常见的水处理清洗剂

应用于水处理中化学清洗的各种类型的化学品称为水处理清洗剂。目前常用的清洗剂类型主要分为清洗主剂和清洗助剂两大类。清洗主剂中可分为：无机酸、有机酸、螯合剂、碱洗剂等。清洗助剂中则有缓蚀剂、还原剂、铜溶解剂、溶解加速剂、润湿剂等，详见下表：

一、无机清洗剂

综上所述，无机酸用于清洗剂既有优点也有缺点，盐酸是最常用的无机酸， 因为它对无机物和水垢的溶解能力强，容易储存而且价格低廉。

二、有机酸和螯合剂

当清洗对象的结构复杂。清洗剂的排放有困难或由于氯离子残留使结构材料容易产生应力腐蚀开裂时，一般不采用无机酸，而采用有机酸，或者螯合剂。

1. 柠檬酸

柠檬酸与其他有机酸比较时，它与水垢的反应产物有较大的溶解度。优点是即使在碱性溶液中它也不会与氢氧化铁生成沉淀，因为它和铁离子发生很强的反应生成络合盐。

柠檬酸的铁盐约在4900*10-6浓度时才趋向沉淀，要阻止它的沉淀，柠檬酸可以用氨通过中和作用生成柠檬酸铵。因为它和其他无机盐如盐酸等比较，溶解水垢的能力较弱，因此它通常加热至80—100℃以增加它的溶解能力。

柠檬酸也可以是固体，而且没有危险，容易储存，因此通常作为清洗剂中的主剂，然而它也有应用的局限性，因为它和钙盐的溶解度低。

2. 羟基醋酸和甲酸

羟基醋酸和甲酸与氧化铁的反应性能相当或优于与柠檬酸的反应性能，因为他们具有低的分解温度，而且分解后即有残留也是无害的。他们用于清洗的温度较高(约80—100℃)，这是由于他们和柠檬酸相像，它们与水垢的反应比无机酸弱。它们在碱性溶液中与铁不生成络合盐，它们常与其他有机酸一起使用。羟基醋酸和甲酸的混合液的清洗首先是Du Pont公司在1963年报道。

3. 马来酸

马来酸和其他有机酸相比，对氧化铁的溶解能力比柠檬酸差，但它可以在碱性溶液中和铁离子生成络合盐，在日本，1970年应用它作为清洗剂。

4. 草酸

草酸与其他有机酸相对于氧化铁也有很强的溶解能力，但它可以用于较低的温度(约60℃)，然而用于清洗时，由于生成的盐如草酸铁和草酸钙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，无毒性，可与铁、铜、钙金属等螯合，由于葡萄糖酸可以在碱性溶液中溶解铁锈，因此通常用于金属电镀或涂装的预处理剂。

6. EDTA

EDTA(乙二胺四乙酸)可以在很广的pH范围内与多种金属生成稳定的络合物，因此它可以在广泛的pH值范围内作为清洗剂，但是它的费用高于其他的有机酸，这种清洗的优点是产生的废液量少，EDTA可以在150℃下应用，因为它的热分解温度为155℃，因此它的优点是清洗时可用于锅炉燃烧管的直接加热。

三、碱洗剂

1. 氨

当水垢含有大量铜时，可以用氨来清洗，因为它可以和铜生成络合物，而且在溶剂中含有氧化剂时，对铜有很强的溶解能力，但由于它的挥发性，因此在高温(大于60℃)使用存在困难。

2. 氢氧化钠

氢氧化钠可以用来溶解硅，也可以用来溶解植物油和脂肪。

3. 碳酸钠

碳酸钠的作用是将酸不溶解的硫酸钙等水垢转变成可溶解的碳酸钙，它也可与氢氧化钠一起使用。在清洗中它和硬度组分螯合而阻止不溶解的金属皂生成。它也可用来控制清洗液的pH值，并由于它的缓冲作用而稳定清洗效果。

四、清洗助剂

由于在清洗中应用的化学品有它的优点和缺点，而且要面向某些不同的水垢，所以许多清洗助剂可以用来弥补清洗主剂的缺点，强化他们的优点以改进清洗效果。

在化学清洗实践中，选择清洗剂是十分重要的。

1. 酸抑制剂

酸抑制剂是一种可以降低材料腐蚀的物质，有许多化合物可以少量加入酸洗溶液中作为抑制剂。

1.1 抑制剂的作用机理

有机缓蚀剂是一类大分子量的有机化合物，一般属于吸附类型的抑制剂，有机的抑制剂一般包括两个基团：一是极性基团，可以吸附金属;二是有机基团，则有憎水的性质，由于抑制剂中的极性基团可以吸附在金属表面并形成保护膜，因而可以抑制由于酸洗液引起的金属腐蚀。

1.2 抑制剂的选择

没有万能的抑制剂，因此优化的抑制剂应进行选择，以盐酸为例可以解释抑制剂的各种要素。

⑴抑制剂的剂量：随着抑制剂投加量增加到某种程度，防腐的效果也随之增加，如进一步再增加剂量，它的效果就小了。因此应了解投加剂量与腐蚀抑制两者之间的关系。

⑵酸浓度的影响：盐酸清洗通常采用5%—10%的盐酸浓度，因为酸的浓度超过这个范围缓蚀剂就不大有效。但当溶液浓度为15%时要求缓蚀剂仍然有效。

⑶温度的影响：酸溶液通常在较高温度下进行，但盐酸温度≥70℃时会引起一支腐蚀的困难。缓蚀剂使用的最高温度必须选择最合适的缓蚀剂。

⑷清洗时间(周期)的影响：某些水垢要求长时间的清洗，因此缓蚀剂必须在整个清洗过

程保持有效。

⑸氧化性离子的影响：氧化性离子如亚铁离子可以大幅度降低缓蚀剂的效果。这是由于氧化性离子的腐蚀机理和酸不同。

⑹流速的影响：通常情况下，较高的酸洗剂的流速可使水垢去除效果较好。

⑺伴随水垢溶解产生的气体影响：水垢包括硫化物和硫酸盐，在清洗时会产生硫化氢等气体，这些气体可以导致某些缓蚀剂抑制腐蚀能力的降低，或直接侵蚀钢铁表面。

2. 还原剂

水垢中的各种金属离子会溶解进入酸洗溶液，氧化性离子如亚铁或亚铜离子，和铁离子的反应如下所示：

2Fe3++Fe→3Fe2+

Cu2++Fe→Fe2++Cu

在酸洗溶液中氧化性离子的存在将加速基体金属的腐蚀，而还原剂可用来降低氧化性离子和它引起的害处。

当不用还原剂时，随着铁离子的浓度增高可以引起腐蚀，当添加还原剂后，钢的腐蚀率与铁离子浓度影响就变小了。

3. 铜溶解加速剂

添加铜溶解螯合剂来改进酸洗液中出去铜的效果。

4. 硅溶解加速剂

硅除了溶解于氢氟酸中以外基本不溶解于任何酸中，因此在酸洗时需加入硅溶解加速剂以除去硅。

5. 脱脂剂和润湿剂

油和脂在酸溶液中与水是不相溶的，而在碱溶液中则可以溶。

表面活性剂可作为润湿剂来加速酸和碱中的乳化，也可用来加速清洗剂渗透到致密的硬垢中。

五、清洗剂的配方及应用

实际应用时需根据不同的清洗目的采用不同的清洗剂配方，即一般不是采用单一的清洗剂，而是若干种清洗剂组分按照不同的浓度组合起来，并有不同的使用条件，如清洗的温度、清洗的时间等，才能发挥这种清洗剂的良好效果，如下表所示。