柠檬酸在化学清洗中的应用分析

柠檬酸在化学清洗中的应用分析
2011年4月第36卷第2期贵州化工GuizhouChemicalIndustry?33?柠檬酸在化学清洗中的应用分析林劲柱(福建厦门集美轻工业学校,福建厦门361022)摘要:综述了柠檬酸的物理化学性质和除锈除垢机理,重点介绍了柠檬酸在化学清洗方面的应用性能.实践证明,柠檬酸在清除铁锈锈垢方面清洗效果十分理想,是一类值得推广和进一步研发的化学清洗剂.关键词:柠檬酸;机理;化学清洗;应用中图分类号:TG172.7文献标识码:A文章编号:1008—9411(2011)02—0033—03采用化学清洗剂,使之与污垢之间发生化学反应而使表面污垢被清除的化学清洗技术在现代工业和生活中日益显现其重要性,酸洗是化学清洗过程中的最重要环节,酸洗工艺是整个化学清洗的关键;柠檬酸作为一种安全清洗剂,在化学清洗工作得到了广泛的应用,主要对柠檬酸在化学清洗中的除锈机理和应用做了一些阐述.1柠檬酸简介在室温下,柠檬酸(CH.0,)又名2一羟基丙烷一1,2,3一三羧酸,为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭,味极酸,在潮湿的空气中微有潮解性.它可以以无水合物或者一水合物的形式存在:柠檬酸从热水中结晶时,生成无水合物;在冷水中结晶则生成一水合物.加热到78.c时一水合物会分解得到无水合物.在15.C时,柠檬酸也可在无水乙醇中溶解….从结构上讲,柠檬酸是一种三羧酸类化合物,并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质.加热至175.C时它会分解产生二氧化碳和水,剩余一些白色晶体.柠檬酸是一种较强的有机酸,有3个H可以电离;加热可以分解成多种产物,与酸,碱,甘油等发生反应.柠檬酸是有机酸中第一大酸,由于物理性能,化学性能,衍生物的性能,是广泛应用于食品,医药,目化等行业最重要的有机酸].2柠檬酸清洗机理柠檬酸(C6H.0)对金属腐蚀小,是一种安全清洗剂,表1是柠檬酸与一些无机酸,有机酸对金属的腐蚀性比较表,由于柠檬酸不含有cl～,故不会引起设备的应力腐蚀,它能够络合Fe¨,削弱Fe对腐收稿日期:2010—12—02作者简介:林劲柱(1968一),男,集美轻工业学校化学高级讲师.蚀的促进作用.表1几种常用的有机酸和无机酸对钢铁溶Mg”J对比-柠檬酸1%甲酸1%有机酸羟蓑酸EDTA(乙二胺1%四乙酸)4.46.13.76.23.8注:表中”%”均为溶质质量分数柠檬酸可溶解氧化铁和氧化铜,生成柠檬铁,铜的络合物,如果采用氨化的柠檬酸溶液,能生成溶解度很大的柠檬酸亚铁氨和柠檬酸高铁络合物,清洗效果非常好,柠檬酸以除铁锈为主,所以主要用于清洗新建的锅炉,柠檬酸与氨基磺酸,羟基乙酸或甲酸混用,可用来清洗锅炉中的钙镁垢和铁锈,柠檬酸与乙二胺四乙酸(EDTA)混用,可用来清洗过热器.,引.柠檬酸清洗反应机理.柠檬酸先要进行氨化,生成柠檬酸铵作为有效成份,它与铁系氧化物反应以络合物的形式存在于清洗液中,柠檬酸氨反应如下:H3C6H507+NH4OH—NH4H2C6H507+H20用氨水调节溶液的pH为3.5～4.O,清洗温度应>90oC,清洗时间延长2～6倍.?34?贵州化工GuizhouChemicalIndustry2011年4月第36卷第2期柠檬酸铵与铁系氧化物反应NH4H2C6H507+FeO—NH4FeC6H5O7+H2O2NH4H2C6H507+Fe2032FeC6H507I+H20+2NH4OH3NH4H2C6H507+Fe304_+NH4FeC6H5O7+2FeC6H5O7+2FeC6H5O7+2H2O+2NH4OH同时柠檬酸铵与垢也发生反应NH4H2C6H507+CaCO3-,.NH4CaC6H507+H20+CO23柠檬酸除垢能力的综合分析与比较,,]3.1柠檬酸与几种常用清洗剂的比较[63见表2,表3,表4表2几种酸洗液溶解锈垢能力的数据对比酸洗液种类质量分数/%溶解锈垢的量/(g/L)表3几种酸洗液溶解一定量锈垢所需时间的对比注:A:10%的除垢效果;B:20%～95%的除垢效果;C:95%一100%的除垢效果表4流速对清洗锈垢的效果对比酸液及质量分数条件流速/(m.s)静置0.0090.03o.3o.60.9盐酸,5%71—776CCCCCC磷酸,3%1006C一一CCc檬酸单铵,949863%铵盐,l3514963%’’二钠941056盐.l5%～一BBCCC—BBCCC注:B:0—80%的除垢效果;c:95%～100%的除垢效果;(以上数据均从参考文献中引用)3.2除垢能力用柠檬酸作清洗剂时,要在清洗液中加氨,将溶液的pH调至3.5—4.0,在这样的条件下,清洗溶液的主要成分是柠檬酸单铵,与铁离子会生成易溶的络合物,有很好的清洗效果.与Fe.形成络合离子,水中呈游离状态的Fe¨减少了,减轻其对金属的腐蚀.1000mL3%柠檬酸+氨能够去除8.63g的氧化铁垢,而lO00mL12%的EDTA的铵盐溶液则仅去除6.23g的氧化铁垢,lO00mL19%的磷酸溶液则仅能去除5.99g的氧化铁垢.3.3除垢速度柠檬酸酸洗是在锅炉大型化,盐酸酸洗引起奥氏体(不锈)钢应力腐蚀破裂的情况下发展起来的酸洗剂.由于柠檬酸不含氯离子,不会引起奥氏体的应力腐蚀破裂.所以适用于结构复杂和系统很复杂的高参数,大容量锅炉Baidu Nhomakorabea特别适用于奥氏体钢和蛇形管的清洗.清洗时,清洗液浓度一般应控制在3%～4%之间,温度为9O℃～98,pH值在3.5—4.0之间,清洗流速为0.3～2.0m/s,清洗时问控制在3～5h.4用柠檬酸进行化学清洗的优点[①与无机酸相比,柠檬酸酸性弱,对设备腐蚀小.若用60℃的5%盐酸与9O℃的30%的柠檬酸相比,腐蚀比值是12:1.②柠檬酸除锈力强,不仅利用其酸性,更重要是其螯合作用,在柠檬酸中加入NH,.H:0在pH值为3时,生成柠檬酸铵,柠檬酸铵是一种强螯合剂,和铁的氧化物反应完全,清洗后金属表面非常光洁.③柠檬酸清洗安全可靠,废液易处理,经简单处理后,对环境基本无损害,人工操作安全可靠.5柠檬酸的应用[1o,il]柠檬酸及其衍生物以其特殊的理化性能,在化学清洗等许多领域都有很广阔的用途.5.1高周波柠檬酸清洗技术清洗管道这是针对高杂质硬水质的最新清洗技术,利用食品级柠檬酸软化顽固水垢,再以微电脑控制水流与气动,产生水流周波水震荡等方法,使水管内的陈年积垢剥离脱落,让水管畅通清浩,高周波柠檬酸清洗技术,最快速安全有效的施工法,不使用臭氧或化学试剂且费用低.5.2用柠檬酸复配表面性剂清洗燃气热水器¨副柠檬酸,AES和苯并三氮唑配制的化学清洗剂清洗已使用多年的燃气热水器,将清洗剂注入倒置2011年4月第36卷第2期林劲柱:柠檬酸在化学清洗中的应用分析?35?的热水器中,浸泡lh后,倒出清洗液,用清水冲洗干净,重新使用热水器,在相同流量下,出水温度提高5℃～8℃.5.3用柠檬酸清洗饮水机用食用柠檬酸(粉末状)用水稀释,注入饮水机加热内胆中,浸泡20min左右.最后用清水反复冲洗内胆,直至干净为止,无毒且效果好.5.4柠檬酸用于食品工业中因为柠檬酸有温和爽快的酸味,普遍用于各种饮料,汽水,葡萄酒,糖果,点心,饼干,罐头果汁,乳制品等食品的制造.5.5柠檬酸用于精细化学工业等领域柠檬酸属于果酸的一种,主要作用是加快角质更新,常用于乳液,乳霜,洗发精,美白用品,抗老化用品,青春痘用品等.柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂,用作实验试剂,色谱分析试剂及生化试剂;用作络合剂,掩蔽剂;用以配制缓冲溶液.采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂,可改善洗涤产品的性能,可以迅速沉淀金属离子,防止污染物重新附着在织物上,保持洗涤必要的碱性;使污垢和灰分散和悬浮;提高表面活性剂的性能,是一种优良的鳌合剂;可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂.柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫.我国煤炭资源丰富,是构成能源的主要部分,然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺,导致大气SO污染严重.柠檬酸一柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低,无毒,化学性质稳定,对sO吸收率高等原因,是极具开发价值的脱硫吸收剂.5.6柠檬酸用于制药,医药,杀菌柠檬酸与8O℃温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用,并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽孢.享有”西餐之王”美誉的柠檬具有很强的杀菌作用,对食品卫生很有好处,再加上柠檬的清香气味,人们历来喜欢用其制作凉菜,不仅美味爽口,也能增进食欲.在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血过程中,必须有钙离子参加.枸橼酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物,因而降低了血中钙离子浓度,使血液凝固受阻.本品在输血或化验室血样抗凝时,用作体外抗凝药.6结束语柠檬酸以其使用安全,方便,无毒,对金属腐蚀性小等优点,使它成为化学清洗领域的重要组成部分并广泛应用于各个行业,实践证明:柠檬酸在清除铁锈锈垢方面清洗效果十分理想,是一类值得推广和进一步研发的化学清洗剂.参考文献:[1]窦照英编.实用化学清洗技术[M].北京:化学工业出版社2001.106—139[2]秦国治,田志明编.防腐蚀技术及应用实例[