家用水垢环保清洗剂配方.doc

家用环保型水垢水锈清洗剂的研究与应用李平，田红丽(银川能源学院 石油化工系，宁夏 银川 750105)摘要：以食品酸为主剂开发了水垢水锈清洗剂，通过大量实验和优化组合，筛选出适合家庭使用的环保型水垢水锈清洗剂，并最终确定了清洗剂的配方为柠檬酸三钠、冰乙酸、活性剂和EDTA，通过实际应用，发现该清洗剂对水垢和水锈都用良好的去除能力。关键词：水垢；水锈；食品酸；清洗剂中图分类号：TQ11收稿日期：2012-9-26基金项目：银川能源学院校级科研项目作者简介：李平（1983-）男,宁夏固原人（回族），研究生，主要从事工业催化究。文献标识码：A自来水中钙镁离子的存在导致在使用过程中产生水垢，而水垢又导致了一些列不利的影响。例如，平时家里的毛巾老化、热水器结垢、各种人类的结石病症、诱发心血管病、影响厨房卫生间瓷器的美观等。水垢同样也在严重影响着工业生产，尤其是锅炉和换热器，但是工业中采用的除垢剂大部分是无机强酸，虽然效果好，但是污染大、腐蚀性强，不适合家庭生活中使用。文献也报道了一些有机酸清洗剂，但是仍然摆脱不了强刺激、污染大的特点1-2。本实验主试剂均采用食品酸，经过组合制备的清洗剂具有对皮肤无刺激、无污染、使用方便等优点。1实验1.1 主要试剂和仪器 仪器： HH-1数显恒温水浴锅。试剂： 柠檬酸三钠、EDTA、十二烷基苯磺酸钠、草酸、冰醋酸、碳酸钙、硫酸镁，均为分析纯。1.2 清洗剂的制备 在200mL的烧杯中加入160mL去离子水，在恒温水浴锅内恒温在40，将称量好的主试剂、活性剂、助剂，pH值调节剂按比例依次加入，缓慢搅拌让其完全溶解，待溶解后在室温下备用。1.3清洗性能测试 用碳酸钙和硫酸镁的固体混合物来模拟水垢，称取一定量的水垢加入到清洗液中，搅拌，静止反应。2结果与讨论2.1主清洗剂的筛选 待选有机酸有：柠檬酸、甲酸、冰醋酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸和EDTA。 分别在200mL烧瓶盛入160mL去离子水，在40恒温下加入5g待选酸，溶解后，在室温下静止备用。分别加入0.2g碳酸钙和0.2g硫酸镁固体混合物，搅拌后静止反应。反应结束后过滤，滤渣在100干燥2h，除去水分，称量。结果见表1。表1 有机酸对水垢的溶解能力比较有机酸残余固体质量/g柠檬酸0.001冰醋酸0.010草酸0.140甲酸0.350EDTA0.240羟基乙酸0.370酒石酸0.360可见，柠檬酸、冰醋酸和草酸的对混合固体的溶解能力是最强的，其他均比较弱或者难溶，但是EDTA具有良好的络合能力，能防止二次沉淀，因此最终选择柠檬酸、冰醋酸、草酸和EDTA作为主清洗剂。从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离，虽然对水垢水锈具有良好的溶解能力，但是高浓度的柠檬酸对皮肤和金属都有腐蚀性，因此本实验选用其钠盐，性质温和对皮肤无刺激性，对金属的腐蚀性很弱。2.2 组合性能实验 以柠檬酸三钠和草酸为主剂分别添加相同量的醋酸和活性剂，来比较柠檬酸和草酸对水垢的溶解能力3。 试样1：恒温40，在160mL去离子水中加入柠檬酸三钠或者草酸5.0g，冰乙酸2g，溶解后，在室温下备用。 试样2：恒温40，在160mL去离子水中加入柠檬酸三钠或者草酸5.0g，活性剂0.1g，溶解后，在室温下备用。在试样中分别加入0.4g的碳酸钙和硫酸镁组成的“水垢”，搅拌后静止5min后过滤，干燥，称量。结果见表2表2 柠檬酸三钠和草酸的清洗能力比较序号主试剂筛选pH残余固体质量/g现象1柠檬酸三钠+冰乙酸4.50.003清洗剂清澈草酸+冰乙酸1.53.510清洗剂白色乳状液2柠檬酸三钠+活性剂5.00.002清洗剂清澈草酸+活性剂2.53.673清洗剂白色乳状液，表面有泡沫可见，柠檬酸三钠在酸性条件下对水垢的溶解能力优于草酸的能力。因此，本实验中最佳的主体清洗剂确定为柠檬酸三钠。以柠檬酸为主体，添加了助剂、活性剂和络合剂，在同样的条件下制备了5种试样，配比见表3（其余为160mL去离子水）。结果显示试样5的配比能达到最佳的清洗效果。其中柠檬酸三钠是清洗剂主体；冰醋酸是pH调节剂，是柠檬酸的激活剂和缓冲剂；活性剂是表面溶蚀的催化剂；EDTA是良好的络合剂，能防止少量沉淀的二次沉淀4。表3 不同配比柠檬酸三钠溶液对水垢的清洗能力比较序号试剂配比 /gpH残余固体质量/g现象1柠檬酸三钠 56.03.720有白色沉淀2柠檬酸三钠5 + 冰乙酸24.50.003清洗剂清澈3柠檬酸三钠5 + 冰乙酸2 + 活性剂0.14.90.002清洗剂清澈4柠檬酸三钠5 + 冰乙酸2 + EDTA 0.054.10.002清洗剂清澈5柠檬酸三钠5 + 冰乙酸2 + 活性剂0.1+ EDTA 0.054.50.001清洗剂清澈2.3 清洗性能影响因素 清洗剂的清洗性能受到多种因素的影响，在实验和应用中发现主要的影响因素有：主体清洗剂的选择；清洗剂的pH值；试剂的纯度；各组分的配比；清洗的时间和温度；水垢的结垢程度等。3 实际应用效果 本清洗剂能有效地清除热水壶、热水器、浴霸等容器内的水垢，清洗能力见图1，左侧烧杯中的使用本清洗剂，右侧使用草酸为清洗剂，可以看到左侧烧瓶是澄清的，无沉淀；二右侧的浑浊不清。这说明本清洗剂对水垢具有良好的清洗能力。 图1 对水垢清洗能力比较本清洗剂除了用来清洗水垢外，还可以用于水锈的清洗，部分地区由于输水管道的老旧，导致自来水中含有大量的水锈，长期使用严重影响厨房、卫生间瓷器的美观，见图2。实验发现本清洗剂对水锈有良好的去除能力，见图3。而且，柠檬酸也具有良好的杀菌能力，在80左右能杀死芽孢。 图2清洗前的水池 图3 清洗后的水池4 结论 本实验制备的以柠檬酸三钠、冰醋酸、活性剂和EDTA按照质量比5:2:0.1:0.05 制备的清洗剂不仅对水垢有良好的清洗能力，而且对水锈也有很好的清洗能力。该清洗剂以食品酸为主，pH值基本维持在3.55.5之间，对皮肤无刺激，对金属的腐蚀性很弱，排放液pH接近6.0，且均是食品级的有机物，对环境的污染很小，是一种新型环保的清洗剂5。Research and appLication of Domestic EnvironmentaL Protection cLeaning agentLi Ping,Tian Hongli（Department of PetrochemicaL TechnoLogy YinChuan institute of energy, Yinchuan 750105 China）Abstract: The domestic cLeaning agent which is mainLy manufactured from food acid through Large amount of experiments was screened out. FinaLLy, the optimum conditions of formuLa with tri-sodium citrate acetic acid active agent and EDTA. With the practicaL appLication, the resuLts showed that this cLeaning agent has a good removaL abiLity of scaLe and furring.Key words: scaLe; furring; food acid; cLeaning agent参考文献1.秦国治.有机酸清洗剂及其应用J.化工设备与防腐蚀,2000,15(6)：19-23.2.程文军.羟基乙