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清洗劑是一個很大的范疇,種類繁多,包括無機清洗和有機清洗兩大類.有機清洗劑與無機清洗劑的區(qū)別簡單地說,有機清洗劑就是含碳的化合物制成的清洗劑,無機清詵劑就是不含碳的化合物制成的清洗劑,因此它們屬于無機物。清洗劑的分類方法也很多,各國都不盡相同,我們通常分成水系,半水系、非水系清洗劑三大類。
清洗劑(水基型)
由表面活性劑(如烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉)和各種助劑(如三聚磷酸鈉)、輔助劑配制成的,在洗滌物體表面上的污垢時,能降低水溶液的表面張力,提高去污效果的物質。按產品外觀形態(tài)分為固體洗滌劑、液體洗滌劑。固體洗滌劑產量zui大,習慣上稱洗衣粉,包括細粉狀、顆粒狀和空心顆粒狀等。還有介于二者之間的膏狀洗滌劑,也稱洗衣膏。各類合成洗滌劑有不同的生產工藝,其中以固體洗滌劑zui為復雜。世界各國普遍生產空心顆粒狀固體洗滌劑,采用高塔噴霧干燥法,其主要工序有料漿制備、噴霧干燥、風送老化和包裝。液體洗滌劑制造簡便,只需將表面活性劑、助劑和其他添加劑,以及經處理的水,送入混合機進行混合即可。
清洗劑(半水基型)
由細顆粒狀弱堿性吸附各種助劑合成的藥劑的新型清洗劑產品,采用天然介面活性磨粒為原料,配合多種活性劑及殺菌劑、拋光劑、進口參透劑以及*光亮因子等環(huán)保技術高科技配制而成的,是一種多功能、高效的綜合性環(huán)保清洗護理產品。是現代新型的去污產品,去污效果*,用途廣, 對人體皮膚沒有副作用。由活性磨粒為助與磨粒里含有*的清潔藥劑配合清洗時帶有輕微軟摩擦更能快速*清除各類嚴重的頑固污垢污染?;夜浮⒅赜臀酃?、水泥垢、填縫劑垢、金屬劃痕、 銹垢、膠粘質、茶漬、飲品漬、膠錘印、皮鞋劃痕、頑固蠟漬、 鋁痕、木痕、方格痕、水印、鞋印、墨水印等污垢,環(huán)保,不損磚面,不傷手。
清洗劑(溶劑型)
由烴類溶劑、鹵代烴溶劑、醇類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、酚類溶劑、混合溶劑組成。
清洗劑按用途可分為工業(yè)用清洗劑與民用清洗劑。
工業(yè)清洗劑有除油清洗劑,除蠟清洗劑,液晶清洗劑,冷脫(常溫清洗),除銹清洗劑,鋁酸脫等品種較多。
民用清洗劑有洗衣粉,洗手液,肥皂,洗潔精、清洗劑等。
清洗劑按溶劑的不同可分為水基清洗劑與有機溶劑清洗劑。
水基清洗劑就是溶劑為水,如除油清洗劑,洗潔精,洗衣粉等。
有機溶劑清洗劑溶劑為有機溶劑,如三氯乙烯,丙酮(指甲水),天那水,開油水,白電油等。
⑴水基型
水是zui重要的清洗劑,有著其它任何清洗劑無法替代的作用和地位。普通的水很容易從自然界中得到,水有很強的溶解力和分散力。但是水的表面張力大,在使用中需要添加表面活性劑,以減小表面張力,增加表面濕潤性。在一般工業(yè)清洗中,酸,堿和水的配合比較常見,有些金屬用水洗要加入防銹劑;在精密和超精密工業(yè)清洗中。大部分要求將水制成純凈水。通常以電阻率來衡量水純度。半導體工業(yè)要求在18MΩ/cm以上。而TN型液晶生產10MΩ/cm就可以了,還有一些行業(yè)對細菌含量要求很嚴。
近幾年,中國部分地區(qū)嚴重缺水,對清洗用水提出了挑戰(zhàn)。有的城市已經嚴禁用普通水洗車,而只能使用回收的中水,或者霧化水的節(jié)水設備。在精密工業(yè)清洗中,制備純水費用昂貴。水洗必然要加熱和烘干,增加很多漂洗工位。耗能大,運行成本通常比溶劑洗要高;另外,以往大量的含有化學活性劑和污垢的廢水未經處理就直接排放。有些還挾帶了毒性很大的重金屬,嚴重地污染了環(huán)境,必須增加污水處理設施。
⑵半水基型
半水基型清洗劑也叫準水基型清洗劑,是由高沸點溶劑及活性劑等組成如醇類,有機烴類等。通常含有5%一20%的水分,一般不易燃燒,但加溫清洗時水含量控制不當,可能產生燃燒現象。半水基型清洗與溶劑洗有一些不同,它的清洗原理是剝離去除,而不是溶解。為了防止已經剝落的油污再附到被清洗物上,清洗液要連續(xù)地循環(huán),并增加油水分離器。半水洗通常清洗效果很好,但運行成本較高,廢液不能再生回收,重復使用,含COD(化學耗氧量)較高,需要進行廢水處理。
⑶溶劑型
溶劑型清洗劑是指不溶于水的有機溶劑。精密工業(yè)清洗使用的非水系清洗劑主要是烴類(石油類)、氯代烴、氟代烴、溴代烴、醇類、有機硅油、萜烯等有機溶劑。
衡量溶劑的主要指標有KB值(貝殼松脂丁醇值)、AP(苯胺點)、SP溶解參數)、表面張力、密度、粘度、 沸點、閃點、暴露濃度等參數。KB值很高,也就是溶解力很強的溶劑,不一定是好的清洗劑。
一個好的精密工業(yè)清洗劑必須具備以下條件:
①化學性能穩(wěn)定,不易與被清洗物發(fā)生反應;
②表面張力和粘度小,滲透力強;
③沸點低,可以自行干燥;
④沒有閃點,不易燃;
⑤KB值不應太高,避免與被清洗物相溶;
⑥低毒性,使用安全;
⑦非ODS和低GWP值(變 暖潛能值),環(huán)保。
如果不考慮上述第7條。的清洗劑就是CFC和TCA。它們的化學穩(wěn)定性好,可以保存不變質;對絕大多數金屬、塑料、漆均無作用,不會發(fā)生溶解現象,沒有閃點,低毒,使用安全;表面張力小,滲透力強,清洗能力強;沸點低,蒸發(fā)速度快,清洗過的工件可以自行干燥,一般不需要烘干,因而被廣泛應用在各種工業(yè)清洗中。但*的缺點就是破壞臭氧層,因而正在被逐步禁用。
雖然世界各國都開發(fā)了各式各樣的替代品,世界上還沒有找到一種能夠和CFC相媲美的替代清洗劑,它們都存在這樣那樣的問題,正在使用的主要替代產品有:
⑴烴類
只含有碳和氫兩種元素的烴類溶劑,在日本也叫作碳化水素或碳氫溶劑。根據其分子結構的不同,已經開發(fā)了多種性能的產品,日本使用比較廣泛。該類清洗劑的優(yōu)點是:非ODS,對油污的洗凈力強。滲透性好。無味或微臭,毒性小。廢液處理容易??稍偕?,價廉;缺點是有一定的易燃易爆性,干燥慢,對清洗設備要求高,一次性投入大。比較理想的是采用真空清洗方式,降低其表面張力,提高清洗能力,zui后再使用真空干燥。設備造價很高,操作比較復雜,效率相對較低。
⑵氯代烴溶劑
使用的氯代烴清洗劑主要是三氯乙烯,二氯甲烷以及四氯乙烯。該類溶劑被廣泛應用于清洗領域,主要是有以下優(yōu)點和特征:
很低的ODP值(臭氧耗減潛能值。幾乎不會破壞臭氧層;在一般條件下使用具有不燃性。沒有火災或爆炸的危險(二氯甲烷在長時間強烈光照下可能爆炸);對金屬加工油。油脂等油污的溶解力大。對塑料和橡膠也可產生膨潤或溶解:其粘度及表面張力小,滲透力強,可滲透狹小縫隙,*溶解清除附著污物;沸點低,蒸發(fā)熱小,適合蒸汽清洗,清洗后可以自行干燥;廢液可通過蒸餾分離,循環(huán)使用;可使用與CFC和TCA相同或相近的清洗工藝和設備,操作簡單,效率高,運行費用低;缺點是毒性較高,一般在空氣中的含量限制在為50PPM以下;有些勞動保護條例對使用它有明文限制;一些歐洲國家限制進口和使用這類含氯清洗劑的產品。
⑶溴代烴溶劑
zui近幾年。在美國,日本有溴系清洗劑面世。并在電子工業(yè),工業(yè)。汽車工業(yè),家電領域大量使用。溴系清洗劑的主要成分是高純度的正溴丙烷(NPB)。其性能可以與CFC-113和TCA相媲美。主要技術參數與TCA幾乎*一樣,濕潤系數更好,對于金屬零件的清洗能力更強。沒有閃點,可以重復回收使用,運行成本很低。替代CFC和TCA,工藝**,幾乎不需要更換設備。只需要調整一下蒸洗溫度就可以了,也被稱為是“第三世界的替代清洗劑”。溴系清洗劑的ODP為 0.006,在大氣中壽命為11天,幾乎沒有GWP值。關于毒性還有爭論,環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)已經組織進行了5年多的實驗。實驗結果與理論分析有很大差異。美國在2002年3月27日發(fā)布的政策中明確接受NPB作為溶劑用于清洗、氣霧和膠粘劑。但是由于對其毒性尚無確切的數據,在使用中應當控制在空氣中的暴露濃度。
同時,在壓縮機和電真空領域,替代實驗也已經完成,特別是通過了壓縮機冷媒和潤滑油的相溶性實 驗,開始在壓縮機行業(yè)批量使用。電 真空行業(yè)協會組織的實驗也已經完 成,結果*可以滿足要求。zui終報告正在完成之中。
在中國生產HEP-2項目已經正式得到多邊基金的批準,國家環(huán)??偩终诮M織有關單位在國 際履約環(huán)保產業(yè)園內實施該項目,屆時,HEP-2將成為中國ODS清洗劑的主要替代品。
助洗劑在體系中起著螯合、緩蝕、消泡、增溶、穩(wěn)定、抗沉積等作用。
⑷有機氟化物(HCFC、HFO、HFE、PFC)
替代CFC-11 3的氟系清洗劑主要有HCFC(含氫氟氯化碳)、HFC(含氫碳氟化物)、HFE(氫氟醚)、PFC(全氟化碳)等。其中HFC,HFE,PFC本身不具有清洗力,需要和其它化合物組合后才能使用。該類清洗劑具有與CFC-113接近的清洗性能,穩(wěn)定。低毒。不燃。安全可靠,但是通常價格昂貴。HCFC對臭氧層有一定的影響,大量使用的有HCFC-141B、HCFC-225。屬于過渡性替代品,zui終還要被禁用;HFC和HFE類清洗劑過于穩(wěn)定。在大氣中的壽命高達數千年甚至幾萬年。是非常厲害的溫室氣體。在<;京都議定書>;正式生效以后,可能也要被限制使用。
⑸天然有機物(植物系)
從植物中提取的烴類有機物品種很多,使用較多的主要有*和檸檬油。*是一種比較有代表性的植物系烴類溶劑。存在于天然的松脂中。將松脂蒸餾,餾出物就是*,固體剩余物就是松香。主要成分是和蒎烯,其溶解能力介于石油醚和苯之間。沸點和燃點較高,使用安全性較好。
檸檬油是由柑橘。柚子。檸檬類水果皮中蒸餾提煉得到的一種烴類溶劑。主要化學成分是叫苧烯(甲基丙烯基環(huán)己烯)的單環(huán)萜烯,組分很復雜。沸點為1 75.5—1 76℃,物理性能與*相似,具有柑橘(檸檬)水果香味。檸檬油本身不溶于水。添加活性劑后與水任意比例混配。它的去油脫污能力很強。在美國應用很廣泛。包括機械加工。車輛維修去油污清洗,保齡球道的清洗,油罐清洗。電子部件清洗等。特別是它來自*水果,被美國FDA認定可以作為食品添加劑。不用擔心殘留,并被證明具有殺菌作用,被應用到食品加工機械。餐具的清洗。啤酒罐的清洗等直接與飲食相關的領域,在民用和家庭清洗領域也具備良好的應用前景。
柑橘油對油脂的相溶性很強,通過棉紗過濾,可以將油污分離。重復使用。廢液可以生物降解,不會造成污染,環(huán)保費用低。缺點是去油和溶解能力太強。直接接觸皮膚會造成皮膚脫油干燥;不能直接清洗有漆的物件和很多種塑料、橡膠,容易造成油漆脫落和溶解。日本曾經用該類溶劑融化一次性餐具盒和包裝用泡沫塑料,也就是白色垃圾,溶解力很強。
中國有關單位已經開始植物系清洗劑的研究和應用。國內公司從1998年開始,從美國引進柑橘油清洗劑和相關的清洗技術,并開發(fā)生產了配套的專業(yè)清洗設備。在機械加工等領域進行了推廣應用。
用于工業(yè)污垢清洗的化學制劑,一般應滿足下述的技術要求。用于不同的清洗目的與清洗對象的清洗劑,對于這些要求可以有所側重或取舍。
⑴清洗污垢的速度快,溶垢*。清洗劑自身對污垢有很強的反應、分散或溶解清除能力,在有限的工期內,可較*地除去污垢。
⑵對清洗對象的損傷應在生產許可的限度內,對金屬可能造成的腐蝕有相應的抑制措施。
⑶清洗所用藥劑便宜易得,并立足于國產化;清洗成本低,不造成過多的資源消耗。
⑷清洗劑對生物與環(huán)境無毒或低毒,所生成的廢氣,廢液與廢渣,應能夠被處理到符合國家相關法規(guī)的要求。
⑸清洗條件溫和,盡量不依賴于附力口的強化條件,如對溫度、壓力、機械能等不需要過高的要求。
⑹清洗過程不在清洗對象表面殘留下不溶物,不產生新污潰,不形成新的有害于后續(xù)工序的覆蓋層,不影響產品的質量。
⑺不產生影響清洗過程及現場衛(wèi)生的泡沫和異味。
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(一)金屬腐蝕性
酸洗對鍋爐、空調等熱交換設備都產生不可避免的腐蝕性損傷,尤其是滲氫損傷,會使金屬晶體組織受到破壞,嚴重時導致氫脆和氫致裂紋,對熱交換設備的安全運行造成潛在的危險。
環(huán)保清洗劑采用的是可生物降解的生物酸,經過國家機構測試測得金屬腐蝕率僅為國家標準的1/20,甚至低于金屬在水中的腐蝕率,是酸洗時金屬腐蝕率的百分之一,甚至清洗劑原液對皮膚都不產生損傷。
(二)清洗效果
酸洗過程中由于清洗人員懼怕酸腐蝕設備,造成設備損壞,因此每次都不敢長時間清洗,很容易造成清洗不*的情況,雖然取得了一定的清洗效果,但是很快又會產生水垢問題。
環(huán)保清洗劑除依靠自身無腐蝕的優(yōu)勢外,溶垢效率也非常高,每公斤原液可以清除4公斤水垢,而且大部分的清洗工作只需2-3小時即可完成,提高了清洗效率。
(三)毒性及環(huán)境影響
酸洗廢液因其酸的腐蝕性和緩蝕劑分解造成的毒性對生物危害很大,嚴重污染環(huán)境,酸洗是有毒有害的高污染清洗。
主要成分采用的生物制劑所以可生物降解,且無毒害,無腐蝕,以及不易燃,如垢質中不含有害物質,清洗廢液可以直接排放。
(四)清洗方法
酸洗對金屬有腐蝕作用。操作人員必須經過嚴格的培訓,如操作不當,容易造成設備的嚴重損壞,甚至報廢。使用非常簡單,2-3人在經過簡單培訓后使用一個開式循環(huán)泵和水桶裝置就可以實現從設備底部循環(huán)到設備頂部的*清洗。
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