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清洗劑

    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。 

    定義

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。按產品外觀形態分為固體洗滌劑、液體洗滌劑。固體洗滌劑產量最大,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,其中以固體洗滌劑最為復雜。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、進口參透劑以及獨特光亮因子等環保技術高科技配制而成的,是一種多功能、高效的綜合性環保清洗護理產品。是現代新型的去污產品,去污效果獨特,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獨特的清潔藥劑配合清洗時帶有輕微軟摩擦更能快速徹底清除各類嚴重的頑固污垢污染。灰垢、重油污垢、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。

    分類

清洗劑按用途可分為工業用清洗劑與民用清洗劑。

工業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、全能清洗劑等。

清洗劑按溶劑的不同可分為水基清洗劑有機溶劑清洗劑。

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。

水基型

水是最重要的清洗劑,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,還有一些行業對細菌含量要求很嚴。

近幾年,中國部分地區嚴重缺水,對清洗用水提出了挑戰。有的城市已經嚴禁用普通水洗車,而只能使用回收的中水,或者霧化水的節水設備。在精密工業清洗中,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,嚴重地污染了環境,必須增加污水處理設施。

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%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,清洗液要連續地循環,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。

溶劑型

溶劑型清洗劑是指不溶于水的有機溶劑。精密工業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。

一個好的精密工業清洗劑必須具備以下條件:

化學性能穩定,不易與被清洗物發生反應;

表面張力和粘度小,滲透力強;

沸點低,可以自行干燥;

沒有閃點,不易燃;

KB值不應太高,避免與被清洗物相溶;

低毒性,使用安全;

ODS和低GWP值(全球變暖潛能值),環保。

如果不考慮上述第7條。最佳的清洗劑就是CFCTCA。它們的化學穩定性好,可以長期保存不變質;對絕大多數金屬、塑料、漆均無作用,不會發生溶解現象,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清洗中。但唯一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:

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,已經開發了多種性能的產品,日本使用比較廣泛。該類清洗劑的優點是: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。可再生利用,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,最后再使用真空干燥。設備造價很高,操作比較復雜,效率相對較低。

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,徹底溶解清除附著污物;沸點低,蒸發熱小,適合蒸汽清洗,清洗后可以自行干燥;廢液可通過蒸餾分離,循環使用;可使用與CFCTCA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。

溴代烴溶劑

最近幾年。在美國,日本有溴系清洗劑面世。并在電子工業,航空工業。汽車工業,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-113TCA相媲美。主要技術參數與TCA幾乎完全一樣,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CFCTCA,工藝完全一致,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 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,聯合國環境規劃署(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。美國環保局在2002327日發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,開始在壓縮機行業批量使用。電真空行業協會組織的實驗也已經完成,結果完全可以滿足要求。最終報告正在完成之中。

在中國生產HEP-2項目已經正式得到聯合國多邊基金的批準,國家環保總局正在組織有關單位在國際履約環保產業園內實施該項目,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、穩定、抗沉積等作用。

有機氟化物HCFCHFOHFEPFC)

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HFCHFEPFC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-141BHCFC-225。屬于過渡性替代品,最終還要被禁用;HFCHFE類清洗劑過于穩定。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。

天然有機物(植物系)

從植物中提取的烴類有機物品種很多,使用較多的主要有松節油和檸檬油。松節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,餾出物就是松節油,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(甲基丙烯基環己烯)的單環萜烯,組分很復雜。沸點為1 75.5—1 76,物理性能與松節油相似,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。特別是它來自純天然水果,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,并開發生產了配套的專業清洗設備。在機械加工等領域進行了推廣應用。

用于工業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。

清洗污垢的速度快,溶垢徹底。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,可較徹底地除去污垢。

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。

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。

清洗劑對生物與環境無毒或低毒,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的要求。

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。

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工序的覆蓋層,不影響產品的質量。

不產生影響清洗過程及現場衛生的泡沫和異味。

    對比

(一)金屬腐蝕性

酸洗對鍋爐、中央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。

環保清洗劑采用的是可生物降解的生物酸,經過國家權威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,很容易造成清洗不徹底的情況,雖然取得了一定的清洗效果,但是很快又會產生水垢問題。

環保清洗劑除依靠自身無腐蝕的優勢外,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,嚴重污染環境,酸洗是有毒有害的高污染清洗。

主要成分采用先進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泵和水桶裝置就可以實現從設備底部循環到設備頂部的徹底清洗。

 

 

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