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水處理清洗劑該知道的都在這里了!

來源:本站 時間:2021-03-04 點擊數:

應用于水處理中化學清洗的各種類型的化學品稱為水處理清洗劑。目前常用的清洗劑類型主要分為清洗主劑和清洗助劑兩大類。清洗主劑中可分為:無機酸、有機酸、螯合劑、堿洗劑等。清洗助劑中則有緩蝕劑、還原劑、銅溶解劑、溶解加速劑、潤濕劑等,詳見下表:

一、無機清洗劑

綜上所述,無機酸用于清洗劑既有優點也有缺點,鹽酸是最常用的無機酸, 因為它對無機物和水垢的溶解能力強,容易儲存而且價格低廉。

二、有機酸和螯合劑

當清洗對象的結構復雜。清洗劑的排放有困難或由于氯離子殘留使結構材料容易產生應力腐蝕開裂時,一般不采用無機酸,而采用有機酸,或者螯合劑。

1. 檸檬酸

檸檬酸與其他有機酸比較時,它與水垢的反應產物有較大的溶解度。優點是即使在堿性溶液中它也不會與氫氧化鐵生成沉淀,因為它和鐵離子發生很強的反應生成絡合鹽。

檸檬酸的鐵鹽約在4900*10-6濃度時才趨向沉淀,要阻止它的沉淀,檸檬酸可以用氨通過中和作用生成檸檬酸銨。因為它和其他無機鹽如鹽酸等比較,溶解水垢的能力較弱,因此它通常加熱至80—100℃以增加它的溶解能力。

檸檬酸也可以是固體,而且沒有危險,容易儲存,因此通常作為清洗劑中的主劑,然而它也有應用的局限性,因為它和鈣鹽的溶解度低。

2. 羥基醋酸和甲酸

羥基醋酸和甲酸與氧化鐵的反應性能相當或優于與檸檬酸的反應性能,因為他們具有低的分解溫度,而且分解后即有殘留也是無害的。他們用于清洗的溫度較高(約80—100℃),這是由于他們和檸檬酸相像,它們與水垢的反應比無機酸弱。它們在堿性溶液中與鐵不生成絡合鹽,它們常與其他有機酸一起使用。羥基醋酸和甲酸的混合液的清洗首先是Du Pont公司在1963年報道。

3. 馬來酸

馬來酸和其他有機酸相比,對氧化鐵的溶解能力比檸檬酸差,但它可以在堿性溶液中和鐵離子生成絡合鹽,在日本,1970年應用它作為清洗劑。

4. 草酸

草酸與其他有機酸相對于氧化鐵也有很強的溶解能力,但它可以用于較低的溫度(約60℃),然而用于清洗時,由于生成的鹽如草酸鐵和草酸鈣等的溶解度低而可以生成沉淀物。

5. 葡萄糖酸

葡萄糖酸是弱酸,無毒性,可與鐵、銅、鈣金屬等螯合,由于葡萄糖酸可以在堿性溶液中溶解鐵銹,因此通常用于金屬電鍍或涂裝的預處理劑。

6. EDTA

EDTA(乙二胺四乙酸)可以在很廣的pH范圍內與多種金屬生成穩定的絡合物,因此它可以在廣泛的pH值范圍內作為清洗劑,但是它的費用高于其他的有機酸,這種清洗的優點是產生的廢液量少,EDTA可以在150℃下應用,因為它的熱分解溫度為155℃,因此它的優點是清洗時可用于鍋爐燃燒管的直接加熱。

三、堿洗劑

1. 氨

當水垢含有大量銅時,可以用氨來清洗,因為它可以和銅生成絡合物,而且在溶劑中含有氧化劑時,對銅有很強的溶解能力,但由于它的揮發性,因此在高溫(大于60℃)使用存在困難。

2. 氫氧化鈉

氫氧化鈉可以用來溶解硅,也可以用來溶解植物油和脂肪。

3. 碳酸鈉

碳酸鈉的作用是將酸不溶解的硫酸鈣等水垢轉變成可溶解的碳酸鈣,它也可與氫氧化鈉一起使用。在清洗中它和硬度組分螯合而阻止不溶解的金屬皂生成。它也可用來控制清洗液的pH值,并由于它的緩沖作用而穩定清洗效果。

四、清洗助劑

由于在清洗中應用的化學品有它的優點和缺點,而且要面向某些不同的水垢,所以許多清洗助劑可以用來彌補清洗主劑的缺點,強化他們的優點以改進清洗效果。

在化學清洗實踐中,選擇清洗劑是十分重要的。

1. 酸抑制劑

酸抑制劑是一種可以降低材料腐蝕的物質,有許多化合物可以少量加入酸洗溶液中作為抑制劑。

1.1 抑制劑的作用機理

有機緩蝕劑是一類大分子量的有機化合物,一般屬于吸附類型的抑制劑,有機的抑制劑一般包括兩個基團:一是極性基團,可以吸附金屬;二是有機基團,則有憎水的性質,由于抑制劑中的極性基團可以吸附在金屬表面并形成保護,因而可以抑制由于酸洗液引起的金屬腐蝕。

1.2 抑制劑的選擇

沒有萬能的抑制劑,因此優化的抑制劑應進行選擇,以鹽酸為例可以解釋抑制劑的各種要素。

⑴抑制劑的劑量:隨著抑制劑投加量增加到某種程度,防腐的效果也隨之增加,如進一步再增加劑量,它的效果就小了。因此應了解投加劑量與腐蝕抑制兩者之間的關系。

⑵酸濃度的影響:鹽酸清洗通常采用5%—10%的鹽酸濃度,因為酸的濃度超過這個范圍緩蝕劑就不大有效。但當溶液濃度為15%時要求緩蝕劑仍然有效。

⑶溫度的影響:酸溶液通常在較高溫度下進行,但鹽酸溫度≥70℃時會引起一支腐蝕的困難。緩蝕劑使用的最高溫度必須選擇最合適的緩蝕劑。

⑷清洗時間(周期)的影響:某些水垢要求長時間的清洗,因此緩蝕劑必須在整個清洗過

程保持有效。

⑸氧化性離子的影響:氧化性離子如亞鐵離子可以大幅度降低緩蝕劑的效果。這是由于氧化性離子的腐蝕機理和酸不同。

⑹流速的影響:通常情況下,較高的酸洗劑的流速可使水垢去除效果較好。

⑺伴隨水垢溶解產生的氣體影響:水垢包括硫化物和硫酸鹽,在清洗時會產生硫化氫等氣體,這些氣體可以導致某些緩蝕劑抑制腐蝕能力的降低,或直接侵蝕鋼鐵表面。

2. 還原劑

水垢中的各種金屬離子會溶解進入酸洗溶液,氧化性離子如亞鐵或亞銅離子,和鐵離子的反應如下所示:

2Fe3++Fe→3Fe2+

Cu2++Fe→Fe2++Cu

在酸洗溶液中氧化性離子的存在將加速基體金屬的腐蝕,而還原劑可用來降低氧化性離子和它引起的害處。

當不用還原劑時,隨著鐵離子的濃度增高可以引起腐蝕,當添加還原劑后,鋼的腐蝕率與鐵離子濃度影響就變小了。

3. 銅溶解加速劑

添加銅溶解螯合劑來改進酸洗液中出去銅的效果。

4. 硅溶解加速劑

硅除了溶解于氫氟酸中以外基本不溶解于任何酸中,因此在酸洗時需加入硅溶解加速劑以除去硅。

5. 脫脂劑和潤濕劑

油和脂在酸溶液中與水是不相溶的,而在堿溶液中則可以溶。

表面活性劑可作為潤濕劑來加速酸和堿中的乳化,也可用來加速清洗劑滲透到致密的硬垢中。

五、清洗劑的配方及應用

實際應用時需根據不同的清洗目的采用不同的清洗劑配方,即一般不是采用單一的清洗劑,而是若干種清洗劑組分按照不同的濃度組合起來,并有不同的使用條件,如清洗的溫度、清洗的時間等,才能發揮這種清洗劑的良好效果,如下表所示。

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