磷酸与烷基醇酰胺对油污污垢的清洗作用

2005年6月

第26卷第3期

湛江师范学院学报

JOURNA L OF ZH AN J I ANG NORM A L C O LLEGE

Jun1,2005

Vol126　No13

磷酸与烷基醇酰胺对油污污垢的清洗作用

梁小强

(广东轻工业集团有限公司)

中图分类号:O174.12 文献标识码:A 文章编号:1006-4702(2005)03-0142-03

底直径Φ4.5m,小圆直径Φ2m锥体高4.5m,锥体壁厚10mm,每个灌体重达8t的油罐,在制造过程中灌体表面吸附了大量的污垢和锈迹.配制出去除灌体表面污垢的配剂,使污垢和锈迹得到有效快速地去除.该配剂在使用过程中对污垢具有高效、快速、安全、可靠的性能.

1　污垢形成的原因和结合形态

1.1　污垢的主要成分

该灌体是一个锥形体,锥体外有加强板和加热辅助件等组件,在制造过程中需经过多道不同工序,采用多种设备加工零部件制造.由于这些制件所需的工艺和制造的条件不同,各自所经过的环节和吸附上的污垢种类也有所不同,主要是油污(矿物油、动植物油和润滑油)、灰尘和锈迹等氧化物.

1.2　污垢与灌体表面的结合形态

污垢分子与灌体表面分子间,依靠分子间的作用力(如范德华力、氢键作用、共价键作用力)吸附在灌体表面,以薄膜状态存在于灌体表面;部分污垢粒子靠静电吸引力吸附于灌体表面,由于表面存在带有正电荷的金属阳离子,靠金属阳离子的中间作用,污垢粒子也会依靠静电引力而吸附于灌体表面;污垢在灌体表面形成变质层,有些受损的灌体表面,由于失去表面保护层的作用,受损表面在与空气接触过程中发生化学反应,形成一层氧化物.

2　清洗油污的机理

灌体表面上的污垢主要是油性污垢,1937年阿达姆(adam)关于清洗作用发表了重要的“R ou2 ing up”概念,亦即T-roumg方程式:

r ws=r wl.cosθ+r ls

式中r

ws

—水(表面活性剂水溶液)和固体(如金属表面)的界面张力;

r wl—水和油的界面和力;

r ls—油和固体的界面张力;

θ—表面活性剂水溶液中,油和金属表面的接触角.

从金属表面洗除污垢来看,接触角θ越大,接近或达到180°为最易清洗,见图1R ouing up 概念模型中的(a ),如果接触角θ逐渐变小,即按图中(b ),(c ),(d )的顺序变化,则清洗愈来愈难

.

图1　R ouing UP 概念模型

图2中油滴的不同状态与各个界面的界面张力有关

.图2　界面张力和脱除油污的关系示意

在图2中,在X 点上存在着r ws 、r wl 和r ls 三种界面张力,r ws (水和金属的界面张力)是延着金属表面向左方的界面张力,F 是r wl (水和油的界面张力)在金属表面x 点上的分力,向右方的力是F +r ls (油和金属的界面张力).

cos

θ=F r wl F =r wl cos θ因而向左方的力应为 F =r wl cos θ+r ls

可从3种力关系判断油滴的状况。当r wl >r wl cos θ+r ls 时,即向左方的力大于向右方的力时、θ角变小(θ在0～180°之间),cos θ值大,油污不易脱落,当r ws

于向右方力时、

θ角变大,油污比较容易脱离.由T ・ronmg 方程式可看出,r ws 愈小,愈有利于油污的脱除。选用表面活性剂和金属的界面张力较低的表面活性剂,而且愈低愈好.通过表面活性剂的润湿力和渗透力把灌体表面的油污润湿,使油污松软,最后疏解开.

3　清洗剂的配制与清洗工艺规程

3.1　清洗剂的配制

灌体表面清洗的主要作用是使污垢脱离金属表面,并防止再吸附于金属表面上.而防氧化的机理主要是加强受损层吸附作用,在其表面形成密集的吸附膜,以隔绝一切腐蚀介质.根据灌体表面污垢的种类和理化性质及表面活性剂对油污的清洗机理等因素,有针对性地进行清洗剂的配制.

磷酸(H 2PO 4):85%～95%浓磷酸是无色粘稠液体,密度1.70g Πcm 3,酸性比硫酸、硝酸、盐酸弱,75℃时,它的三级电离常数分别为7.52×10-8,6.23×10-8,2.2×10-3,属于中等强度的无机

341第3期 梁小强:磷酸与烷基醇酰胺对油污污垢的清洗作用

441湛江师范学院学报(自然科学) 第26卷

酸.磷酸为难挥发酸,不会增加酸洗现场的酸雾,操作比较安全可靠,磷酸的酸性对较弱,对金属基体的腐蚀较小,而且在金属表面生成的磷酸盐难溶于水,形成有保护性的磷化膜,因此,用磷酸清洗后金属表面有一定的抗大气腐蚀能力.

磷酸在清洗过程中,能把陈旧的、坚硬的、牢固附着于金属表面的无机盐垢溶解,并生成难溶解的新盐.但是,在短时间内快速生成的盐是分散的,容易随清洗液附着表面脱落.同时,磷酸也对各种油垢具有一定的分解和溶解作用.

烷基醇酰胺的性质

烷基醇酰胺的结构成为:

C11H23O

CH2CH2OH

C N

CH2CH2OH

它是一种正离子型表面活性剂,在酸性介质中稳定,它能使很多表面活性剂水溶液变稠而提高黏度.它能形成稳定泡沫而提高清洗的去污携污能力,对油脂和矿物油的脱除力强,并有抑制钢缺生锈的功能,有短期防锈作用.

配方:磷酸(85%),(7～9)%;烷基醇酰胺,(3～4)%;其余为水.

3.2　清洗的工艺与规程

采用涂刷清洗法,清洗的工艺流程为:酸洗(磷酸+烷基醇酰胺)→漂洗(清水冲洗)→验收,清洗温度为常温;时间为(5～6)min.

首先是将配制好的清洗液均匀涂刷在灌体的表面,使灌体表面的污垢完全被清洗液润湿,垢迹较重的地方多涂刷几次;其次将已润湿了灌体表面的污垢,在清洗液的有效成份作用下,逐步松软,并不断地和各种油污转换.其它的无机垢即生成相应的新盐被清洗液脱落下来,因为清洗液中的有效成份使污垢“卷缩”、

“分散”起来,污后由原来的平铺灌体表面而卷缩成小球状或生成新盐,并逐步脱离灌体表面.

清洗液涂刷在灌体表面与污垢作用(5～6)min后,用含砂纤维布在灌体表面来回刷洗,把那些结合较紧密,又难于脱落的污垢在外力的作用力,疏松脱落灌体表面,同时油垢被乳化成OΠW 型的乳液.灌体表面污垢经处力刷洗后,表面的污场已经全部松软和脱落,此时要用pH≈7的清水冲洗灌体表面,冲洗的清水要有一定的水压和流速,以保证灌体表面脱落的污垢、清洗液等残留物被彻底冲走,直到灌体表面的pH≈7或接近冲洗水的pH值为止(用pH试纸测试).

经清水冲洗干净的灌体,经风干后灌体表面应没有任何垢迹,同时保持灌体不锈钢金属光泽,并且色泽均匀一致.

4　清洗效果

灌体表面经过磷酸与烷基醇酰胺清洗液清洗后,灌体表面无有任何污迹,金属色泽均一,保持原本的金属色泽;受损表面凉干后没有出现锈迹和锈点,克服了使用硝酸+氢氧酸清洗的表面经风干后会出现锈迹和锈点的缺点,同时缝隙和凹陷的地方也没有出现水迹和锈迹;整个操作过程安全可靠,没有酸雾的形成,且去污速度快,效率高,对人体没有任何伤害.