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H2SO4HCIHNO3H3PO4HFH2CrO4c(1/2H2SO4) 0.95c(HCI) 1.05c(1/3H3PO4) 1.55c(HF) 2.30有机酸氨基磺酸草酸酒石酸柠檬酸甲酸NH2HSO3COOHCOOHHOOC·CHOH·CHOH·COOHHOOC·CH2COH·COOH·CH2COOHHCOOHc(NH2HSO3) 1.20c(1/2H2C2O4) 1.30c(1/2H6C4O6) 2.00c(1/3H8C6O7) 2.10c(H2CO2) 2.39c(H6C3O3) 2.43乳酸羚基乙酸醋酸葡萄糖酸丁二酸苹果酸CH3CHOHCOOHHOCH2COOHCH3COOHHOCH2(CHOH)4COOHHOOCCH2CH2COOHHOOCCH2CHOHCOOHc(H4C2O3) 2.70c(H4C2O2) 2.90①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酸洗液/% 酸洗温度/℃缓蚀剂缓蚀剂加入量/%缓蚀效果/%H2SO4 5H2SO410～20 H2SO410 S2SO410S2SO415 20～8060～80656565苯胺和乌洛托品反应物BA-6二丁基硫脲、OP乌洛托品、KI（8:1）Lan-826Lan-8730.50.5+0.250.60.250.399～96高效9999。

91。

1343mm/a2．盐酸(HCl)盐酸是氯化氢气体的水溶液，15℃时氯化氢在水中溶解度最大可生成42.7%(质量)的盐酸。

市场上出售的浓盐酸37.2%(质量)。

盐酸与硫酸一样，是一种价格便宜的强酸，在清洗金属中应用很广泛。

它与硫酸不同老'处是盐酸为易挥发性酸，因此在40℃以上温度使用时，氯化氢气体会从盐酸溶液中挥发出来使用时产生困难。

盐酸与金属反应生成的氯化物水溶性大都很好，但盐酸与卤化物对金属都有腐蚀作用，在1使用时要引起注意。

盐酸对各种金属的腐蚀作用归纳如下。

镁、锌、铬、铁等金属：易被盐酸腐蚀。

铅：对20%(质量)以下的盐酸有一定耐蚀性。

锡和镍：在常温下对稀盐酸有一定耐蚀性，在氧化气氛中会慢慢被腐蚀。

18-8铬镍不锈钢：对许多化学药品有良好的耐蚀性，却会被盐酸腐蚀。

铜：只会在氧化条件下被盐酸腐蚀。

使用盐酸作清洗液时：一般使用％以下浓度并在常温下使用，尽量避免升温使用以防产生酸雾。

由于大多数氯化物都是易溶于水的，因而呈碱性的碳酸盐水垢，铁锈、铜锈、铝锈都可以很好地溶解在盐酸中。

盐酸价格便宜所以被广泛用于上述污垢的清洗中。

盐酸清洗液适用于碳钢、黄铜、紫铜及其他铜合金材料的设备清洗。

它对碳酸盐水垢和铁锈的清洗最有效而且经济，所以工业上广泛用’于清洗换热器，各种反应设备及锅炉。

盐酸中的氯离子既有促进金属腐蚀产物快速活化溶解的有利作用，又有导致钝性材料表面钝化膜局部破坏诱发小孔腐蚀的不利作用，而普通不锈钢，铝及其合金材料这些靠表面钝化膜保护才稳定的材料，一旦钝化膜破坏，材料就会发生严重腐蚀，而Cl-离子的存在往往是造成这些材料钝化膜破坏被腐蚀的重要因素，所以不能选盐酸作清洗不锈钢和铝材表面污垢的清洗液。

由于盐酸对钢铁等不少金属材料有强烈的腐蚀作用，因此在清洗中为保证设备不被腐蚀，在盐酸中要添加缓蚀剂。

表8—3为盐酸清洗液及缓蚀剂使用条件。

表8-3 盐酸洗液及缓蚀剂使用条件酸洗液/% 酸洗温度/℃缓蚀剂缓蚀剂加入量/%缓蚀效果/%HCl 5～15 HCl 5～15 HCl 10 HCl 16 HCl 15 HCl 10 HCl 15 HCl 89320～3020～30100～11050505060苯胺和乌洛托品反物（AB-5）乌洛托品苯胺甲醛反应物（沉-1D）乌洛托品+AB-5抚缓2#Lan-826SH-406Lan-8930.50.20.33+0.50.40.20.420.390～959598.7高效93.3599.4980.98mm/a3．石肖酸(HN03)工业上使用的浓硝酸是65％(质量)的水溶液。

它与硫酸、盐酸一起作为三种常用强酸而被广泛使用。

硝酸是一种易挥发、易分解的酸。

硝酸在光、热作用下或在某些化学物质作用下容易分解，并有二氧化氮和氧气放出：光或热4HNO3======2NO2↑十H20+O2↑因此硝酸在实验室中保存在密闭的棕色试剂瓶中。

在工厂中使用的硝酸也要在阴凉避光的条件下密闭保存。

硝酸分解时产生的初生态原子氧，有很强的氧化性，这是硝酸的重要特性，因此硝酸对贵金属(如金、铂)之外的许多其他金属都有广泛的溶解能力。

正因为硝酸的这个特点，在清洗去除金属表面污垢时，它既可以把有机污垢氧化分解去除，又可在某些金属表面形成致密的氧化膜保护金属不被腐蚀。

但应注意的是硝酸分解产生的棕红色二氧化氮气体有很强的毒性，使用时应十分注意安全，要在通风良好的环境中进行操作。