化学清洗剂

化学清洗剂

化学清洗剂

利用化学药剂与污垢发生化学反应，使它从清洗物体表面解离并溶解分散到水中的渊方法叫化学清洗。化学清洗过程中使用的化学药剂则称为化学清洗剂。

常用的化学清洗剂有酸、碱、氧化剂、金属离子螯合剂、杀生剂等。在用化学药剂去瞄物体表面污垢时，希望化学药剂只对污垢起化学作用而最好不与清洗物体发生化学反应，实际情况往往不可能完全做到这一点。这就要求把对清洗物体表面的影响缩小到最低限度硼前提下对污垢进行溶解腐蚀。因此配合化学清洗剂(主要是酸)使用时要加入金属缓蚀剂翻钝化剂等助剂。本章除介绍各种常用化学清洗剂的性能之外，也介绍配合化学清洗剂使用峨助剂有关知识。

清洗中常用的酸

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、有机酸两类。敢凋是一种电解质，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献I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=一lgcH+①。中性水溶液在常温下，氢离子浓度为10-7mol/L，所以水的pH＝一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，酸溶潞_的pH值越小说明此酸电离出的氢离子越多，它的酸性越强。

在表8—1 中列有清洗中常用的各种无机酸、有机酸的结构和酸性。

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吲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，它们在酸中爿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，如果在金属表面由于发生了氧化作用生成了耐腐蚀的氧化覆盖膜时，酸对金属时的溶解作用会显著地受到抑制，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。下面分别对清洗过程中常用的无

机酸和有机酸的特点逐一介绍。

一、清洗中常用的无机酸

1．硫酸(H2S04)

①cH+为cH+/1(mol/L)，为无量纲的量。

表8-1 洗涤常用的主要酸类

名称化学分子式cH+=0.1mol/L时pH值

无机酸硫酸

盐酸

硝酸

磷酸

氢氟酸

铬酸

H2SO4

HCI

HNO3

H3PO4

HF

H2CrO4

c(1/2H2SO4) 0.95

c(HCI) 1.05

c(1/3H3PO4) 1.55

c(HF) 2.30

有机酸氨基磺酸

草酸

酒石酸

柠檬酸

甲酸

NH2HSO3

COOH

COOH

HOOC·CHOH·CHOH·COOH

HOOC·CH2COH·COOH·CH2COOH

HCOOH

c(NH2HSO3) 1.20

c(1/2H2C2O4) 1.30

c(1/2H6C4O6) 2.00

c(1/3H8C6O7) 2.10

c(H2CO2) 2.39

c(H6C3O3) 2.43

乳酸

羚基乙酸醋酸

葡萄糖酸丁二酸苹果酸CH3CHOHCOOH

HOCH2COOH

CH3COOH

HOCH2(CHOH)4COOH

HOOCCH2CH2COOH

HOOCCH2CHOHCOOH

c(H4C2O3) 2.70

c(H4C2O2) 2.90

①表示c(1/2H2S04)＝0.1mol/L余同。

硫酸是三氧化硫的水合物，是一种五色粘稠的液体，把三氧化硫溶于100%(质量)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%(质量)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生成的盐类有许多是水溶性较低的，比如用硫酸去除含钙盐的锅炉污垢时，由于与硫酸反应生成水溶性差的硫酸钙，所以去垢效果不好。相反改用盐酸处理，由于生成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)。

稀硫酸容易与钢铁反应并产生氢气，常温下，60%(质量)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%(质量)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。

铝：易溶于10%(质量)的硫酸中，但对80%(质量)以上的硫酸有耐蚀性。

锌、镁：易溶于各种浓度的硫酸中。

锡：对稀硫酸才有耐蚀性。

镍：常温下，对80%(质量)以下的硫酸有耐蚀性。

铬：可被浓硫酸氧化生成钝化膜，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生成耐蚀的氧化膜而钝化，但在加热情况下会被腐

蚀。

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，通常是将95%～98%浓度的浓硫酸棚日释后使用的。稀释硫酸会产生大量的热：因此应将浓硫酸缓慢地加入水中，并且下边加酸早溷边搅拌使热量及时散去，防止溅出。切记稀释的顺序不能颠倒，千万不能把水加入浓硫酸担涸当把少量水加入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液的飞溅对人造删伤害。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，适合清洗削些特殊金属设备。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i巢禹I般用5%～15%浓度的硫酸作清洗液时，可以加热到50～60℃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爿要慢一些。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。佣划硫酸清洗含有CaSO4沉积的设备表面时，酸洗后表面状态不理想。另一大问题是硫酸清洗金爿属，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、性盯^变坏的现象。

工业上利用硫酸进行清洗时通常加入非离子表面活性剂配合以提高其除锈能力。硫酸中g加入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入一定量缓蚀剂+表8—2硫酸酸洗液及缓蚀剂。

表8—2 硫酸酸洗液及缓蚀剂使用条件