表面活性剂在化学清洗中的应用及研究进展

第21卷第4期清　洗　世　界V ol

121　N o 142005年4月Cleaning World April 2005

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　2005年第4期

・专论与综述・

表面活性剂在化学清洗中的

应用及研究进展

马红梅　朱志良

(同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化重点实验室,上海200092)

摘　要　综述了表面活性剂在化学清洗中的作用原理、应用及研究现状,并分析了

其中存在的问题。指出了合成可生物降解的绿色表面活性剂及开发表面活性剂的绿色合成工艺是今后发展的重要方向。关键词　表面活性剂　化学清洗　绿色合成工艺　生物降解中图分类号　TQ649 文献标识码　B

R esearch progress and application of surfactants

in chemical cleaning

M A Hon gmei ,Z H U Zhili an g

(State Key Laboratory of Pollution Cont rol and Resource Reuse ,

Tongji U niversity ,Shanghai 200092)

Abstract The p rinciple and t he research p rogress of t he surfactant s in t he field of chemical cleaning were reviewed.Some existed problems and suggestions were briefly discussed.It was pointed out t hat t he application of bio -degradable environmental be 2nign surfactant should be paid more attention.Developing t he green synt hesis process of surfactant s is one of t he most important ways to solve t he pollution problems of chemi 2cal cleaning.

Keywords surfactant ;chemical cleaning ;green process ;bio -degradable

在工业生产过程中,生产工艺的设备和管线中会产生各种各样的污垢,如结焦、油污垢、水垢、沉积物、腐蚀性的污垢等,这些污垢通常会导致设备和管线失效、装置系统生产效率下降、能耗增加等,严重时甚至发生安全事故。近年来,随着新型合成工业的迅猛发展,新型的工业污垢也不断涌现,而且其分子结构组成日趋复杂;另外,工业污垢和不同洗涤对象之

收稿日期:2005-02-28

作者简介:马红梅(1976-),女,同济大学环境科学与工程学院博士研究生。

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间的粘结机理和粘结形态,也往往取决于污垢种类及被清洗对象的结构组成和表面物化性质。出于环境保护的需要,目前对化学药剂的可生物降解性及无毒无害性要求日益提高,因此,对化学清洗技术不断提出了新的挑战。

化学清洗是一门综合技术,涉及到污垢形成和性能的研究、清洗剂及助剂的选择配制、缓蚀剂的选用、清洗工艺技术、清洗设备的研制和利用、清洗过程检测技术以及废液处理等等。其中,清洗剂的选择是决定清洗工作成败关键的一环,它直接影响设备的清洗效果、除垢率、腐蚀率及经济效益等。清洗剂主要由清洗主剂、缓蚀剂、表面活性剂三大组分构成。表面活性剂由于其分子结构中同时具有亲水基和疏水基部分,在化学清洗中起着吸附、渗透、乳化、溶解、洗涤等作用,其在化学清洗中不仅仅作为辅助剂,而且可以作为主要组分而得到广泛重视,尤其在酸洗、碱洗、缓蚀、除油、杀生等清洗过程中已经发挥出越来越大的作用。国内外对表面活性剂在化学清洗中的应用进行了大量的研究[1～8],本文将对表面活性剂在化学清洗中的应用现状及进展作一简要的评述。

1　表面活性剂概述

表面活性剂是指能显著降低液体的表面张力和液液界面张力的物质。它们的分子都由极性的亲水基和非极性的憎水基两部分组成。亲水部分常见的为羧基、硫酸酯、磺酸基、胺基、季铵基、羟基等,憎水部分则为长链烷烃和芳烃为代表的基团。由于它们具有既亲水又亲油的“两亲”性质,因而在化学清洗时可使清洗溶液表面性质改变,使其具有较低的表面

张力,较好的润湿性与起泡性。根据表面活性部分所带电荷的不同可将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、非离子型与两性型四大类。

　2　表面活性剂在化学清洗剂中的作

用机理

清洗主剂、缓蚀剂、表面活性剂是构成化学清洗溶液的三大组成部分,表面活性剂特殊的化学结构,决定了表面活性剂溶解在液体溶液中后,使得溶液的表面张力大大降低,提高了溶液的润湿能力。特别当溶液中表面活性剂的浓度达到临界胶束CMC 浓度时,溶液的表面张力、渗透压、粘度、光学性质等都有显著变化。表面活性剂在化学清洗过程中的润湿、渗透、分散、乳化、增溶作用起到事半功倍的效果。概括起来,化学清洗中表面活性剂主要有两种作用[9],一是利用胶束的溶解作用提高难溶性有机污染物的表观浓度,即增溶作用;二是由于表面活性剂具有两亲基团,能吸附或富集在油相与水相的界面上,使界面张力降低。

　3　表面活性剂在化学清洗剂中的应

用

在选择表面活性剂时,应特别注意清洗剂、缓蚀剂、表面活性剂各组分的性质及其相互作用的匹配性。

3.1　在缓蚀剂中的应用

表面活性剂是能对缓蚀过程产生显著作用的添加剂,能增加润湿性、分散性与发泡性,促进酸洗液同垢、锈的接触,以及改变酸洗后基体金属表面状态,从而提高酸洗质量。有的表面活性剂还具有一定的缓蚀性能,能得到比使用单一缓蚀组分更好的效果。在缓蚀剂配