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不管是廢水處理還是循環(huán)水處理,都要在水中加入各類的化學藥劑,也稱水處理清洗劑。清洗劑有的是直接作用于水處理,有的是清洗助劑,主劑有各類無機酸、堿洗藥劑等。而清洗助劑主要有不含磷的緩蝕劑、還原劑、加速藥劑等。具體的細分比較多,具體可以參照下表中的明細:
一、無機清洗劑
綜上所述,無機酸用于清洗劑既有優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)物有較大的溶解度。優(yōu)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(fā)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(yōu)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DuPont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。
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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(wěn)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(yōu)點是產(chǎn)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(yōu)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(fā)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(wěn)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(yōu)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(yōu)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膜,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(yōu)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。
?、扑釢舛鹊挠绊懀蝴}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。
?、菧囟鹊挠绊懀核崛芤和ǔT谳^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。
?、惹逑磿r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。
?、裳趸噪x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。
?、税殡S水垢溶解產(chǎn)生的氣體影響:水垢包括硫化物和硫酸鹽,在清洗時會產(chǎn)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。
循環(huán)水處理藥劑常用的緩蝕劑、阻垢劑等同,夏天的時候,循環(huán)水出現(xiàn)各種問題,如果不加入清洗助劑,可能造成設備的腐蝕,影響整個企業(yè)生產(chǎn)工藝流程。水處理清洗劑是藥劑的特別說法,企業(yè)要選購清洗藥劑時要避免藥劑對水質二次污染。安峰環(huán)保在水處理清洗劑中使用無磷藥劑,此款藥劑獲得國家專利證書,并獲得廣大用戶的極力認可。