屬不被腐蝕。但應(yīng)注意的是硝酸分解產(chǎn)生的棕紅色二氧化氮氣體有很強的毒性,使用時應(yīng)十分注意安全,要在通風(fēng)良好的環(huán)境中進行操作。 ?1份濃硝酸與3份濃鹽酸的混合物叫王水,是腐蝕能力很強的強酸,可以溶解金、鉑等貴金屬。 ?工業(yè)上用于酸洗的硝酸質(zhì)量分數(shù)一般在5%左右,在嘗試較低的情況下,硝酸比較穩(wěn)定,不易分解,氧化性減弱,主要發(fā)揮酸的作用。由于硝酸比較穩(wěn)定,不易分解,硝酸本身又具有一定氧化性,因此對鍋爐垢物和金屬氧化物有很強的溶解性。一些用鹽酸溶解不了的金屬氧化物和垢物常用硝酸溶液來清洗,因此工業(yè)上普遍采用硝酸作酸洗劑。特別是用硝酸清洗不不銹鋼作基體的設(shè)備,不會像鹽酸那樣有導(dǎo)致孔蝕的危險,而且硝酸清洗銅銹效果特別好,所以在清洗不銹鋼以及銅設(shè)備時常用硝酸,在工業(yè)上硝酸主要用于清洗不銹鋼、碳鋼、黃銅、銅及碳鋼-不銹鋼設(shè)備以及黃銅碳鋼焊接的組合體設(shè)備。 ?目前廣泛采用的Lan-826和Lan-5兩種緩蝕劑,效果很好,而一般緩蝕劑容易被硝酸分解而失效。 ?⑷氫氟酸 與鹽酸相類似,氫氟酸是氟化氫氣體溶于水形成的溶液。市場出售的氫氟酸一般為30%~60%(質(zhì)量)。它是一種弱酸,酸的強度與有機酸中的甲酸相似。 ?氫氟酸的最大特點在于它能與二氧化硅發(fā)生激烈反應(yīng)并使它溶解。而二氧化硅對其他所有無機酸都十分穩(wěn)定并耐腐蝕。 ?氫氟酸對人體有很強的毒和性和腐蝕性,取用時應(yīng)十分注意,要戴好橡膠手套、防護面罩或口罩。 ?可以代替氫氟酸用于同樣目的的是氟氫酸銨,它是由氫氟酸與氟化銨反應(yīng)生成的酸性緩沖溶液。氟氫酸銨的作用比氫氟酸要溫和。 ?工業(yè)上使用氫氟酸作酸洗劑時的含量一般在5%以下,由于溫度升高,反應(yīng)速度明顯加快,所以溫度??刂圃?0℃左右。用氫氟酸清洗鐵銹和溶解氧化皮有清洗時短、效率高的特點。這是因為氫氟酸有很強的溶解氧化鐵的能力,是靠離子的特殊作用如氫氟酸與四氧化三鐵接觸時會發(fā)生氟-氧交換,接著F-離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而使氧化皮溶解。 ?氫氟酸對金屬有腐蝕性,對含鉻13%~15%的高合金鋼的腐蝕性比低合金鋼高約10倍,因此常配合適當?shù)木徫g劑使用。 ?氫氟酸清洗有酸洗后殘液易于處理的優(yōu)點,在用石灰水中和殘酸時生成的氫氧化鐵和氟化鈣沉淀即可從水中除去。 ?工業(yè)上氫氟酸通常不單獨使用而是與氟氫化銨、鹽酸、硝酸等其他物質(zhì)配合使用,如氫氟酸-氟氫化銨清洗劑主要用于清洗硅垢,也可再加入鹽酸和硝酸用于清洗鐵銹。而鹽酸-氫氟酸清洗液主要用于除去碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和氧化鐵皮的混合物,其中鹽酸溶解碳酸鹽水垢速度很快,但不能溶解硅酸鹽水垢,而用氫氟酸可溶解硅垢和氧化鐵。有時在鹽酸酸洗液中加入一定量的氟化氫銨,目的是利用氟化氫銨與鹽酸反應(yīng)生成氫氟酸而形成鹽酸-氫氟酸混合清洗劑加快碳酸鹽垢、硅酸鹽垢及鐵垢混合物的溶解能力。而硝酸-氫氟酸對碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、各種鐵銹均有良好的溶解能力而且去垢速度快,特別適合不耐鹽酸的碳鋼-不銹鋼,碳鋼-銅組合的設(shè)備清洗,有腐蝕率低、不產(chǎn)生滲氫、常溫清洗速度快、節(jié)省能源、原料來源方便的優(yōu)點,是目前國內(nèi)換熱器、鍋爐及各種化式設(shè)備中碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢及鐵垢的最佳酸洗劑。 ?為減少對金屬基體腐蝕,氫氟酸酸洗劑中也要加入緩蝕劑。 ?2.2清洗中常用的有機酸 ?用于酸洗的有機酸很多,常用的有氨基磺酸、羥基乙酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸等,用有機酸酸洗與無機酸相比,成本比較高,需要在較高溫度操作,清洗耗費時間較長,這是它的缺點。但有機酸往往腐蝕性較小,有的有機酸有螯合能力,可以用在設(shè)備不停車清洗上,所以有其特點和使用價值。 ?⑴氨基碘酸 氨基磺酸分子式為NH2SO3H,市售商品為固體。它具有不揮發(fā)、無臭味和對人體毒性極小等特點。 ?氨基磺酸和水溶液具有與鹽酸、硫酸等同的強酸性,故別名叫固體硫酸。 ?氨基磺酸易溶于水,當相對溫度大于70%時,開始具有潮濕性,其溶解度(100g)見表。 ?表 氨基磺酸在水中的溶解度 ?溫度/ ?0 ?20 ?40 ?60 ?80 ?溶解度/g ?12.8 ?17.6 ?22.8 ?27.1 ?32.0 ?氨基磺酸的水溶液在常溫下較穩(wěn)定,但在較高溫度下,會水解成硫酸銨和硫酸氫銨。 ?在使用氨基磺酸進行清洗時,溫度一般控制在60以下。 ?氨基磺酸不揮發(fā)、無特殊臭味且對人體毒性較小。 ?氨基磺酸的堿土金屬鹽有很好的溶解性,氨基磺酸與鈣鎂垢反應(yīng)劇烈。通常工業(yè)上使用7%~10%含量的氨基磺酸水溶液作清洗劑,在60℃以下除垢,一般在1h內(nèi)可將90%的鈣鎂垢轉(zhuǎn)變成可溶性氨基酸鹽而去除。 ?銨基磺酸對鐵銹作用較慢,可添加一些氯化物如NaC1等,使之緩慢產(chǎn)生鹽酸,從而有效地溶解鐵銹。 ?由于氨基磺酸鹽的多數(shù)金屬鹽在水中溶解度較高,不會在清洗液中產(chǎn)生沉淀,而氨基磺酸對金屬腐蝕性小,所以常被用來清洗鋼鐵、銅、不銹鋼、鋁以及陶瓷等材料制造的設(shè)備表面上的鐵錘和水垢。氨基磺酸還是惟一可用做鍍鋅金屬表面清洗的酸。 ?⑵檸檬酸 檸檬酸又稱枸櫞酸,是具有檸檬的水果香味、易溶于水的晶體。 ?檸檬酸是清洗過程中使用最多的有機酸,它可以溶解氧化鐵、氧化銅等銹垢,其作用原理是一方面利用H+離子與堿性的金屬氧化物作用,另一方面是檸檬酸的絡(luò)合(檸檬酸是分析化學(xué)中常用的一種絡(luò)合隱蔽劑)。它與鐵銹生成的檸檬酸在水中溶解度小,所以在檸檬酸溶液中加入氨,谷稱氨化檸檬酸,這時它就通過絡(luò)合作用生成溶解度很高的檸檬酸亞鐵和檸檬酸高鐵銨等鹽而達到提高去除氧化鐵的效應(yīng)。其反應(yīng)過程為檸檬酸與氨水反應(yīng)生成檸檬酸單銨鹽,再發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。 ?檸檬單銨與鐵的氧化物反應(yīng)生成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨等易溶物質(zhì)而把銹垢溶解。 ?當設(shè)備中同時存在鐵銹和銅銹時可以通過控制pH值(加氨水)使之等于3.5,使容易絡(luò)合的鐵離子形成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨而被去除,也防止溶度積很小的Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生。在鐵化合物被溶解之后再控制溶液pH=9,并提高溶液中的檸檬酸根離子濃度以絡(luò)合銅離子而去除銅銹污垢。 ?檸檬酸在化學(xué)清洗中常被用于去除以鐵銹為主的銹垢,為加快清洗速度、縮短酸洗時間,常保持較高溫度,另外,為防止酸對金屬的腐蝕還加入緩蝕劑。 ?通常鍋爐用鹽酸清洗后,常用較稀的檸檬酸來漂洗以去除留下的鐵鹽,可以使清洗后的金屬表面更容易進行鈍化處理。 ?三、常用堿 ?3.1氫氧化鈉 ?氫氧化鈉,又稱苛性鈉、燒堿或火堿,白色固體,熔點318.4℃。因為濃堿能腐蝕玻璃,幫固體氫氧化鈉常用塑料瓶或鐵皮桶貯存。 ?固體氫氧化鈉具有強烈的吸水性,0℃時它在水中的溶解度為42%。在化學(xué)清洗工程中,一般采用5%左右的氫氧化鈉水溶液作堿性化學(xué)清洗液,有時也添加一些碳酸鈉或磷酸鈉制成溶液。氫氧化鈉水溶液作為清洗液主要有兩種用途。 ?NaOH能和動植物油脂反應(yīng)生成甘油和肥皂,反應(yīng)生成的肥皂和甘油都是易溶于水的,肥皂作為表面活性劑還可產(chǎn)生乳化作用,時一步改善水溶液對垢層表面的潤濕性能。 ?硫酸鈣鎂屬于強酸強堿沉淀鹽,幫不能直接用強酸來溶解。氫氧化鈉則可以與硫酸鈣鎂反應(yīng)生成氫氧化鈣或氫氧化鎂。反應(yīng)生成的Na2SO4是易深的,Mg(OH)2和Ca(OH)2則用酸很容易溶解。 ?氫氧化鈉能夠溶解蛋白質(zhì)而形成堿性蛋白化合物,對人體組織有明顯的腐蝕作用,接觸皮膚時會引起燒傷。堿溶液的濃度越大,溫度越高,則燒傷能力越強烈。開啟氫氧化鈉桶時,不應(yīng)由于它是固體而有所疏忽。必須穿工作服,載橡皮手套和防護眼鏡,并使用專門工具。將塊狀氫氧化鈉打碎時,要用廢布包住或在無蓋大桶內(nèi)進行,以防碎塊飛濺。 ?3.2碳酸鈉 ?純堿(Na2CO3) 是一種強堿弱酸鹽。由于其水溶液呈堿性,在實際運用中,已作為堿使用。在化學(xué)清洗中,堿洗、堿煮、中和、鈍化等步驟都可以使用Na2CO3。 ?⑴堿洗 堿洗過程中,使用Na2CO3可使油脂類物質(zhì)疏松、乳化或分散,變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)。 ?⑵堿煮 堿煮時通過與Na2CO3、CaSO4、CaSiO3等難溶于酸的物質(zhì)在較高溫度下反應(yīng),使之轉(zhuǎn)化為易溶于酸的CaCO3,從而為酸洗打下基礎(chǔ)。 ?⑶中和 酸洗結(jié)束后,利用弱堿性的Na2CO3中和設(shè)備內(nèi)部及表面的殘余酸,為鈍化準備條件。 ?⑷鈍化 弱堿性的Na2CO3使金屬表面的活性金屬離子水解,形成一層沉淀膜,附著于金屬表面上。這樣金屬離子呈鈍態(tài),同時,這一層沉淀膜對金屬基體起保護作用,使之不受外界環(huán)境的侵蝕。 ?3.3磷酸鹽 ?磷酸鹽有軟化作用,有助于污物分散或膠溶。磷酸鹽中常用的有正磷酸鹽、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉、聚磷酸鹽等。磷酸三鈉具有很好的除油脫脂能力,常用于除油堿洗配方中,也可以與鐵反應(yīng)生成磷酸鐵沉淀,所以可以用于鈍化劑配方中。 ?聚磷酸鹽又叫多聚磷酸鹽,在水基金屬清洗劑的配方中是最有價值的一種。通常它是以下磷酸鹽加熱脫水后制成的。其品種主要有三聚磷酸鈉(俗稱五鈉)、焦磷酸四鈉、六偏磷酸鈉。 ?三聚磷酸鈉幾乎是最佳的萬能磷酸鹽,大水基金屬清洗劑中使用最多。其主要特點如下。 ?①三聚磷酸鈉對多價的金屬離子具有較強的螯合能力,能將不溶解的多價陽離子絡(luò)合,生成可溶性復(fù)合離子。 ?②三聚磷酸鈉對細小的無機粒子或脂肪微粒具有分散、乳化、膠溶作用,可提高污垢的懸浮能力,防止污垢再沉積。 ?③磷酸鹽不但能起助洗劑的作用,而且是一種水溶性緩蝕劑。作為水溶性緩蝕劑的磷酸鹽主要有六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等。磷酸鹽主要作為鈉鐵的緩蝕劑。磷酸氫二鈉對鋼、鑄鐵、鉛等有效,但對共黃銅有腐蝕作用;六偏磷酸鈉主要對鋼、鑄鐵、鉛有效,對銅、鋅、黃銅、鋁有腐蝕作用。所以說磷酸鹽是很好的工業(yè)清洗助劑。 ?四、有機溶劑 ?有機溶劑的最大特點就是對油污的溶解速度快,除油效率高,對高聚物的溶解溶脹作用強,但不能溶解無機物類污垢。 ?用于清洗的有機溶劑可分為石油系溶劑和鹵化烴系溶劑兩大類,也可分為石油系溶劑、氯化烴系溶劑和氟碳系(氟利昂113系列)有機溶劑三個種類來討論。 ?4.1石油系溶劑 ?常用字作除油的石油溶劑有白醇、清洗用汽油(沸點80~120℃)、煤油和甲苯等。 ?4.2氯化烴系溶劑 ?用作清洗工程中的有機清洗液的氯化烴類溶劑主要有二氯甲烷、三氯乙烯和四氯化碳。它們共同的特點是溶油污能力很強、不燃、廢液容易再生反復(fù)循環(huán)使用,除鋁鎂外對大多數(shù)金屬無腐蝕作用,但毒性較高。因此,氯化烴類溶劑常用作蒸氣清洗設(shè)備的可循環(huán)清洗液,除油效率高,適合于工業(yè)化清洗。但是,蒸氣清洗設(shè)備的密閉性要好。這類溶劑不適用于手工清洗。 ?五、化清洗常用的助劑 ?5.1化學(xué)清洗常用的氧化劑 ?亞硝酸鈉 ?名稱:亞銷酸鈉 ?分子式:NaNO2 ?相對分子質(zhì)量:69.00 ?相對密度:2.168 ?物理性質(zhì):白色或淡黃色斜方晶體,無臭,極易溶于水,難溶于乙醇或乙醚,水溶液堿性,空氣中易被氧化。 ?用途:可作為化學(xué)清洗印化劑,經(jīng)酸洗、水洗或漂洗后的金屬表面暴露在大氣中時,非常容易受到腐蝕,采用亞硝酸鈉溶液處理,使金屬表面上生成保護膜,是常用的“鈍化”方法。 ?處理時,鈍化注中亞硝酸鈉含量通常為1.0%~2.0%,用氨水將其pH值調(diào)節(jié)到9~10,鈍化液溫度維持在50~60℃,印化循環(huán)時間為6~10h,然后將鈍化液排掉,并用除鹽水沖洗,以免殘留的亞硝酸鈉引起腐蝕。 ?該鈍化法安全、易操作,并能使酸洗后的新鮮金屬表面形成致密的、呈鋼灰色的保護膜。 ?在鈍化處理時應(yīng)注意: ?①用清洗泵將鈍化用除鹽水在清洗系統(tǒng)中循環(huán),并將其加熱到所需溫度。 ?②向鈍化水中加入氨水,使鈍化水的pH值迅速提高到9~10。 ?③在鈍化水繼續(xù)循環(huán)中將鈍化所需的亞硝酸鈉一次性加入。 ?④在鈍化過程中應(yīng)經(jīng)常測定鈍化溫度,并取樣測定水樣中亞硝酸鈉的濃度。 ?5.2各種清洗藥劑的作用和用途。 ?各種化學(xué)清洗藥劑的作用和用途如表所示。 ?清洗劑 ?作用 ?限制 ?適用范圍 ?硫酸 ?可同鐵氧化物反應(yīng)生成可溶稱 ?不宜用于清除污垢,不推薦用于鈍性性金屬 ?主要用于碳鋼制件 ?鹽酸 ?可同水垢和鐵氧化物反應(yīng)生成可溶物 ?不宜用于鈍性金屬對C1-有限制的系統(tǒng) ?主要用于碳鋼設(shè)備 ?氫氟酸 ?可同鐵氧化物迅速反應(yīng),對硅垢有特效 ?操作控制較危險,不宜用于清除鈣垢 ?主要用于碳鋼設(shè)備,亦可用于不銹鋼設(shè)備 ?檸檬酸 ?加氨后可溶解鐵氧化物,形成螯合物 ?對水垢不是好的溶劑 ?幾乎可用于各種設(shè)備 ?檸檬酸-NH4HF ?比單用檸檬酸洗更快速 ?對水垢不是好的溶劑 ?幾乎可用于各種設(shè)備 ?氨基磺酸 ?固體便于運輸,可同水垢反應(yīng)形成可溶物 ?對鐵垢不是好的溶劑 ?主要用于碳鋼、不銹鋼設(shè)備 ?羥基乙酸 ?可同鐵氧化物反應(yīng)生成可溶物 ?價格較貴 ?主要用于高壓鍋爐清除軋制鐵鱗 ?磷酸 ?可同鐵垢反應(yīng)形成可溶物 ?對水垢不是好的溶劑 ?主要用于精密鋼制件 ?乙酸 ?可同水垢反應(yīng)生成可溶物 ?有不良氣味 ?主要用于換熱器除水垢 ?EDTA ?可同水垢和鐵氧化物反應(yīng)生成可螯合物 ?價格較貴 ?可用于各種設(shè)備 ?草酸 ?可同鐵氧化物反應(yīng)生成可溶物 ?對水垢不是好的溶劑 ?可用于各種設(shè)備 ?硝酸 ?可同水垢反應(yīng)生成可溶物 ?操作控制較危險 ?主要用于不銹鋼設(shè)備,亦可用于鋼、銅設(shè)備 ?硝酸-氫氟酸 ?可同水垢和腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)生成可溶物 ?操作控制較危險 ?主要用于不銹鋼設(shè)備,亦可用于鋼、銅設(shè)備 ?三氯乙烯 ?可溶解油脂和焦油類物質(zhì) ?易揮發(fā)污染環(huán)境 ?可用于各種設(shè)備 ?四氯化碳 ?可溶解油脂和焦油類物質(zhì) ?易揮發(fā)污染環(huán)境 ?可用于各種設(shè)備 ?磷酸三鈉 ?可除去油脂類物質(zhì),轉(zhuǎn)化難溶水垢 ?對嚴重油污不是好的清洗劑 ?可用于各種設(shè)備 ?碳酸鈉 ?可除去油脂類物質(zhì),轉(zhuǎn)化難溶水垢 ?對嚴重油污不是好的清洗劑 ?可用于各種設(shè)備 ?氫氧化鈉 ?可除去油脂類物質(zhì),轉(zhuǎn)化難溶水垢 ?操作較危險 ?可用于各種設(shè)備 ?硅酸鈉 ?可除去油脂類物質(zhì) ?有水垢時不宜使用 ?可用于各種設(shè)備