ES水基分離型金屬清洗劑的研制

薄新黨 楊秀琴

（河南化工職業學院，河南 鄭州 450042）

分離型金屬清洗劑與日常家用及工業用的一般清洗劑有很大差別。一般清洗劑在使用后產生的油污水都為穩定的乳狀液，這種乳狀液通常不能用物理方法進行油水分離。而分離型金屬清洗劑不但能清洗金屬表面，而且清洗后產生的油污水能發生油水分離，產生油水兩相，通過油水分離器后排出的廢水含油量低于15PPm（1.5×10-5），達到海洋排放標準。海上環境保護委員會在（MEPC）60（33）號決議中規定，所有船舶必須安裝油水分離器及配備專用的分離型工業清洗劑，油水分離器［1］如圖1，基本上都是采用重力分離，用聚結材料將乳狀液中的細微油珠聚結成大的油粒［2］。其目的就是對含油污水進行油水分離處理，使水中的含油濃度達到排放標準。傳統金屬清洗劑清洗完油污后，形成的乳液較為穩定，無法進行有效的油水分離處理，因此開發專業的分離型金屬清洗劑成為清洗劑未來發展的必然要求。

圖1 過濾式油水分離裝置

1 試劑和儀器

脂肪醇聚氧乙烯9醚（AEO-9），脂肪醇聚氧乙烯7醚（AEO-7），烷基酚聚氧乙烯10醚（TX-10），烷基酚聚氧乙烯7醚（TX-7），十碳醇聚氧乙烯12醚（C10+12EO），十碳醇聚氧乙烯7醚（C10+7EO），十二烷基苯磺酸鈉（LAS），烷基苯醚二磺酸鈉（DOWFAX）（美國DOW化學公司），脂肪醇醚硫酸鈉（AES）；0#柴油，蒸餾水，偏磷酸鈉，三聚磷酸鈉（Na5P3O10），乙二胺四乙酸二鈉，乙二胺四乙酸四鈉，氮川三醋酸鈉（NTA），檸檬酸鈉，聚羧酸鈉，N-甲基-2-吡咯烷酮（國際特品（ISP）公司）。

碘量瓶，200mL量筒，秒表，pH計（上海精密儀器儀表有限公司），規格相同（50mm×25mm×3～6mm）不銹鋼片，金屬擺洗機ZC/RHBX-Ⅱ，721分光光度計，分析天平，恒溫水浴鍋。

2 實驗方法

2.1 表面活性劑對清洗效率的影響

2.1.1 單一表面活性劑

將表面活性劑配成0.15％水溶液，取此溶液40mL與40mL 0#柴油于碘量瓶中，上下振動5次，靜置1min后再上下震蕩5次，然后將形成的乳液倒入200mL的量筒中，記錄乳液下層分出10mL水溶液所需時間。

表1 各種表面活性劑的乳化分離性能

選用的表面活性劑應在外力作用下易乳化、形成的乳液在一定時間內具有一定的穩定性，才能具有去污作用，同時外力消失后易破乳。從表1中可以看出，陰離子表面活性劑LAS、AES形成的泡沫較多，分離出水層的時間較短，得到水油界面清晰，分離效果好，乳化效果不好。非離子表面活性劑C10+12EO、C10+7EO不但具有一定的乳化作用，也具有較好的分離功能，可以作為下一步復配實驗樣品。

2.1.2 復配表面活性劑性能的測定

選擇不同的非離子-非離子組合，非離子-陰離子組合，采用相同的方法，進行測試。

表2 各種表面活性劑組合的乳化分離性能

從表2可以看到非離子-非離子組合如TX-10/TX-7、TX-10/C10+7EO的乳化性能穩定，去污效果很好，但破乳的現象不明顯。非離子-陰離子組合如C10+ 12EO/DOWFAX、C10+12EO/AES、C10+7EO/DOWFAX具有形成兩相的趨勢，易破乳?？勺鳛橄旅婊A配方的成分。

2.2 軟水劑對清洗效率的影響

2.2.1 軟水劑性能的測試

25℃時，將1g不同的軟水劑分別加入到100mL的蒸餾水中配制成不同的溶液，攪拌3min后，分別取少量溶液，測定各溶液的pH值。

三聚磷酸鈉是一種應用廣泛的金屬清洗劑助劑［5］。氮川三醋酸鈉生物降解性稍差，偏磷酸鈉在水中的溶解性較差，若使用可能會帶來穩定性問題。

表3 軟水劑基本性能比較

2.2.2 基礎配方1系列的配制

25℃時，將復合表面活性劑C10+7EO/DOWFAX 3.5g加入到95.5mL的蒸餾水中，攪拌至完全溶解，加入1g的軟水劑，繼續攪拌至全部溶解。

2.2.3 乳化分離性能的測試

將上述基礎配方1系列用2.5×10-4的硬水（即含無水氯化鈣0.165g/L，七水硫酸鎂0.247g/L）配成0.15％的水溶液，取此溶液40mL與0#柴油40mL于碘量瓶中上下振動5次，靜置1min后再上下震蕩5次，將形成的乳液倒入200mL的量筒中，記錄乳液分出10mL水溶液所需時間，并用注射器從水層中抽取少量溶液，注入石英池中，在650nm波長處測定透光率。

表4 基礎配方1系列乳化分離性能的評價

通過表4的比較發現：EDTA二鈉的分離效果最好。STPP相對其它的堿性軟水劑，它的分離效果較好，聚羧酸鈉分離效果最差。

2.2.4 去污能力的測試

清洗樣板為不銹鋼試片，尺寸為50mm×25mm×3～5mm。將配制出的人造油污，涂覆在不銹鋼試片的合適區域內。將上述表面活性劑復配物與軟水劑形成的清洗液加入到清洗劑工作液中，使表面活性劑總濃度為3g/L，清洗溫度為（60±2）℃，清洗時間為浸漬3min和擺洗3min（ZC/RHBX-Ⅱ型擺洗機，擺動距離為50mm、頻率為30次/mim）。計算去污能力。

去污力計算公式為：

X=（M1－M2/M1－M0）×100％

式中：X―去污力，％；M0―試片質量，g；M1―試片涂覆油污后的質量，g；M2―涂覆油污試片清洗后的質量，g。

表5 基礎配方1系列去污性能的評價

從表5中可以看到，它們的去污力均達到了80％以上。STPP、EDTA二鈉、EDTA四鈉鹽表現出較好的去污性能。雖然含有檸檬酸鈉、聚羧酸鈉、氮川三醋酸鈉配方的去污力也較好，都超過了80％，但在乳化分離實驗中的界面清晰度和水層透光率都較差，可以不考慮在以后的配方中加入。

3 結果

本研究以非離子型－陰離子型表面活性劑C10+7EO/DOWFAX組合為乳化、清洗、分離的活性組分，又引入軟水劑，來提高去污力，增強洗滌效果，同時加入水溶性的N-甲基-2-吡咯烷酮以增加體系的高低溫穩定性。并根據國標通用水基金屬清洗劑標準分離型清洗劑的測試方法，ES分離型金屬清洗劑的使用較好。

［1］王雨，鄭曉宇，馬玉華，等.含陰/非雙子表面活性劑的金屬清洗劑的性能研究［J］.金屬熱處理，2006，31（9）：95-97.

［2］劉東彥，張發亮，黃新輝.環保型液體洗滌劑的配制及性能測定［J］.河南化工，2006，23（9）：18-19.

［3］石鴻斌.氮川三醋酸鈉NTA生態毒性和產品安全性［J］.日用化學品科學，2005，28（2）：45-46.

［4］杜榮熙，張磊，張林.煉油廠QXF-3化學清洗劑研究［J］.清洗世界，2006，22（9）：6-12.

［5］孟令東，楊軍偉.環保型水基金屬清洗劑的研制［J］.新技術新工藝，2011（6）：82-84.