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水處理清洗劑該知道的都在這里了!
應用于水處理中化學(xué)清洗的各種類(lèi)型的化學(xué)品稱(chēng)為水處理清洗劑。目前常用的清洗劑類(lèi)型主要分為清洗主劑和清洗助劑兩大類(lèi)。清洗主劑中可分為:無(wú)機酸、有機酸、螯合劑、堿洗劑等。清洗助劑中則有緩蝕劑、還原劑、銅溶解劑、溶解加速劑、潤濕劑等,詳見(jiàn)下表:
一、無(wú)機清洗劑
綜上所述,無(wú)機酸用于清洗劑既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn),鹽酸是最常用的無(wú)機酸, 因為它對無(wú)機物和水垢的溶解能力強,容易儲存而且價(jià)格低廉。
二、有機酸和螯合劑
當清洗對象的結構復雜。清洗劑的排放有困難或由于氯離子殘留使結構材料容易產(chǎn)生應力腐蝕開(kāi)裂時(shí),一般不采用無(wú)機酸,而采用有機酸,或者螯合劑。
1. 檸檬酸
檸檬酸與其他有機酸比較時(shí),它與水垢的反應產(chǎn)物有較大的溶解度。優(yōu)點(diǎn)是即使在堿性溶液中它也不會(huì )與氫氧化鐵生成沉淀,因為它和鐵離子發(fā)生很強的反應生成絡(luò )合鹽。
檸檬酸的鐵鹽約在4900*10-6濃度時(shí)才趨向沉淀,要阻止它的沉淀,檸檬酸可以用氨通過(guò)中和作用生成檸檬酸銨。因為它和其他無(wú)機鹽如鹽酸等比較,溶解水垢的能力較弱,因此它通常加熱至80—100℃以增加它的溶解能力。
檸檬酸也可以是固體,而且沒(méi)有危險,容易儲存,因此通常作為清洗劑中的主劑,然而它也有應用的局限性,因為它和鈣鹽的溶解度低。
2. 羥基醋酸和甲酸
羥基醋酸和甲酸與氧化鐵的反應性能相當或優(yōu)于與檸檬酸的反應性能,因為他們具有低的分解溫度,而且分解后即有殘留也是無(wú)害的。他們用于清洗的溫度較高(約80—100℃),這是由于他們和檸檬酸相像,它們與水垢的反應比無(wú)機酸弱。它們在堿性溶液中與鐵不生成絡(luò )合鹽,它們常與其他有機酸一起使用。羥基醋酸和甲酸的混合液的清洗首先是Du Pont公司在1963年報道。
3. 馬來(lái)酸
馬來(lái)酸和其他有機酸相比,對氧化鐵的溶解能力比檸檬酸差,但它可以在堿性溶液中和鐵離子生成絡(luò )合鹽,在日本,1970年應用它作為清洗劑。
4. 草酸
草酸與其他有機酸相對于氧化鐵也有很強的溶解能力,但它可以用于較低的溫度(約60℃),然而用于清洗時(shí),由于生成的鹽如草酸鐵和草酸鈣等的溶解度低而可以生成沉淀物。
5. 葡萄糖酸
葡萄糖酸是弱酸,無(wú)毒性,可與鐵、銅、鈣金屬等螯合,由于葡萄糖酸可以在堿性溶液中溶解鐵銹,因此通常用于金屬電鍍或涂裝的預處理劑。
6. EDTA
EDTA(乙二胺四乙酸)可以在很廣的pH范圍內與多種金屬生成穩定的絡(luò )合物,因此它可以在廣泛的pH值范圍內作為清洗劑,但是它的費用高于其他的有機酸,這種清洗的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的廢液量少,EDTA可以在150℃下應用,因為它的熱分解溫度為155℃,因此它的優(yōu)點(diǎn)是清洗時(shí)可用于鍋爐燃燒管的直接加熱。
三、堿洗劑
1. 氨
當水垢含有大量銅時(shí),可以用氨來(lái)清洗,因為它可以和銅生成絡(luò )合物,而且在溶劑中含有氧化劑時(shí),對銅有很強的溶解能力,但由于它的揮發(fā)性,因此在高溫(大于60℃)使用存在困難。
2. 氫氧化鈉
氫氧化鈉可以用來(lái)溶解硅,也可以用來(lái)溶解植物油和脂肪。
3. 碳酸鈉
碳酸鈉的作用是將酸不溶解的硫酸鈣等水垢轉變成可溶解的碳酸鈣,它也可與氫氧化鈉一起使用。在清洗中它和硬度組分螯合而阻止不溶解的金屬皂生成。它也可用來(lái)控制清洗液的pH值,并由于它的緩沖作用而穩定清洗效果。
四、清洗助劑
由于在清洗中應用的化學(xué)品有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),而且要面向某些不同的水垢,所以許多清洗助劑可以用來(lái)彌補清洗主劑的缺點(diǎn),強化他們的優(yōu)點(diǎn)以改進(jìn)清洗效果。
在化學(xué)清洗實(shí)踐中,選擇清洗劑是十分重要的。
1. 酸抑制劑
酸抑制劑是一種可以降低材料腐蝕的物質(zhì),有許多化合物可以少量加入酸洗溶液中作為抑制劑。
1.1 抑制劑的作用機理
有機緩蝕劑是一類(lèi)大分子量的有機化合物,一般屬于吸附類(lèi)型的抑制劑,有機的抑制劑一般包括兩個(gè)基團:一是極性基團,可以吸附金屬;二是有機基團,則有憎水的性質(zhì),由于抑制劑中的極性基團可以吸附在金屬表面并形成保護膜,因而可以抑制由于酸洗液引起的金屬腐蝕。
1.2 抑制劑的選擇
沒(méi)有萬(wàn)能的抑制劑,因此優(yōu)化的抑制劑應進(jìn)行選擇,以鹽酸為例可以解釋抑制劑的各種要素。
⑴抑制劑的劑量:隨著(zhù)抑制劑投加量增加到某種程度,防腐的效果也隨之增加,如進(jìn)一步再增加劑量,它的效果就小了。因此應了解投加劑量與腐蝕抑制兩者之間的關(guān)系。
⑵酸濃度的影響:鹽酸清洗通常采用5%—10%的鹽酸濃度,因為酸的濃度超過(guò)這個(gè)范圍緩蝕劑就不大有效。但當溶液濃度為15%時(shí)要求緩蝕劑仍然有效。
⑶溫度的影響:酸溶液通常在較高溫度下進(jìn)行,但鹽酸溫度≥70℃時(shí)會(huì )引起一支腐蝕的困難。緩蝕劑使用的最高溫度必須選擇最合適的緩蝕劑。
⑷清洗時(shí)間(周期)的影響:某些水垢要求長(cháng)時(shí)間的清洗,因此緩蝕劑必須在整個(gè)清洗過(guò)
程保持有效。
⑸氧化性離子的影響:氧化性離子如亞鐵離子可以大幅度降低緩蝕劑的效果。這是由于氧化性離子的腐蝕機理和酸不同。
⑹流速的影響:通常情況下,較高的酸洗劑的流速可使水垢去除效果較好。
⑺伴隨水垢溶解產(chǎn)生的氣體影響:水垢包括硫化物和硫酸鹽,在清洗時(shí)會(huì )產(chǎn)生硫化氫等氣體,這些氣體可以導致某些緩蝕劑抑制腐蝕能力的降低,或直接侵蝕鋼鐵表面。
2. 還原劑
水垢中的各種金屬離子會(huì )溶解進(jìn)入酸洗溶液,氧化性離子如亞鐵或亞銅離子,和鐵離子的反應如下所示:
2Fe3++Fe→3Fe2+
Cu2++Fe→Fe2++Cu
在酸洗溶液中氧化性離子的存在將加速基體金屬的腐蝕,而還原劑可用來(lái)降低氧化性離子和它引起的害處。
當不用還原劑時(shí),隨著(zhù)鐵離子的濃度增高可以引起腐蝕,當添加還原劑后,鋼的腐蝕率與鐵離子濃度影響就變小了。
3. 銅溶解加速劑
添加銅溶解螯合劑來(lái)改進(jìn)酸洗液中出去銅的效果。
4. 硅溶解加速劑
硅除了溶解于氫氟酸中以外基本不溶解于任何酸中,因此在酸洗時(shí)需加入硅溶解加速劑以除去硅。
5. 脫脂劑和潤濕劑
油和脂在酸溶液中與水是不相溶的,而在堿溶液中則可以溶。
表面活性劑可作為潤濕劑來(lái)加速酸和堿中的乳化,也可用來(lái)加速清洗劑滲透到致密的硬垢中。
五、清洗劑的配方及應用
實(shí)際應用時(shí)需根據不同的清洗目的采用不同的清洗劑配方,即一般不是采用單一的清洗劑,而是若干種清洗劑組分按照不同的濃度組合起來(lái),并有不同的使用條件,如清洗的溫度、清洗的時(shí)間等,才能發(fā)揮這種清洗劑的良好效果,如下表所示。