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新型環保金屬清洗劑配方分析

發表日期:2015-08-17??? [0人閱讀]

傳統金屬清洗劑主要有堿性清洗劑和有機溶劑,目前工業生產中依然被廣泛應用。堿性清洗劑主要成分有NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、Na3PO4、STPP等,它的特點是清洗能力較差,清洗后金屬部件易生銹,通常用于清洗黑色金屬表面的輕度油污和無機鹽等污垢。有機溶劑主要是指石油溶劑、鹵代烴類溶劑等,它的特點是清洗能力很強,可以很輕松清洗金屬表面的重油污,但讓人頭痛的是它們大多數易燃,給生產帶來一定的風險;而且易揮發,保存不當造成浪費,造成環境污染;還有就是對人體中樞神經有較強的刺激性,長期接觸會引起神經衰弱、皮膚干裂等疾病。由于其含有CFC-11、ODS等毒性非常大的成分,自身穩定性差且嚴重破壞臭氧層,已經逐漸被國際上禁止使用。

隨著工業清洗劑的發展,和人們對身體健康和環境保護意識的增強,要求清洗作業時,不僅要考慮清洗的能力,還要考慮安全環保性,盡量降低對環境的污染,防止清洗劑損害操作人員的健康。

一、新型環保清洗劑的特點。

由于傳統清洗劑有的清洗能力較差,而有的雖然清洗能力強,卻由于破壞了環境,影響到人身健康安全。所以逐漸產生了新型的環保清洗劑,它的特點有以下幾個:

1、有良好的潤濕性能和較高的去污能力,對工業油脂污垢有很好的乳化、增溶能力,使清洗后的金屬工件完全被水所潤濕。由于陽離子表面活性劑具有疏水性和油污吸附性,故一般較少采用在金屬清洗劑組合中,而以非離子和陰離子表面活性劑復配而成的主洗劑就是首選,但是非離子和陰離子宜采用適合生物降解且降解產物安全、易于廢水處理的表面活性劑。

2、對金屬材料無腐蝕性。清洗后的金屬工件表面仍然保持原有金屬光澤。根據大量的實驗經驗,最好根據不同的金屬材質,分別選擇主洗、助洗等物質和不同含量,以示區別不同金屬而采用不同組成或不同的含量。少磷甚至無磷化合物組合配方理論上應該是可行的,且是必須發展趨勢。

3、有較好的工藝性能。水基金屬清洗劑使用溫度不宜太高,使用含量5%(JB/43231-1999),水洗性能良好、操作簡便、容易維護,對工人健康無害,三廢處理方便、可行,環境污染性小。

4、能滿足不同客戶的其它要求,如短暫防銹、體系色澤、濁點和溫度高低、時間長短等問題。

水基金屬清洗劑組合中,主洗、助洗、絡合、穩定、抗沉淀等是一個綜合考慮的系統,這是因為在體系中,有些物質雖然具有某種作用,但參與組合后其功能也許減弱或消失,也許相反,這些都是需要大量的試驗加以驗證。

二、金屬清洗劑配方組成

環保型水基金屬清洗劑的主要成分為表面活性劑、助洗劑、添加劑和水等。表面活性劑由非極性的親油(疏水)的碳氫鏈基團和極性的親水(疏油)基團所組成,可大大降低溶劑的表面張力和液-液界面的張力,改變體系的界面狀態,通過吸附、潤濕、滲透、乳化、分散、起泡、增溶等性能,以及其相互作用而達到清洗目的。助洗劑可以與表面活性劑發生一系列協同作用,如發揮活性膠體吸附作用,提高表面活性劑的活性作用等。添加劑可以起到增溶、抗再沉積、消泡等目的,從而提高清洗效果。

1.表面活性劑:

表面活性劑的添加量很少時即能大大降低溶劑(一般為水)的表面張力(或液/液界面張力),改變體系界面狀態,從而產生潤濕或反潤濕,乳化或破乳,起泡或消泡,以及增溶、凈洗、分散、可溶化等一系列作用。水基清洗劑的主洗成分一般由一種或幾種表面活性劑復配而成。表面活性劑的復配不僅可以提高去污力.而且還可根據性能需要作調整。

目前常用的表面活性劑有聚氧乙烯烷基酚醚(TX,OP等),脂肪醇硫酸鹽(FAS),脂肪酸烷醇酰胺(6501)等等,雖然它們的組合對金屬除去油脂污垢有十分明顯的作用,但對廢水處理卻帶來了巨大困難就一般的化學、物理方法處理含有此類物質的廢水是難以達到預期目的的,如果以強氧化劑加以分解而后再輔以物理吸附方法處理,但也難以保證全部除去,何況也不經濟。根據這一實際狀況,如果采用適宜生物降解性良好的天然(生物)或者類似于其結構的表面活性劑,從理論上講應該是可行的。

杏樹膠、葡萄糖酸鹽、脂肪酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烯基磺酸鹽(AOS)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和具有直鏈結構的烷基苯磺酸鹽(LAS)等適宜生物降解,又能有效除去金屬重垢油脂的表面活性劑,只要配比合理,主導主洗地位是可行的。

杏樹膠、葡萄糖酸鹽、脂肪酸鹽亦稱生物表面活性劑,親水性強,能形成O/W乳液,同時黏度較大,有利于增加乳液的穩定性。

AEO-9和AEO-20具有良好的乳化和分散能力,耐酸、堿性較強,其生物降解性能好,基本屬無毒物質。

AOS去污性能佳,對酸、堿穩定,有優良的水溶性,對水的硬度也不敏感,對皮膚刺激性小,它的生物降解性接近100%,與非離子和陰離子表面活性劑都有良好的配伍性能。

MES是以天然油脂為原料制得的表面活性劑,所以它的生物降解性能十分優良。它對水中鈣、鎂等金屬離子螯合能力很強,去污和分散能力很好,但容易水解,所以不宜在強堿性體系中應用,但可以在低堿性、中性或酸性介質中使用。LAS屬中性物質,它對水硬度較敏感,起泡力高,去污力強,易與各種助劑復配,生物降解性大于90%,對環境污染程度小。

2.助洗劑

助洗劑的選擇也是十分重要,如果體系是堿性的,則可對動植物性油脂起皂化作用。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。常用的無機助劑有磷酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、硼砂等等,特別是磷酸鹽,由于其有良好的螫合硬水能力、乳化性、分散性及pH緩沖作用,被公認為是作用接近表面活性劑的助劑,所以磷酸鹽如磷酸鈉、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉等也就成了必不可少的助劑,由于磷的存在,如果廢水處理不徹底,自然就引起了江、河、湖水體富磷而營養化,導致水草滋生,并可造成魚蝦死亡、赤潮,等等,為此限磷、禁磷是一大趨勢,如何解決磷的代用品問題是進一步實施的關鍵。

偏硅酸鈉(Na20•Si02•5H2O)、4A分子篩(Na20•Ak03•xSiO2.yH2O)和聚丙烯酸鹽、檸檬酸鹽、乙二胺四乙酸二鈉鹽,等等,只要配比恰當,且保持均一、穩定,其功能應與磷酸鹽相當。特別值得一提的是,由于4A分子篩具有很多空穴,因而有很大的吸附表面,對多種金屬離子和水具有很強的的吸附力和交換力,在溶液中呈堿性,有一定的緩沖作用,也具有一定的分散性、抗再沉積性,對人體、魚、藻類安全無毒,雖然4A分子篩在在體系中有沉積的趨向,但只要選擇合理的分散劑也是可行的。

在水基金屬清洗劑體系中,有些物質往往兼有多種作用,主洗也兼有助洗功能,助洗也兼有絡合、穩定等功能,選擇組合取向問題上,盡可能采用品種少,而取身兼數職作用的成分較佳,因為這樣可以最大限度地避免消耗量不同步而引起體系功效減弱甚至消失的弊端。

三、參考配方

參考配方1:環保型工業水基金屬清洗劑

脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量10%,月桂酸二乙醇酰胺6%,淀粉糖苷表面活性劑7%,聚氧乙烯醚硫酸鹽2.2%,磺化琥珀酸二仲辛酯鈉鹽為1.8%,苯甲酸鈉l%,水玻璃0.1%,尿素1%。采用非離子型和陰離子型表面活性劑進行復配,將一定量的去離子水加入到100 mL的燒杯中,高速攪拌,控制溫度在55℃左右,依次加入脂肪醇聚氧乙烯(9)醚,待其完全溶解后加入淀粉糖苷表面活性劑,繼續攪拌,30 min后,再依次加入月桂酸二乙醇酰胺,聚氧乙烯醚硫酸鹽和尿素(配制時應準確控制溫度和聚氧乙烯醚硫酸鹽濃度,防止聚氧乙烯醚硫酸鹽形成凝膠),繼續攪拌30~45 rain,降溫至40℃左右,加入磺化琥珀酸二仲辛酯鈉鹽,防腐劑等助劑,繼續攪拌幾分鐘,冷卻至室溫即可。

參考配方2:新型常溫水基金屬清洗劑配方

組分 FBH 磷酸鈉 油酸三乙醇 亞硝酸鈉 三乙醇胺
質量分數(%) 16.8 5.2 12.4 4.3 14.5 余量

生產工藝過程:

(1)先將復合表面活性劑FBH與油酸三乙醇胺和三乙醇胺按表中所列配方的劑量進行混合,在常溫下充分攪拌,并同時加熱到65℃ ,冷卻后得到溶液a待用;

(2)再將磷酸鈉和亞硝酸鈉按表中所列配方的劑量加入水中,在常溫下充分攪拌后得澄清溶液 b待用;

(3)將溶液b加入溶液a中,充分攪拌,并同時加熱到80℃ ,冷卻至室溫,即得本產品。在清洗金屬制品時,在上述清洗劑加入20倍體積的水,攪勻后得金屬清洗液,在常溫下就可進行金屬表面的清洗工序。

參考配方3:以偏硅酸鈉和硼酸鈉作為基本組分,添加復合表面活性劑,通過性能優化,研制出金屬零部件清洗用的環保型水基金屬清洗劑。該清洗劑具有良好的吸附、潤濕、乳化和增溶等作用,去污能力強,對金屬無腐蝕、無損傷,清洗后具有一定的緩蝕防銹能力。復合表面活性劑30-40%,有機生物助洗劑5-10%,硼酸鈉1-3%,葡萄糖酸鈉3-8%,添加劑3-5%,水余量。

參考配方4:種新型的水基金屬清洗劑。清洗劑主要由表面活性劑、助溶劑、防銹劑、潤滑劑和水為基本原料組成的透明液體。這種清洗劑的特點是穩定、去污率高,防腐防銹性強,而且無毒、對人體無害。一、2.6%AE09:3.5%油酸三乙醇胺,4.3%Na2CO3,7.8%三乙醇胺,5%TX一10,4.1%苯甲酸鈉,其余為水;4.5%平平加O,5.2%油酸三乙醇胺;二、4.3%Na2CO3,6.5%三乙醇胺,7.2%6501,2.5%葡萄糖酸鈉;3.7%苯甲酸鈉,其余為水。

參考配方5:環保型高效金屬清洗劑配制:將三乙醇胺14g、油酸11.7g 加到250ml 圓底燒瓶中,攪拌下用電熱套加熱至86度,并保持溫度在83-87度,反應3h 左右,取樣化驗pH 8-9.2水溶液呈均勻透明狀,即可結束反應。在攪拌下,依次向圓底燒瓶中加入尼納爾5g、平平加2g、緩蝕劑A0.8g、緩蝕劑B0.4g、消泡劑0.6g、苯甲酸鈉水溶液1g、乙醇6g(冬季可適當增大添加量)、水58.1g,攪拌均勻,取樣測消泡性。若生成的清洗劑泡沫多,可適量補加消泡劑至產品合格為止。

參考配方6:制備了一種新的適合于高壓噴淋清洗的環保低泡水基金屬清洗劑:0.5%6501;0.5%三乙醇胺油酸皂;0.25%GT-12;0.25%S-86;1.25%M一10;0.75% 聚醚L61;10% 三乙醇胺;1%Na2CO3;1% 硼砂;5%EDTA二鈉;0.3% 有機硅;余量水。

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