工業(yè)清洗中常用的有機(jī)酸

1、二、清洗中常用的有機(jī)酸用于酸洗的有機(jī)酸很多，常用的有氨基磺酸、羥基乙酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸等，用 有機(jī)酸酸洗與元機(jī)酸相比，成本比較高，需要在較高溫度下操作，清洗耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，這是它的缺點(diǎn)。但有機(jī)酸往往腐蝕性較小，有的有機(jī)酸有螯合能力， 可以用在設(shè)備不停車清洗上，所以有其特點(diǎn)和使用價(jià)值。1氨基磺酸氨基磺酸分子式為 NH2S03H ,元強(qiáng)酸。市售商品為固體，是由尿素和發(fā)煙硫酸反應(yīng)得 到的產(chǎn)品，25C時(shí)密度為2.126g/cm3，熔點(diǎn)為205C,在209C開始分解。常溫下只要保持 干燥不與水接觸，它不吸潮是比較穩(wěn)定的，因而便于運(yùn)輸。氨基磺酸的水溶液酸性與鹽酸、硫酸相似，因此又稱固體硫酸。它具有不揮

2、發(fā)，無(wú)臭味， 對(duì)人毒性極小的特點(diǎn)。但長(zhǎng)時(shí)間與皮膚接觸，或進(jìn)入眼睛也是有害的，應(yīng)注意避免。但當(dāng)相對(duì)濕度大于70%時(shí)，氨基磺酸開始潮解，在高溫下會(huì)水解生成硫酸銨和硫酸氫銨：NH2SO3H+H2O=NH4HSO42NH4HSO4=(NH4)2SO4+H2504清洗溫度一般要控制在 60C以下，以減少其水解。當(dāng)溫度超過(guò)130C時(shí)，濃的氨基磺酸水溶 液在密閉容器中快速分解，并產(chǎn)生大量蒸氣會(huì)引起爆炸，在使用中要引起注意。氨基磺酸的堿土金屬鹽有很好的溶解性，氨基磺酸與鈣鎂垢反應(yīng)劇烈。通常2E_qk上使用7%10%濃度的氨基磺酸水溶液作清洗劑， 在60C以下溫度除垢，一般在1h內(nèi)可將90% 的鈣鎂垢轉(zhuǎn)變成可溶

3、性氨基磺酸鹽而去除。反應(yīng)式為：CaCO3 十 2NH2S03H=Ca(NH2S03)2+H20+C02 fMgCO3+2NH2S03H=Mg(NH2SO3)2+H2O+CO2 Mg(OH)2+2NH2S03H=Mg(NH2SO3)2+2H2O氨基磺酸水溶液對(duì)鐵銹作用較慢，可添加一些氯化物如NaCI等，使之緩慢產(chǎn)生鹽酸，從而朋效地溶解鐵銹。由于氨基磺酸鹽的多數(shù)金屬鹽在水中溶解度較高，不會(huì)在清洗液中產(chǎn)生沉淀。而氨硼酸對(duì)金屬腐蝕性小，所以常被用來(lái)清洗鋼鐵、銅、不銹鋼、鋁以及陶瓷等材料制造的設(shè)備表面上的鐵銹和水垢。氨基磺酸還是唯一可用做鍍鋅金屬表面清洗的酸。例如，用氨基磺酸去除船舶用鍋爐中的水垢，具體

4、做法為先配成由 89%氨基磺酸、6%檸檬酸及5%二乙基硼組成的固 體；再配制成10%濃度的水溶液，在 80 C溫度下處理。在10%氨基磺酸清洗液中加入隊(duì) 25%緩蝕劑Lan-826，在60C溫度下清洗金屬設(shè)備廣緩 蝕率達(dá)99.4%。以90%氨基磺酸，5%6%檸檬酸，0.25%Lan-826緩蝕劑及消泡劑、指示劑配成的避酸 性粉劑，使用時(shí)制備成 5%10%濃度的溶液，在60 C溫度下對(duì)制藥廠的多效蒸餾水機(jī)進(jìn)行 循環(huán)酸洗，去污效果好，對(duì)設(shè)備腐蝕率低。實(shí)踐證明，5%濃度上述清洗液在 60 C時(shí)對(duì)各種材料的腐蝕率都很低。表8-6列出3%酸的水溶液的腐蝕數(shù)據(jù)相對(duì)比較值。表8-6 3%酸的水溶液的腐蝕數(shù)據(jù)

5、相對(duì)比較值(溫度為22 C 土 2 C時(shí))金屬氨基磺酸H2SO4HCl金屬氨基磺酸H2SO4HCl1010 鋼12.64.2鋅12.2很快腐蝕鑄鐵13.23.2銅11.56.7鍍鋅鐵皮163.0很快腐蝕青銅11.52.8錫181.023.0黃銅14.07.030不銹110.0很快腐蝕|鉛10.65.32乙酸俗稱醋酸，是一種二元有機(jī)弱酸，其熔點(diǎn)為16.7 C。純的醋酸在低溫下結(jié)晶成固體，所以又稱為冰醋酸。常溫下為五色有一定刺激性醋味的液體，與水、乙醇、乙醚都可以混溶。酚式電離平衡常數(shù) K。= 1.76X10-5(25 C )是較弱的酸。由于醋酸對(duì)金屬腐蝕性低，對(duì)人體毒害作用小， 它的鹽易溶于水，

6、 所以適合清洗水垢和鐵銹等腐蝕產(chǎn)物， 特別是對(duì)黃銅和對(duì)晶呵 腐蝕敏感的材料適合用乙酸清洗。 對(duì)已嚴(yán)重腐蝕的 157MPa 以上高壓鍋爐清洗時(shí)比用鹽酸 貴全性好。3羥基乙酸其分子比乙酸多一個(gè)親水的羥基，所以在水中的溶解性比乙酸更好，酸性比乙酸稍強(qiáng)， 對(duì)銹垢的溶解能力也比乙酸大， 而它對(duì)鋼鐵等金屬基體的腐蝕性要比鹽酸、 硫酸小礙多十因 此羥基乙基主要用于清除超臨界鍋爐和其他鍋爐過(guò)熱部分的四氧化三鐵等氧化皮。國(guó)外通常用2%羥基乙酸和1%甲酸酌混合液作清洗劑，在82 104C溫度下循環(huán)流動(dòng)清洗，對(duì)鐵銹和氧化皮有較好的清洗效果。中國(guó)目前不生產(chǎn)羥基乙酸，所以使用較少。4草酸草酸是乙二酸的俗稱。草酸是有機(jī)酸

7、中較強(qiáng)的酸，是一種五色結(jié)晶狀固體，它的水溶液 遇到強(qiáng)酸會(huì)分解。草酸也是一種有還原性的有機(jī)酸。草酸的很多鹽是難溶于水的，如鈣鹽和鎂鹽，所以不宜在硬水中使用，草酸對(duì)鐵銹有較 好的溶解力，因此可用于去除銹垢，但對(duì)碳酸鈣溶解力很差：這與生成的草酸鈣不溶于水， 所以不能用它去除碳酸鈣水垢。草酸對(duì)金屬有一定腐蝕作用，如鋼鐵在常溫下能被草酸慢慢腐蝕，但在加熱情況下會(huì)生 成草酸鐵保護(hù)膜，能阻止腐蝕的進(jìn)行；鋁、鎳、銅、不銹鋼等材料對(duì)草酸的耐蝕性較好，而 錫、鋅等金屬在草酸稀溶液的耐蝕性較好。page有機(jī)酸的酸性大都較弱，它們的溶垢作用除了利用電離產(chǎn)生的H+離子作用外，往往憑借酸根離子有絡(luò)合和螯合金屬離子的作用，

8、 使除垢能力加強(qiáng)，如檸檬酸、 乙二胺四乙酸、 草酸 都有一定的螯合能力。5檸檬酸檸檬酸又稱枸櫞酸，分子式為H3C6H5O7- H20，化學(xué)名稱為3-羥基-3-羧基-1 , 5戊二酸或 2-羥基丙烷 -1 ， 2， 3三羧酸，是富有檸檬的水果香味，易溶于水的晶體。檸檬酸是清洗過(guò)程中使用最多的有機(jī)酸，它可以溶解氧化鐵、氧化銅等銹垢，其作用原 理是一方面利用 H 十離子與堿性的金屬氧化物作用，另一方面是檸檬酸的絡(luò)合作用(檸檬酸是分析化學(xué)中常用的一種絡(luò)合隱蔽劑)。它與鐵銹生成的檸檬酸鐵在水中溶解度小，所以在檸檬酸溶液中加入氨， 俗稱氮化檸檬酸， 這時(shí)它就通過(guò)絡(luò)合作用生成溶解度很高的檸檬酸亞 鐵銨和檸檬

9、酸高鐵銨復(fù)鹽而達(dá)到提高去除氧化鐵的效應(yīng)。 其反應(yīng)過(guò)程為檸檬酸與氨水反應(yīng)生 成檸檬酸單銨鹽，再發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。H3C6H5O7+NH3 = NH4H2C6H5O7(檸檬酸單銨鹽)檸檬酸單銨與鐵的氧化物反應(yīng)生成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨離子等易溶物質(zhì)而把銹垢溶解：NH4H2C6H507+FeO=NH4FeC6H5O7+H20檸檬酸亞鐵銨2NH4H2C6H5O7+Fe203 = 2FeC6H5O7+3H20+2NH3檸檬酸鐵檸檬酸是一個(gè)三元酸，在水溶液中存在多級(jí)可逆電離平衡： 由此可知在溶液中檸檬酸根 (C6H5O7)3- 的濃度受溶液 pH 值的影響很大， pH 值越大，溶液 中檸檬酸根離子濃度也越大

10、。而檸檬酸根離子對(duì)各種金屬離子的絡(luò)合能力是不同的，絡(luò)合能力越高所需檸檬酸根離子 濃度越小，生成的絡(luò)離子也越穩(wěn)定。檸檬酸根離子對(duì)鐵離子的絡(luò)合能力比對(duì)銅離子絡(luò)合能力強(qiáng)，因此當(dāng)溶液中含有少量檸檬 酸根離子時(shí)，即可發(fā)生把鐵離子隱蔽起來(lái)的絡(luò)合作用，而只有在 pH 值較高的堿性介質(zhì)中， 電離產(chǎn)生的檸檬酸根離子較多時(shí)才能與銅離子很好絡(luò)合。 因此當(dāng)設(shè)備中同時(shí)存在鐵銹和銅銹 瞞可以通過(guò)控制pH（加氨水）、使之等于3.5，使容易被絡(luò)合的鐵離子形成檸檬酸亞鐵銨和檸 檬酸鐵而被去除，也防止溶度積很小的 Fe（OH）3 沉淀產(chǎn)生，在鐵化合物被溶解去除之后再 溺 pH=9 提高溶液中的檸檬酸根離子濃度以絡(luò)合銅離子而去除銅

11、銹污垢。檸檬酸在化學(xué)清洗中常被用于去除鐵銹方主的銹垢清洗，為齟快清洗速度，縮短酸銑瓣間，常保持較高溫度，另外，為防止酸對(duì)金屬的腐蝕還加入緩蝕劑。如在90C, pH=3.5的3%檸檬酸銨溶液中加入 0.1%的Lan-826緩蝕劑，碳鋼和合金鋼的腐蝕率都降到lmm/a以下。通常鍋爐用鹽酸清洗后，常用較稀的檸檬酸來(lái)漂洗以去除留下的鐵鹽，可以使清洗后胚 金屬表面更容易進(jìn)行鈍化處理。由于檸檬酸單銨有一定酸性可以與碳酸鈣水垢反應(yīng)促；使其溶解，所以也司：以去除金 屬面的水垢 :由于檸檬酸清洗成本較高，工業(yè)上通常只用于輿氏體鋼材料或單純是鐵氧化物的銹垢剛 設(shè)備清洗上。6乙二胺四乙酸 （EDTA）乙二胺四乙酸又

12、稱乙底酸，康潑來(lái)宗n或軟水劑B。乙二胺四乙酸的結(jié)構(gòu)式為 :其分子中有六個(gè)可與金屬離子形成配位鍵的原子（兩個(gè)氨基氮原子和四個(gè)羧基氧原子），它能與許多金屬離子形成穩(wěn)定而易溶于水的螯合物，因此可用于金屬化合物垢類的清洗。EDTA 是個(gè)四元酸，常用 H4Y 表示其分子式。它在水中分步電離形成 H4Y、H3Y-、H2Y2-和Y4-多種離子間的平衡。EDTA 在溶液中以上述五種形式存在， 在一定酸度下各種形式按一定數(shù)量比例分配。 如在 醞pH12時(shí)主要以y4-形式存在。EDTA溶解去除金屬銹垢主要不是靠H+離子的溶解作用，而是靠 Y4 離子的螯合作用。隘 EDTA 離子與一至四價(jià)金屬離子都是按 1:1 的

13、比例進(jìn)行絡(luò)合在 EDTA 分子中兩個(gè)能形成 配位鍵的原子（N和O）之間隔著兩個(gè)不 E形成配位鍵的碳原子，因此它們與金屬離子絡(luò)合時(shí)形成一個(gè)五元環(huán)， 具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物 6稱為螯合物。 形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多， 螯合物越穩(wěn) 定。從上述結(jié)構(gòu)式可以看出當(dāng) EDTA 與金屬卡離子絡(luò)合時(shí)共生成五個(gè)五元環(huán)。多個(gè)環(huán)狀結(jié) 構(gòu)的螯合物被稱為稠環(huán)螯合物。它在水中難以解 6離有較高的穩(wěn)定性。乙二胺四乙酸在室溫下水中溶解度是很小的，100g水僅能溶0. 02gEDTA ,為了加大其溶解度，清洗溫度需提高至 100C以上，所以通常使用在水：中溶解度較大的乙二胺四乙酸二 鈉鹽NazHzY :把乙二胺四乙酸的鈉鹽也簡(jiǎn)稱為EDT

14、A ;（注意不要混淆）iEDTA對(duì)不同金屬離子螯合能力是不同的，對(duì)Fe3+離子的螯合能力要比對(duì) Ca2+, Mg2+離子強(qiáng)，所以在較低pH值溶液中游離的 Y4-離子較少時(shí)即可把 Fe3+完全螯合。為防止溶液中Fe3+與OH-離子結(jié) 合成Fe（OH）3沉淀要控制溶液 pH值減少OH-離子濃度，所以一般溶解鐵銹垢時(shí)要控制 pHW 9.5而EDTA對(duì)Ca2+及Mg2+離子整合能力較差，要控制 pH10舶堿性，使溶液中游 離的Y4-離子濃度較大時(shí)才能完全去除碳酸鈣等水垢。由于 EDTA 水溶性差，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中都是使其二鈉鹽，通過(guò)對(duì)鐵、鈣、鎂、鋅、銅等 離子的螯合作用實(shí)現(xiàn)清洗污垢。由于 EDTA 價(jià)格

15、昂貴，用它清洗除垢生產(chǎn)成本高，通常只在不能使用鹽酸清洗的特殊場(chǎng)合才用。7 有機(jī)酸固體清洗劑有機(jī)酸固體清洗劑是一種由有機(jī)酸、緩蝕劑及其他助劑組成的清洗劑。最常用的有機(jī)酸 有檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚馬來(lái)酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羥基亞乙基二磷 酸(HEDP)。在清洗過(guò)程中起主要作用的是有機(jī)酸。由于有機(jī)酸對(duì)金屬腐蝕性小、無(wú)毒、污 染、無(wú)三廢排放、清洗時(shí)較安全，因此國(guó)內(nèi)外貴重工業(yè)設(shè)備如船舶、鐵路機(jī)車等鍋爐都采用 有機(jī)固體清洗劑清洗，清洗效果良好，只是價(jià)格較無(wú)機(jī)酸酸洗稍高。固體清洗劑適用于清洗碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等水垢及鐵銹，有較強(qiáng)的緩蝕作用。有 機(jī)酸固體清洗劑在清洗中利用

16、有機(jī)酸的氧化性、酸性和整合能力，配合表面活性劑、 緩蝕劑的作用把附著在金屬表面的氧化層污垢通過(guò)浸潤(rùn)、滲透、剝離、螫合等作用而溶解分散到洗液中達(dá)到清洗的目的。&有機(jī)膦酸可用作酸洗清洗劑的有機(jī)膦有羥基亞乙基二膦酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸 (ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)。這些有機(jī)膦酸均有螯合金屬離子的作用。實(shí)際上是螯合清 洗劑，如羥基亞乙基二膦酸， 在水中電離形成羥基亞乙基二膦酸根離子與多種金屬離子可形 成整合物。HEDP有優(yōu)異的絡(luò)合能力及一定的緩蝕能力，它不但對(duì)Ca2+、Mg2+、 Cu2+、Fe2+等金屬離子有很好的螯合能力，對(duì)CaS04, MgSiO3等無(wú)機(jī)鹽垢也有很好的

17、整合清除作用。當(dāng)HEDP在水中濃度為1%5%時(shí)的除銹效果可與鹽酸相似，而且清洗后的金屬表面光潔，性能優(yōu)于鹽酸。表8?列出有機(jī)多元膦酸的分類。表88列出酸對(duì)鐵銹及鍋爐水垢的溶解性。表8-7有機(jī)多元膦酸的分類表8 8酸對(duì)鐵銹及鍋爐水垢的溶解性酸鐵銹Fe(OH)3溶 解量/g水(CaCO3) 解量/g垢溶酸鐵銹Fe(OH)3溶解量/g水垢(CaCO3)溶解量/g鹽酸0.7911全溶檸檬酸0.06490.7375磷酸0.1586微溶羥基乙酸0.11750.6043草酸0.73990.0036醋酸0.17880.7899氨基磺酸0.55350.6039葡萄糖酸0.08830.1655酒石酸0.3372微

18、溶丁二酸J0.11280.85364 / 6品名穩(wěn)INCtJt文名鶴眉口中文名應(yīng)博簡(jiǎn)述Dequesl 2000罰菇三亞甲華鱗戢簡(jiǎn)秣料TMP”高性餡比的SB垢笊、耳鋅臥 萌酸鹽裁配有良好的塩蝕效果一良好的鷺合 笊.應(yīng)用與冷幫循環(huán)水掘理，鋼爐水處理， 工業(yè)酒洗？H, 般金屬離子分槪-油田.Deques! 2006執(zhí)螯三（業(yè)甲甚腮 褻五鈉KlffiNo.ATMP,高性怕比的陽(yáng)垢刑、與鋅 弧瞬黴鹽應(yīng)配有良奸的緩蝕牧果.良好的 螯合刑*橙用干坤卻催環(huán)出挫埠一鋸爐*處 理.工業(yè)涵洗鋼.一炬金屬礴子分t油EB商品名憲Dequesi 2010Deques! 2016Dequesf 20 応DDequesf 2

19、G4&Dequm寸 2047簡(jiǎn)HEDP.對(duì)碓播鈣艮有優(yōu)異的阻垢性施 】-羥基菱*仁卜二和氧離子的潯罡性應(yīng)用于睜卻筍環(huán)水處 磷釀理，鍋爐水贈(zèng)理.游泳池防污剖，金屬萬(wàn)子幷融，洗衣和流磽張潦和h荷粽NgHEDP.液林.對(duì)謹(jǐn)融訝具有擾異 -的阻垢性能和H馬子的穗定tt.應(yīng)用于冷卻 塢釀四餉鹽落酒）精壞那處理，塀爐水處理.游沐幀污制* 金屬禺韋坍獸、冼衣和乳囁洗滌刑.SSUfJNa.HEDP, W.對(duì)碳酸鈣具有掘異 1-餐棊亞乙皋二的阻垢性能和頼康子的豹定11.應(yīng)用于冷卻 摯醯四鈉鹽粉末蠟環(huán)水處理，鍋爐水處理.游法翹防污劑， 金屈禹于甘就一洗衣利注敏流諜剋.flSiNajEDTMPA.很奸的常規(guī)阻垢刑，遏 石二昉即亞甲慕騎陵賽合剤一水泥抗絮擬刊.適用于冷卻水處呷 五刪鹽傭液、洗澡劑”過(guò)軸牝物的趙定、工業(yè)謂洗、地坯、池田村場(chǎng)星助劑*葡韓Mm匚屯爭(zhēng)DTMF臥一進(jìn)奸的常規(guī)圉繪兀二臟四亞甲甚隣酸聊鈣詁（輪和fl.強(qiáng)驚昔刑，朮渥抗累凝劑*適用于越卻 水處理.汎濟(jì)簾、迥幫代穆的穂定、工業(yè)清 洗、地?zé)帷⑵茹艉图徸商貏e話臺(tái)扼酶洗衣沔.Dequest 20A&S二巴烯三曆