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清洗剂

    清洗剂是一个很大的范畴,种类繁多,包括无机清洗和有机清洗两大类.有机清洗剂与无机清洗剂的区别简单地说,有机清洗剂就是含碳的化合物制成的清洗剂,无机清诜剂就是不含碳的化合物制成的清洗剂,因此它们属于无机物。清洗剂的分类方法也很多,各国都不尽相同,我们通常分成水系,半水系、非水系清洗剂三大类。 

    定义

清洗剂(水基型)

由表面活性剂(如烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠)和各种助剂(如三聚磷酸钠)、辅助剂配制成的,在洗涤物体表面上的污垢时,能降低水溶液的表面张力,提高去污效果的物质。按产品外观形态分为固体洗涤剂、液体洗涤剂。固体洗涤剂产量最大,习惯上称洗衣粉,包括细粉状、颗粒状和空心颗粒状等。还有介于二者之间的膏状洗涤剂,也称洗衣膏。各类合成洗涤剂有不同的生产工艺,其中以固体洗涤剂最为复杂。世界各国普遍生产空心颗粒状固体洗涤剂,采用高塔喷雾干燥法,其主要工序有料浆制备、喷雾干燥、风送老化和包装。液体洗涤剂制造简便,只需将表面活性剂、助剂和其他添加剂,以及经处理的水,送入混合机进行混合即可。

清洗剂(半水基型)

由细颗粒状弱碱性吸附各种助剂合成的药剂的新型清洗剂产品,采用天然介面活性磨粒为原料,配合多种活性剂及杀菌剂、抛光剂、进口参透剂以及独特光亮因子等环保技术高科技配制而成的,是一种多功能、高效的综合性环保清洗护理产品。是现代新型的去污产品,去污效果独特,用途广,对人体皮肤没有副作用。由活性磨粒为助与磨粒里含有独特的清洁药剂配合清洗时带有轻微软摩擦更能快速彻底清除各类严重的顽固污垢污染。灰垢、重油污垢、水泥垢、填缝剂垢、金属划痕、锈垢、胶粘质、茶渍、饮品渍、胶锤印、皮鞋划痕、顽固蜡渍、铝痕、木痕、方格痕、水印、鞋印、墨水印等污垢,环保,不损砖面,不伤手。

清洗剂(溶剂型)

由烃类溶剂、卤代烃溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酚类溶剂、混合溶剂组成。

    分类

清洗剂按用途可分为工业用清洗剂与民用清洗剂。

工业清洗剂有除油清洗剂,除蜡清洗剂,液晶清洗剂,冷脱(常温清洗),除锈清洗剂,铝酸脱等品种较多。

民用清洗剂有洗衣粉,洗手液,肥皂,洗洁精、全能清洗剂等。

清洗剂按溶剂的不同可分为水基清洗剂有机溶剂清洗剂。

水基清洗剂就是溶剂为水,如除油清洗剂,洗洁精,洗衣粉等。

有机溶剂清洗剂溶剂为有机溶剂,如三氯乙烯,丙酮(指甲水),天那水,开油水,白电油等。

水基型

水是最重要的清洗剂,有着其它任何清洗剂无法替代的作用和地位。普通的水很容易从自然界中得到,水有很强的溶解力和分散力。但是水的表面张力大,在使用中需要添加表面活性剂,以减小表面张力,增加表面湿润性。在一般工业清洗中,酸,碱和水的配合比较常见,有些金属用水洗要加入防锈剂;在精密和超精密工业清洗中。大部分要求将水制成纯净水。通常以电阻率来衡量水纯度。半导体工业要求在18MΩ/cm以上。而TN型液晶生产10MΩ/cm就可以了,还有一些行业对细菌含量要求很严。

近几年,中国部分地区严重缺水,对清洗用水提出了挑战。有的城市已经严禁用普通水洗车,而只能使用回收的中水,或者雾化水的节水设备。在精密工业清洗中,制备纯水费用昂贵。水洗必然要加热和烘干,增加很多漂洗工位。耗能大,运行成本通常比溶剂洗要高;另外,以往大量的含有化学活性剂和污垢的废水未经处理就直接排放。有些还挟带了毒性很大的重金属,严重地污染了环境,必须增加污水处理设施。

半水基型

半水基型清洗剂也叫准水基型清洗剂,是由高沸点溶剂及活性剂等组成如醇类,有机烃类等。通常含有5%20%的水分,一般不易燃烧,但加温清洗时水含量控制不当,可能产生燃烧现象。半水基型清洗与溶剂洗有一些不同,它的清洗原理是剥离去除,而不是溶解。为了防止已经剥落的油污再附到被清洗物上,清洗液要连续地循环,并增加油水分离器。半水洗通常清洗效果很好,但运行成本较高,废液不能再生回收,重复使用,含COD(化学耗氧量)较高,需要进行废水处理。

溶剂型

溶剂型清洗剂是指不溶于水的有机溶剂。精密工业清洗使用的非水系清洗剂主要是烃类(石油类)、氯代烃、氟代烃、溴代烃、醇类、有机硅油萜烯等有机溶剂。

衡量溶剂的主要指标有KB值(贝壳松脂丁醇值)、AP(苯胺点)、SP溶解参数)、表面张力、密度、粘度沸点、闪点、暴露浓度等参数。KB值很高,也就是溶解力很强的溶剂,不一定是好的清洗剂。

一个好的精密工业清洗剂必须具备以下条件:

化学性能稳定,不易与被清洗物发生反应;

表面张力和粘度小,渗透力强;

沸点低,可以自行干燥;

没有闪点,不易燃;

KB值不应太高,避免与被清洗物相溶;

低毒性,使用安全;

ODS和低GWP值(全球变暖潜能值),环保。

如果不考虑上述第7条。最佳的清洗剂就是CFCTCA。它们的化学稳定性好,可以长期保存不变质;对绝大多数金属、塑料、漆均无作用,不会发生溶解现象,没有闪点,低毒,使用安全;表面张力小,渗透力强,清洗能力强;沸点低,蒸发速度快,清洗过的工件可以自行干燥,一般不需要烘干,因而被广泛应用在各种工业清洗中。但唯一的缺点就是破坏臭氧层,因而正在被逐步禁用。

虽然世界各国都开发了各式各样的替代品,世界上还没有找到一种能够和CFC相媲美的替代清洗剂,它们都存在这样那样的问题,正在使用的主要替代产品有:

烃类

只含有碳和氢两种元素的烃类溶剂,在日本也叫作碳化水素或碳氢溶剂。根据其分子结构的不同,已经开发了多种性能的产品,日本使用比较广泛。该类清洗剂的优点是:非ODS,对油污的洗净力强。渗透性好。无味或微臭,毒性小。废液处理容易。可再生利用,价廉;缺点是有一定的易燃易爆性,干燥慢,对清洗设备要求高,一次性投入大。比较理想的是采用真空清洗方式,降低其表面张力,提高清洗能力,最后再使用真空干燥。设备造价很高,操作比较复杂,效率相对较低。

氯代烃溶剂

使用的氯代烃清洗剂主要是三氯乙烯,二氯甲烷以及四氯乙烯。该类溶剂被广泛应用于清洗领域,主要是有以下优点和特征:

很低的ODP值(臭氧耗减潜能值。几乎不会破坏臭氧层;在一般条件下使用具有不燃性。没有火灾或爆炸的危险(二氯甲烷在长时间强烈光照下可能爆炸);对金属加工油。油脂等油污的溶解力大。对塑料和橡胶也可产生膨润或溶解:其粘度及表面张力小,渗透力强,可渗透狭小缝隙,彻底溶解清除附着污物;沸点低,蒸发热小,适合蒸汽清洗,清洗后可以自行干燥;废液可通过蒸馏分离,循环使用;可使用与CFCTCA相同或相近的清洗工艺和设备,操作简单,效率高,运行费用低;缺点是毒性较高,一般在空气中的含量限制在为50PPM以下;有些劳动保护条例对使用它有明文限制;一些欧洲国家限制进口和使用这类含氯清洗剂的产品。

溴代烃溶剂

最近几年。在美国,日本有溴系清洗剂面世。并在电子工业,航空工业。汽车工业,家电领域大量使用。溴系清洗剂的主要成分是高纯度的正溴丙烷NPB)。其性能可以与CFC-113TCA相媲美。主要技术参数与TCA几乎完全一样,湿润系数更好,对于金属零件的清洗能力更强。没有闪点,可以重复回收使用,运行成本很低。替代CFCTCA,工艺完全一致,几乎不需要更换设备。只需要调整一下蒸洗温度就可以了,也被称为是第三世界的替代清洗剂。溴系清洗剂的ODP 0.006,在大气中寿命为11天,几乎没有GWP值。关于毒性还有争论,联合国环境规划署(UNEP)已经组织进行了5年多的实验。实验结果与理论分析有很大差异。美国环保局在2002327日发布的政策中明确接受NPB作为溶剂用于清洗、气雾和胶粘剂。但是由于对其毒性尚无确切的数据,在使用中应当控制在空气中的暴露浓度。

同时,在压缩机和电真空领域,替代实验也已经完成,特别是通过了压缩机冷媒和润滑油的相溶性实验,开始在压缩机行业批量使用。电真空行业协会组织的实验也已经完成,结果完全可以满足要求。最终报告正在完成之中。

在中国生产HEP-2项目已经正式得到联合国多边基金的批准,国家环保总局正在组织有关单位在国际履约环保产业园内实施该项目,届时,HEP-2将成为中国ODS清洗剂的主要替代品。

助洗剂在体系中起着螯合、缓蚀、消泡、增溶、稳定、抗沉积等作用。

有机氟化物HCFCHFOHFEPFC)

替代CFC-11 3的氟系清洗剂主要有HCFC(含氢氟氯化碳)、HFC(含氢碳氟化物)、HFE(氢氟醚)、PFC(全氟化碳)等。其中HFCHFEPFC本身不具有清洗力,需要和其它化合物组合后才能使用。该类清洗剂具有与CFC-113接近的清洗性能,稳定。低毒。不燃。安全可靠,但是通常价格昂贵。HCFC对臭氧层有一定的影响,大量使用的有HCFC-141BHCFC-225。属于过渡性替代品,最终还要被禁用;HFCHFE类清洗剂过于稳定。在大气中的寿命高达数千年甚至几万年。是非常厉害的温室气体。在<京都议定书>;正式生效以后,可能也要被限制使用。

天然有机物(植物系)

从植物中提取的烃类有机物品种很多,使用较多的主要有松节油和柠檬油。松节油是一种比较有代表性的植物系烃类溶剂。存在于天然的松脂中。将松脂蒸馏,馏出物就是松节油,固体剩余物就是松香。主要成分是和蒎烯,其溶解能力介于石油醚和苯之间。沸点和燃点较高,使用安全性较好。

柠檬油是由柑橘。柚子。柠檬类水果皮中蒸馏提炼得到的一种烃类溶剂。主要化学成分是叫苎烯(甲基丙烯基环己烯)的单环萜烯,组分很复杂。沸点为1 75.5—1 76,物理性能与松节油相似,具有柑橘(柠檬)水果香味。柠檬油本身不溶于水。添加活性剂后与水任意比例混配。它的去油脱污能力很强。在美国应用很广泛。包括机械加工。车辆维修去油污清洗,保龄球道的清洗,油罐清洗。电子部件清洗等。特别是它来自纯天然水果,被美国FDA认定可以作为食品添加剂。不用担心残留,并被证明具有杀菌作用,被应用到食品加工机械。餐具的清洗。啤酒罐的清洗等直接与饮食相关的领域,在民用和家庭清洗领域也具备良好的应用前景。

柑橘油对油脂的相溶性很强,通过棉纱过滤,可以将油污分离。重复使用。废液可以生物降解,不会造成污染,环保费用低。缺点是去油和溶解能力太强。直接接触皮肤会造成皮肤脱油干燥;不能直接清洗有漆的物件和很多种塑料、橡胶,容易造成油漆脱落和溶解。日本曾经用该类溶剂融化一次性餐具盒和包装用泡沫塑料,也就是白色垃圾,溶解力很强。

中国有关单位已经开始植物系清洗剂的研究和应用。国内公司从1998年开始,从美国引进柑橘油清洗剂和相关的清洗技术,并开发生产了配套的专业清洗设备。在机械加工等领域进行了推广应用。

用于工业污垢清洗的化学制剂,一般应满足下述的技术要求。用于不同的清洗目的与清洗对象的清洗剂,对于这些要求可以有所侧重或取舍。

清洗污垢的速度快,溶垢彻底。清洗剂自身对污垢有很强的反应、分散或溶解清除能力,在有限的工期内,可较彻底地除去污垢。

对清洗对象的损伤应在生产许可的限度内,对金属可能造成的腐蚀有相应的抑制措施。

清洗所用药剂便宜易得,并立足于国产化;清洗成本低,不造成过多的资源消耗。

清洗剂对生物与环境无毒或低毒,所生成的废气,废液与废渣,应能够被处理到符合国家相关法规的要求。

清洗条件温和,尽量不依赖于附力口的强化条件,如对温度、压力、机械能等不需要过高的要求。

清洗过程不在清洗对象表面残留下不溶物,不产生新污溃,不形成新的有害于后续工序的覆盖层,不影响产品的质量。

不产生影响清洗过程及现场卫生的泡沫和异味。

    对比

(一)金属腐蚀性

酸洗对锅炉、中央空调等热交换设备都产生不可避免的腐蚀性损伤,尤其是渗氢损伤,会使金属晶体组织受到破坏,严重时导致氢脆和氢致裂纹,对热交换设备的安全运行造成潜在的危险。

环保清洗剂采用的是可生物降解的生物酸,经过国家权威机构测试测得金属腐蚀率仅为国家标准的1/20,甚至低于金属在水中的腐蚀率,是酸洗时金属腐蚀率的百分之一,甚至清洗剂原液对皮肤都不产生损伤。

(二)清洗效果

酸洗过程中由于清洗人员惧怕酸腐蚀设备,造成设备损坏,因此每次都不敢长时间清洗,很容易造成清洗不彻底的情况,虽然取得了一定的清洗效果,但是很快又会产生水垢问题。

环保清洗剂除依靠自身无腐蚀的优势外,溶垢效率也非常高,每公斤原液可以清除4公斤水垢,而且大部分的清洗工作只需2-3小时即可完成,提高了清洗效率。

(三)毒性及环境影响

酸洗废液因其酸的腐蚀性和缓蚀剂分解造成的毒性对生物危害很大,严重污染环境,酸洗是有毒有害的高污染清洗。

主要成分采用先进的生物制剂所以可生物降解,且无毒害,无腐蚀,以及不易燃,如垢质中不含有害物质,清洗废液可以直接排放。

(四)清洗方法

酸洗对金属有腐蚀作用。操作人员必须经过严格的培训,如操作不当,容易造成设备的严重损坏,甚至报废。使用非常简单,2-3人在经过简单培训后使用一个开式循环泵和水桶装置就可以实现从设备底部循环到设备顶部的彻底清洗。