表面活性剂在工业清洗行业的应用有哪些
近年来,随着新型合成工业的迅猛发展,新型的工业污垢也不断涌现,而且其分子结构组成也变得更加复杂,原始的清洗方式对这类污垢几乎失去了效果,这也给工业清洗行业带来了新的挑战。工业清洗涉及到污垢形成和性能的研究、清洗剂及助剂的选择配制、缓蚀剂的选用、清洗工艺技术、清洗设备的研制和利用、清洗过程检测技术以及废液处理等等。其中,清洗剂的选择决定了清洗工作成败,它可以直接影响设备的清洗效果、除垢率、腐蚀率及经济效益等。
表面活性剂作为工业清洗剂的重要成员,其特殊的化学结构可以大大降低溶液的表面张力,提高了溶液的润湿能力。特别当溶液中表面活性剂的浓度达到临界胶束CMC浓度时,溶液的表面张力、渗透压、粘度、光学性质等都有显著变化。因此表面活性剂在酸洗、碱洗、缓蚀、除油等清洗过程中发挥了非常大的作用。
1、表面活性剂在缓蚀剂中的应用
在缓蚀剂中添加表面活性剂可以增加溶液的润湿性、分散性与发泡性,促进酸洗液同垢、锈的接触,以及改变酸洗后基体金属表面状态,从而提高酸洗质量。有的表面活性剂还具有一定的缓蚀性能,能得到比 使用单一缓蚀组分更好的效果。在缓蚀剂配方中一般添加的表面活性剂为阴离子型的C10~C18烷基或烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐,或为非离子型的高级醇、酚类的聚氧乙烯基化合物。但某些缓蚀剂中也会有阳离子型表面活性剂,如季铵盐等。
2、表面活性剂在酸洗中的应用
➊ 在酸洗中,盐酸、硫酸或硝酸在与锈垢反应的同时,也会与金属基体反应、放热,并产生大量酸雾。在酸洗液中加入表面活性剂,在其憎水基作用下,在酸洗液的表面形成定向排列的不溶的线状膜覆盖层,并利用表面活性剂的发泡作用,可以有效的抑制酸雾挥发。当然,一般酸洗液中都会加入缓蚀剂,也能够降低金属的腐蚀速度和析氢量,从而减少酸雾的产生。
➋ 一般工业设备清洗中,当污垢有大量油脂覆盖时,为保证酸洗质量,则需先进行碱洗再进行酸洗。但是在酸洗液中添加适量的以非离子表面活性剂为主的除油剂,就可以轻轻松松一次性处理,不仅具有良好的除锈除垢缓蚀性能,还能同时去除油分。
3、表面活性剂在碱洗中的应用
➊ 一般设备清洗会选择碱性清洗剂,此类清洗剂主要是选择强碱性的化学药剂作为清洗剂来疏松、乳化和分散金属设备内污垢的一类清洗方法。往往作为酸洗的前处理步骤,以除去系统与设备中的油脂或使硫酸盐、硅酸盐等难溶垢转化成能够在酸洗时轻松清洗掉的物质。在常用碱洗剂(比如氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠或硅酸钠等)中添加表面活性剂,可以充分润湿油脂与分散污垢,从而提高碱洗效果。
➋ 表面活性剂还可以添加于水基金属清洗剂中,这类清洗剂主要是用于金属硬表面清洗,主要用于机械制造与修理、机械设备维修与保养等方面的金属清洗。部分石化设备的油垢清洗也会选择这类清洗剂。水基清洗剂以非离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂复配物为主体,再适当加入一种或多种辅加剂,不仅去污力强,防锈、缓蚀能力优秀,还能提高并改进清洗剂的综合性能。
但是前提是在选择表面活性剂时,需要特别注意清洗剂、缓蚀剂、表面活性剂各组分的性质及其相互作用的匹配性。
4、表面活性剂在重质油垢、焦垢清洗中的应用
石油炼制和石油化工装置中,需要经常对换热设备和管线的重质油垢与焦垢进行清洗。这类特殊设备如果选择有机溶剂清洗,可能会产生大量有毒气体,并且有易燃易爆的风险;如果采用普通的碱洗法,又无法达到清洗效果。这个时候可以选择以复合型表面活性剂为主,由几种非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配物、再加无机助洗剂与碱性物质组成的重金属清洗剂。复合表面活性剂不仅产生润湿、渗透、乳化、分散、增溶与起泡效果,还具有吸收FeS2的作用,一般需在80℃以上加热清洗。
5、表面活性剂在络合清洗中的应用
络合剂又称螯合剂或配位体,它是利用各种络合剂(含螯合剂)对各种成垢离子的络合作用(配位作用)或螯合作用,使之生成可溶性的络合物(配位化合物)而进行清洗的。在络合剂清洗中加入表面活性剂,可以加快清洗过程。常用的无机络合剂有三聚磷酸钠等,常用的有机螯合剂有乙二胺四乙酸(EDTA),氮三乙酸(NTA)等。络合剂清洗除用于冷却水系统清洗外,目前在难溶垢的清洗中有较大发展。由于它能络合或螯合各种难溶垢中的金属离子,故清洗效率高。
当然,表面活性剂除了添加在工业清洗行业,还被作为助剂或添加剂用于食品、乳品、造纸、制革、玻璃、石油、化纤、纺织、印染、油漆、医药、农药、胶片、照相、电镀、金属加工、选矿、新材料、工业清洗、建筑等传统工业,以及高新技术领域。它们虽然常常不是该工业产品的主体,但却能在各种产品的生产中起到画龙点睛的关键作用。它的用量虽然不大,但能起到增加产品品种、降低消耗、节约能源、提高质量等关键作用。
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