化学清洗剂中无机酸的种类及原理详解

化学清洗剂中无机酸的种类及原理详解酸是处理金属表面污垢最常用的化学药剂。清洗中常用的酸包括无机酸和有机酸两类。无机酸是无机化合物中酸类的总称，也称为矿酸，如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等。无机酸通常是由氢和非金属元素组成的。酸是一种电解质，它在水中电离时产生的阳离子都是氢离子。但是各种酸在水中电离出的氢离子浓度不同。常用溶液的pH值来表示溶液的酸碱性。pH 值是溶液中氢离子浓度负对数，pH=-lgcH+。中性水溶液在常温下，氢离子浓度为10-7mol/L，所以水的pH=-lg10-7=7。在酸的水溶液中氢离子浓度大于10-7mol/L，所以酸的pH<7。在相同浓度情况，酸溶解的pH值越小说明此酸电离出的氢离子越多，它的酸性越强。酸对各种金属的溶解能力与金属的活泼性有关，越活泼的金属越易与酸电离出的氢离子反应而转变成金属离子。

金属变成金属离子的难易顺序为：

Li>K>N9>Ca>Mg>Zn>Cr>Fe2>Cd>Co>Ni>Pb>Sn>Fe3>[H]>Cu>Ag>Hg>Au 这种顺序又称为金属活动顺序，其中氢以前的金属易于在酸中转变成金属离子，它们在酸中与氢离子反应时被溶解，同时有氢气发生。在上面的顺序中Fe出现两次，Fe2表示铁转变成二价铁离子(Fe2+)，Fe3表示转变成三价铁离子(Fe3+)，在前一转变过程中金属铁更为活泼。已知，假如在金属表面由于发生了氧化作用产生了耐腐蚀的氧化覆盖膜时，酸对金属时的溶解作用会明显地受到抑制，这种现象叫金属的钝化。在用各种酸清除污垢的过程中，H+离子起着主要作用，但酸根离子对污垢的溶解也有一定作

用，有时还是很重要的，比如F-离子可使水垢中的SiO2发生化学反应而溶解，而别的酸根（阴离子）是不行的。因此在用酸作化学清洗剂时不仅要考虑到酸的强度，也要考虑不同酸的特性。那么，化学清洗中常用的无机酸有哪些？

1、硫酸（H2SO4）

硫酸是三氧化硫的水合物，为无色粘稠液体，把三氧化硫溶于100%含量的硫酸中可得到棕色油状液体，叫发烟硫酸。通常在洗涤中应用的是98%含量及其以下浓度的硫酸水溶液。硫酸是一种价格便宜的强酸，它的水溶液对热的稳定性良好，在工业清洗中硫酸应用得很广泛。它的缺点是硫酸在清洗中产生的盐有很多是水溶性较低的，比如用硫酸去除含钙盐的锅炉污垢时，由于与硫酸反应产生水溶性差的硫酸钙，所以往垢效果不好。相反改用盐酸处理，由于产生水溶性很好的氯化钙而除垢效果良好（在25℃时，100cm3水中只能溶解0.208g硫酸钙，而可溶解74.5g时氯化钙）。稀硫酸轻易与钢铁反应并产生氢气，常温下，60%含量及以上浓度的硫酸会在钢铁表面形成钝化膜而使钢铁对它有耐蚀性93%含量以上时即使加热到煮沸条件也几乎不腐蚀钢铁。而铅与钢铁正相反，可溶于浓硫酸中，但对稀硫酸有良好的耐蚀性。

其余金属与硫酸的反应情况归纳如下：

(1)铝：易溶于10%含量的硫酸中，但对80%含量以上的硫酸有耐蚀性。

(2)锌、镁：易溶于各种浓度的硫酸中。

(3)锡：对稀硫酸才有耐蚀性。

(4)镍：常温下，对80%含量以下的硫酸有耐蚀性。

(5)铬：可被浓硫酸氧化产生钝化膜，所以它不被浓硫酸腐蚀。含铬的18-8

铬镍钢常温下与硫酸接触也会产生耐蚀的氧化膜而钝化，在加热情况下会

被腐蚀。

(6)铜：由于金属活动性差，不能从酸中置换出氢离子，所以一般情况下不

会被硫酸溶解，只有在浓硫酸加热条件下，铜被氧化才能被硫酸溶解。

化学清洗中所用的硫酸，其浓度一般在15%以下，通常将95%~98%含量的浓硫酸稀释后使用。稀释硫酸会产生大量的热，因此应将浓硫酸缓慢地加

进水中，并且边加酸边搅拌，使热量及时散出，防止溅出。切记稀释的顺

序不能颠倒，千万不能把水加进浓硫酸中，当把少量水加进浓硫酸中时放

出的热可使水温迅速升高以致沸腾会引起酸的飞溅对人造成伤害。另外，

硫酸对人体和设备均有一定危险，使用时要注意安全。用硫酸作清洗液的

优点是其价格便宜，对不锈钢和铝合金设备没有腐蚀性，适合清洗一些特

殊金属设备。硫酸又是一种不易挥发的强酸，所以可以通过适当加热来加

快清洗速度，一般用5%～15%浓度的硫酸作清洗液时，可以加热到50～6 0℃以加快清洗速度。

缺点是一些硫酸盐在水中溶解度较小（如硫酸铁、硫酸钙），所以硫

酸溶解铁锈速度相对要慢一些。也不能溶解含有硫酸钙的水垢，所以硫酸

通常不用于除水垢，只用于除铁锈。用硫酸清洗含有CaSO4沉积的设备表

面时，酸洗后表面状态不理想。另一问题是硫酸清洗金属，容易发生氢脆，所谓氢脆是酸与金属反应产生的氢气被金属吸收后引起金属发脆、性能变

坏的现象。工业上利用硫酸进行清洗时通常加进非离子表面活性剂配合以

进步其除锈能力。硫酸中加进适量硝酸可去除焦油、焦岩、海藻类生物等多种污垢。为了降低硫酸对金属物体的腐蚀性要在清洗剂中加进一定量缓蚀剂。

2、盐酸（HCI）

盐酸是氯化氢气体的水溶液，15℃时氯化氢在水中溶解度最大可产生42.7%含量的盐酸。盐酸与硫酸一样，是一种价格便宜的强酸，在清洗金属中应用很广泛。它与硫酸不同之处是盐酸为易挥发性酸，因此在40℃以上温度使用时，氯化氢气体会从盐酸溶液中挥发出来。盐酸与金属反应产生的氯化物水溶性大都很好，但盐酸与卤化物对金属都有腐蚀作用，在使用时要引起注意。

盐酸对各种金属的腐蚀作用归纳如下：

(1)镁、锌、铬、铁等金属：易被盐酸腐蚀。

(2)铅：对20%含量以下的盐酸有一定耐蚀性。

(3)锡和镍：在常温下对稀盐酸有一定耐蚀性，在氧化气氛中会慢慢被腐蚀。

(4)18-8铬镍不锈钢：对很多化学药品有良好的耐蚀性，却会被盐酸腐蚀。

(5)铜：只会在氧化条件下被盐酸腐蚀。

使用盐酸作清洗液时：一般使用10%以下浓度并在常温下使用，尽量避免升温使用，以防产生酸雾。由于大多数氯化物都是易溶于水的，因而呈碱性的碳酸盐水垢，铁锈、铜锈、铝锈都可以很好地溶解在盐酸中。盐酸价格便宜所以被广泛用于上述污垢的清洗中。盐酸清洗液适用于碳钢、黄铜、紫铜及其他铜合金材料的设备清洗。它对碳酸盐水垢和铁锈的清洗