羟基乙酸在化学清洗中的应用.docx

羟基乙酸在化学清洗中的应用程文军(中国蓝星化学清洗总公司 ,北京100029)摘要对羟基乙酸的理化性质及清洗机理做了综述 ,重点介绍了羟基乙酸在化学清洗方面的应用性能 .关键词羟基乙酸化学清洗随着现代工业文明程度的不断发展 ,化学清洗已越来越受到人们的重视 ,化学清洗技术也得到了 不断完善提高 . 在化学清洗过程中酸洗是最重要的 一道工序 ,而酸洗液的配方又是整个化学清洗的关键 . 常规的化学清洗工艺及技术已在生产实践中得 到了广泛应用 .羟基乙酸是一种很好的酸洗清洗剂 ,因国内市 场供应量少等原因 ,未能广泛应用于清洗实践中. 在 国外 ,羟基乙酸已广泛应用于许多领域的清洗工程 中 ,特别是美国杜邦公司已将羟基乙酸成功地用于火力发电厂材质为奥氏体不锈钢的超临界及亚临界 锅炉的清洗 . 本文主要对羟基乙酸在化学清洗中的 应用做了一些阐述.力 ,与钙 、镁等化合物作用较为剧烈 ,反应方程式如下 :CaCO3 + 2 HOCH2 COO HCa ( HOCH2 COO) 2 + H2 O + CO2 MgCO3 + 2 HOCH2 COO HMg ( HOCH2 COO) 2 + H2 O + CO2 Mg (O H) 2 + 2 HOCH2 COO HMg ( HOCH2 COO) 2 + 2 H2 OCa3 ( PO4 ) 2 + 6 HOCH2 COO H3Ca ( HOCH2 COO) 2 + 2 H3 PO4羟基乙酸钙 、镁盐在水中的溶解度较大 ,所以羟 基乙酸适合于清洗钙 、镁盐垢 . 羟基乙酸还可与铁的腐蚀产物发生如下反应 :Fe2 O3 + 6 HOCH2 COO H1 羟基乙酸简介羟基乙酸又名乙醇酸或甘醇酸 ,是羟基羧酸 族的第一个成员. 水果中如甘蔗 、甜菜 、葡萄等都含 有微量的天然羟基乙酸 ,而商业市场上所需的大量 羟基乙酸却主要是依靠人工合成的方法制造的 .羟基乙酸的分子式为 HOCH2 COO H ,其分子量76 . 05 . 羟基乙酸易溶于水 、甲醇 、丙酮 、乙酸和乙酸 乙酯 ,但几乎不溶于碳氢化合物溶剂 ; 熔点 78 79,沸点分解 .羟基乙酸具有腐蚀性低 ,不易燃 、无臭 、毒性低 、 生物分解性强 、水溶性高 ,是几乎不挥发的有机合成物等特点 ,因此用途广泛 ,使用方便 .2 Fe ( HOCH2 COO) 3 + 3 H2 OFeO + 2 HOCH2 COO HFe ( HOCH2 COO) 2 + H2 O在试验过程中发现 ,若锈垢占比重较大时 ,单纯 的羟基乙酸溶解效果不显著 , 改用 2 % ( 质量分数)的羟基乙酸 + 1 % ( 质量分数) 甲酸的混合酸其清洗效果良好 ,甲酸具有强刺激性 ,在应用上受到限制.3 羟基乙酸与 ED TA 清洗锅炉的比较3 . 1除垢能力每 1 000 ml 2 %的羟基乙酸 + 1 %甲酸溶液能够 去除 13 . 4 g 的氧化铁垢 ,而 1 000 ml 12 %的 ED TA 二钠盐则能去除 6 . 23 g 的垢 ; 而每 1 000 ml 3 %和6 %ED TA 的铵盐溶液则分别能去除 3 . 0 g 和 6 . 0 g的垢. (前面叙述中的“ %”均为溶质质量分数)2 清洗机理羟基乙酸对碱土金属类的垢物有较好的溶解能收稿日期 :1998 - 03 - 03第 4 期程文军 :羟基乙酸在化学清洗中的应用31 3 . 2清洗剂除垢情况在清除三价铁垢时 ,羟基乙酸不用任何附加的化学处理就能够去除 ; 而 ED TA 则需用 N2 H4 等还 原剂将三价铁转化为二价铁.表 1清洗剂溶解垢的情况1 kg 清洗剂所能溶解水垢的质量/ kg水垢的组成羟基乙酸ED TA4羟基乙酸与几种常用清洗剂的比较羟基乙酸与常用清洗剂比较见表 2 、表 3 、表 4 .表 2几种酸洗液溶解锈垢能力的实验对比Fe2 O3CaCO3CaSO4MgCO3MgSO42 . 180 . 651 . 320 . 481 . 800 . 65溶解锈垢的量/ ( gL - 1 )酸洗液种类质量分数/ %1 . 110 . 40盐酸磷酸 磷酸 柠檬酸铵 羟基乙酸 ED TA 铵盐 ED TA 铵盐 ED TA 钠盐531932361239 . 550 . 965 . 998 . 6313 . 423 . 005 . 996 . 231 . 630 . 58清洗剂为 100 %的原料3 . 3除垢速度实验室研究 :2 % (质量分数) 羟基乙酸 + 1 % (质 量分数) 甲酸溶液不到 4 h 就能除掉氧化铁垢 (水垢400 g/ m2 ) ;而 ED TA 则需要 6 h 以上.3 . 4清除三价铁垢比较表 3几种酸洗液溶解一定量锈垢所需时间的实验对比条件所需时间/ h酸液及质量分数流速/ ( ms - 1 )温度/ 1/ 41/ 2123456盐酸 ,5 %磷酸 ,3 % 柠檬酸单铵 ,3 % 羟基乙酸 2 % + 甲酸 1 % ED TA 铵盐 ,3 %ED TA 二钠盐 ,15 %71771000 . 6PCC-0 . 6-UUC-941050 . 6UUPC0 . 60 . 60 . 6-UU-PU-CP-CU注 : C. 95 %100 %的除垢效果 ; P. 20 %95 %的除垢效果 ; U . 10 %的除垢效果 .表 4流速对清洗锈垢的效果对比流速/ ( ms - 1 )条件酸液及质量分数温度/ 清洗时间/ h静置0 . 0090 . 030 . 30 . 60 . 9盐酸 ,5 %磷酸 ,3 % 柠檬酸单铵 ,3 % 羟基乙酸 2 % + 甲酸 1 % ED TA 铵盐 ,3 %ED TA 二钠盐 ,15 %71771006CCCCCC6C-CCCC9410594105135149941056UUUCCC6-UUCCC6-UUCCC6-UU注 : C. 95 %100 %的除锈效果 ; U . 080 %的除锈效果 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 32 化 学清洗第 14 卷可以有效地清除金属污点 .6 . 4 印刷电路板清洁剂含有羟基乙酸的水性清洗剂 ,用于印刷电路板 的焊接前清洗和焊接后的清除 . 这些清洗剂对环境 无害 ,因此可用来取代含卤代碳氢化合物和氯氟碳 化合物的清洗剂. 羟基乙酸的钠盐含量低 ,容易冲洗干净 ,而且与电路板结构材料相容 ,因此非常适合清 洗电路板 .6 . 5 铜器增光羟基乙酸可用于浸泡槽 ,使铜和铜合金材料在 正常酸浸程序之后增添光泽. 与强氧化酸相比 ,羟基乙酸产生的光泽更加持久 .另外 ,羟基乙酸在金属加工 、电镀 、电抛光 、制革 工业 、纺织印染等工艺中都是很重要的添加剂.总之 ,羟基乙酸由于它所具有的特殊理化性质 以及它在环保方面的优越性 ,使它成为化学清洗工 作者未来研究的主要方面. 写这篇文章的主要目的也是想引起广大从事清洗工作的同志们对羟基乙酸 的注意 ,意在抛砖引玉 ,也想同广大清洗业同行共同 探讨羟基乙酸的应用 .致谢 :本文在写作过程中得到了杜邦公司北京代表 处大力支持 ,特在此表示感谢.5 用羟基乙酸进行化学清洗的优点用羟基乙酸进行化学清洗 ,能与设备中的锈垢 、 钙 、镁盐等充分反应而 达 到 除 垢 目 的. 因 为 是 有 机 酸 ,所以对材质的腐蚀性很低 ,且清洗时不会产生有 机酸铁的沉淀 ;由于无氯离子 ,还适合于奥氏体钢材 质的清洗 . 更因为其分解形成物具挥发性 ,若残留少 量于设备中也没有害处 . 所以用羟基乙酸进行化学 清洗危险性更小 ,操作起来也更方便.6 羟基乙酸的应用羟基乙 酸 不 仅 可 以 像 大 多 数 无 机 酸 、柠 檬 酸 、 ED TA 等 ,用于高压不锈钢蒸汽锅炉及热交换器的 清洗. 它在许多领域都有很广阔的用途 .6 . 1 水井的清洗羟基乙酸能够与聚集在水井里的铁和碳酸盐沉 积物起反应形成复合物 ,然后予以清除 ,从而可使水井的流量增加十倍. 另外 ,水井里使用羟基乙酸可抑 制污泥和铁代谢细菌的滋生.6 . 2 乳制品设备的清洗羟基乙酸溶解硬水污垢并与其起复合反应的效 果比磷酸强 . 它对清除酪蛋白沉积特别有效. 乳制品加工工业通常采用不锈钢设备 ,而羟基乙酸对不锈 钢的腐蚀性很低. 清洗之后 ,废物和残留的酸液可以 很容易地用水冲洗干净 ,所以羟基乙酸适用于清洗 乳制品设备及其加工设备中的乳石和其它沉积物 .6 . 3 砖石材料的清洗羟基乙 酸 和 磷 酸 混 合 液 可 用 作 砖 石 材 料 清 洁 剂 ,用于砖头制造和新砌砖瓦的清洗 . 制造白砖用的 某些粘土含有微量金属 ,在焙烧过程中会游移到砖 头表面 ,形成污点 . 羟基乙酸具有很强的复合能力 ,参考文献1任 建 新 主 编 . 化 学 清 洗 . 兰 州 : 甘 肃 科 学 技 术 出 版 社 ,1993 . 7476化工机械研究院 . 腐蚀与防护手册 . 北京 : 化学工业出版 社 ,1990 . 1516涂湘湘 . 实用防腐蚀施工技术手册 ( 下) . 兰州 : 化工部化 工防腐蚀科技情报中心站 ,1992 . 541551化学工业部科学技术情报研究所编 . 化工 产 品 手 册 . 北京 :化学工业出版社 ,1988 . 454234The a ppl icat ion of hydroxyacet ic ac id to chemical clean ingChe n gW e n gj u n( China Natio nal Blue Star Chemical Cleaning Co rp . , Beijing 100029)AbstractThe p hysics and chemical nat ure and cleaning mechanism of hydro xyacetic acid are co mp r