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(chē)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，一元強(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，25時(shí)密度為2.126g/cm3，熔點(diǎn)為

2、205，在209開(kāi)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(chēng)固體硫酸。它具有不揮發(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(kāi)始潮解，在高溫下會(huì)水解生成硫酸銨和硫酸氫銨：    NH2SO3H+H2O=NH4HSO4    2NH4HSO4=(NH4)2SO4+H2504清洗溫度一般要控制在60以下，以減少其水解。當(dāng)溫度超過(guò)130時(shí)，濃的氨基磺酸水

3、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60以下溫度除垢，一般在1h內(nèi)可將90%的鈣鎂垢轉(zhuǎn)變成可溶性氨基磺酸鹽而去除。反應(yīng)式為：         CaCO3十2NH2S03H=Ca(NH2S03)2+H2O+C02     MgCO3+2NH2S0

4、3H=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NaCl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，具體做法為

5、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60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。

6、        實(shí)踐證明，5%濃度上述清洗液在60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)相對(duì)比較值                 

7、0;(溫度為22土2時(shí))    金屬氨基磺酸H2SO4HCl 金屬氨基磺酸H2SO4HCl1010鋼鑄鐵鍍鋅鐵皮錫30'不銹111112.63.263.081.010.04.23.2很快腐蝕23.0很快腐蝕 鋅銅青銅黃銅鉛111112.21.51.54.00.6很快腐蝕6.72.87.05.3    2乙酸     俗稱(chēng)醋酸，是一種二元有機(jī)弱酸，其熔點(diǎn)為16.7。純的醋酸在低溫下結(jié)晶成固體，所以又稱(chēng)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

8、溶。酚式電離平衡常數(shù)K。1.76X10-5(25)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，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

9、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82104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(chēng)。草酸是有機(jī)酸中較強(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

10、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，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。     &

11、#160;  5檸檬酸    檸檬酸又稱(chēng)枸櫞酸，分子式為H3C6H5O7·H20，化學(xué)名稱(chēng)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(chēng)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

12、鐵銨和檸檬酸高鐵銨復(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+NH3NH4H2C6H5O7(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          

13、       檸檬酸亞鐵銨    2NH4H2C6H5O7+Fe2032FeC6H5O7+3H20+2NH3                       檸檬酸鐵        檸檬酸是一個(gè)三元酸，在水溶液中存

14、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。        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

15、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90，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

16、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)&#

17、160;      乙二胺四乙酸又稱(chēng)乙底酸，康潑來(lái)宗或軟水劑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(lèi)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。 

18、60;  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 pH<2時(shí)主要以H4Y形式存在，而在pH>12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(chēng)為螯合物。形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多，螯合物越穩(wěn)

19、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(chēng)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002gEDTA，為了加大其溶解度，清洗溫度需提高至100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(chēng)為EDTA；(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

20、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pH9.5。而EDTA對(duì)Ca2+及Mg2+離子整合能力較差，要控制pH>10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   

21、 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(chē)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。