CN104877777A - 一种水基清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种水基清洗剂及其制备方法和应用，以碳酸二甲酯、葡萄糖甲胺、硅酸钠为基础，根据清洗的油污混合物的成分适当添加壬基酚聚氧乙烯醚和去离子水。制备方法为先将硅酸钠和葡萄糖甲胺加入至去离子水中，超声分散，制备混合物I；再在混合物I中加入壬基酚聚氧乙烯醚和碳酸二甲酯边加边搅拌，超声分散至得到澄清透明的溶液，放置冷却后，即得水基清洗剂。本发明的水基清洗剂，化学性质稳定，适应性强。制备方法简单，操作方便，易于推广。

Description

一种水基清洗剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于化学清洗剂领域和水污染控制废水处理领域，具体涉及一种水基清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属清洗剂是工业生产过程中广泛应用的产品，在金属制品的加工、运输、维修以及化工生产设备的清洗等方面都有着不可替代的作用。清洗剂质量的高低直接制约着设备的使用寿命以及生产产品的效率。

金属清洗剂根据配置药品的不同可以分为三大类即溶剂型清洗剂、油基清洗剂和水基清洗剂。溶剂型清洗剂常用的有低沸点石油类溶剂如溶剂汽油、煤油等；醇类溶剂如乙醇、异丙醇等；芳香族类溶剂如甲苯、二甲苯等；以及卤代烃溶剂如三氯乙烯、四氯乙烯等进行清洗，其主要清洗机理是根据相似相溶原理。国外清洗专利中也常用到二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮等较特殊的溶剂，这些溶剂溶解力强而且选择性也较强，但是易挥发、易燃，会刺激人体中枢神经，对人体伤害较大。常用的清洗剂主要是以溶剂油为主剂，再加入一定量表面活性剂和助剂等配制而成。这类清洗剂与第一类清洗剂类似，都含有大量溶剂油，对人体有一定的伤害，大多也是用于设备表面的清洗。水基金属清洗剂，以水为基本载体，复配有表面活性剂、无机与有机助洗剂和消泡剂等。它是借助于含有的表面活性剂、乳化剂、渗透剂等的润湿、乳化、渗透、分散、增溶等作用来实现对金属表面油污、油蜡的清洗。近年来，溶剂型洗涤剂因污染环境而大量退出市场，水基清洗剂因其具有以下优点从而受到各界的关注(1)具有良好的增溶、润湿、乳化的性能；(2)复配和清洗过程中造成的环境污染小，低毒；(3)清洗使用周期短，操作方便；(4)对金属材料无腐蚀作用，,清洗后能保持金属原有的光泽；(5)复配成本低于其他类型的清洗剂；(6)性质稳定，使用过程安全，不具有伤害性。

水基清洗剂的清洗过程不可避免的会产生大量含有有机物的废水，相应的废水排放量增加，进一步增大了各大水系的环境压力。并且清洗产生的废水COD含量高，处理成本高，处理设施复杂。为了避免可能由此产生的环境与健康危害，必须在排放前进行相应有效处理。

武汉理工大学魏铭、朱炎在2007年4月材料保护(31-38页)上发表了“无磷水基金属清洗剂的研制一文中研究了阴/阳离子表面活性剂的复配，主要利用马来酸酐-丙烯酸共聚物的钠盐、三聚磷酸钠与4A沸石的助洗剂，稀释到5％使用具有很好的清洗作用。大庆石油学院的吴国忠，李会迪，郑晓兰，李天奎在石油化工设备76-78页发表了“一种新型清洗剂在原油换热器清洗中的应用评价”一文，配制1L的清洗剂需要烷基酚聚氧乙烯醚10g、碳酸钠0.2g，清洗助剂2g，清洗石油化工厂的换热器中油垢，加热到70-95摄氏度，结合蒸汽吹扫效果很好，换热效率提高到了40％以上。2014年专利CNIO4479659A公开，江南大学刘雪锋等人采用阴离子表面活性剂和长链叔胺组合的脂肪醇溶液作为油基钻屑的清洗剂。2012年专利cNIO2994283A公开，张志明等人采用由以下重量百分比组分组成的清洗剂:7.6—10.3％辛基酚聚氧乙烯醚3.5—6.7％水杨酸、1.5—5.2％乙酞胺、2.6—7.8％、2-羟基膦酰基乙酸、4.1一8.3％硅酸钠、3.7—5.8％葡萄糖酸钠、5.1—9.2％乙醇、1.3—4.0％异丙醇、5.5—9.8％三氯乙烯，余量为去离子水。可见采用的主要原料是具有一定毒性的化学品，且对于芳香烃所构成的油污清洗和产生的废水处理都没有涉及。

鉴于上述信息，本发明提供一种具有较强清洗能力强，性质稳定，对设备无腐蚀的绿色水基清洗剂制备方法并且提出清洗过程产生的废水的处理方法。主要的配料是选用世界公认的环保性化学品为原料，如碳酸甲酯和葡萄糖基为主，且对清洗过程产生的废水进行处理。

发明内容

本发明提供了一种水基清洗剂及其制备方法和应用，能够很好的使用在各种工业设备表面或内部的油蜡在线清洗过程中，提供了后续废水的处理方法有效的在源头治理清洗剂带来的有机污染，环境友好，绿色环保。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种水基清洗剂，以碳酸二甲酯、葡萄糖甲胺、硅酸钠为基础，根据清洗的油污混合物的成分适当添加壬基酚聚氧乙烯醚和去离子水。葡萄糖甲胺、硅酸钠、去离子水的重量比为1：1～2：1～10。

其有效成分包括葡萄糖甲胺、硅酸钠、酸二甲酯和壬基酚聚氧乙烯醚，占水基清洗剂的50-90％；碳酸二甲酯占葡萄糖甲胺、硅酸钠以及去离子水三者混合液的20％到50％，壬基酚聚氧乙烯醚占葡萄糖甲胺、硅酸钠以及去离子水三者混合液的20％到50％。

制备时，将葡萄糖甲胺、硅酸钠、去离子水按重量比为1：1～2：1～10配制后，超声分散，制备混合物I；再在混合物I中加入壬基酚聚氧乙烯醚和碳酸二甲酯边加边搅拌，超声分散至得到澄清透明的溶液，放置冷却后，即得到水基清洗剂；碳酸二甲酯占混合物I的20％到50％，壬基酚聚氧乙烯醚占混合物I的20％到50％。

更进一步，加入乙醇胺、乙醇中等分散剂中的一种，加入乳化硅油等消泡剂，分散剂或消泡剂的加入量在千分之一以内。

为了强化污垢的分散性并减少清洗过程的泡沫性能，可以加入常用的分散机如乙醇胺、乙醇等和消泡剂如乳化硅油，每种加入量在千分之一以内，即得到绿色水基清洗剂。将复配的清洗剂浓缩液稀释1‰左右使用，可根据具体的清洗要求提高到10％左右来减少清洗剂的消耗。

该药剂可以作为一般的油垢清洗，为了进一步强化清洗效果，根据油垢的主要化学结构特征主要有芳烃和长链烷烃构成可以进行完善。

为了保证清洗效果和避免废水的排放，清洗过程中可以首先浸泡20-60分钟，也可加热到50-60摄氏度，进行循环清洗；清洗液循环过程采用精密过滤器对悬浮物过滤，过滤精度5-100微米，过滤器的形式采用的布袋或滤芯过滤，便于更换。清洗后的废水采用催化氧化—混凝处理主要指利用催化剂下存在下的臭氧和双氧水氧化处理，催化剂主要是制二价铁；混凝剂的主要成份是铁、铝或其混合物。

本发明的清洗剂可以替代有机溶剂型清洗剂，用于现代工业设备和污水处理设备的清洗。对于清洗剂清洗过程产生的废水，采用催化氧化—混凝处理，可以有效的降低COD至满足城镇污水处理厂的出水要求，以至于国家标准排放水平，有效的防止清洗剂带来的水质污染。

本发明的水基清洗剂，化学性质稳定，适应性强。制备方法简单，操作方便，易于推广。

附图说明

图1是气质联用的油蜡成分分析数据图。

图2是红外光谱的油蜡成分分析数据图。

图3是XRD的油蜡成分分析数据图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1

按照上述配方配制绿色水基清洗剂及静态油蜡清洗：

组分	重量百分比(％)
		清洗剂浓缩液	5％
乙醇胺	1％
		乳化硅油	0.3％
水	93.5％

本实施例的具体制备方法如下：

1.先上述配置好的清洗剂浓缩液按照5％的比例稀释，搅拌均匀。

2.再在步骤(1)制备的混合物中分别加入壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇胺边加边搅拌，最后乳化硅油，超声分散至得到澄清透明的溶液，放置冷却后，即得稀释的绿色清洗剂

3.收集一种化工设备产生的油蜡进行分析，如下所示其主要成分为多甲基芳香烃类化合物，表面基团为饱和脂肪烃类并且含有铝、铁等无机元素。用复配的绿色水基清洗剂浸泡20-60分钟，也可加热到50-60摄氏度，进行循环清洗；清洗液循环过程采用精密过滤器对悬浮物过滤，过滤精度5-100微米，过滤器的形式采用的布袋或滤芯过滤，便于更换。

实施例2

取实施1的清洗后产生的废水通过催化氧化—混凝处理处理。具体步骤如下：

1.取实施例1中的清洗剂废水，用NaOH/H₂SO₄调节酸碱性使pH＝9～10左右，加入催化剂，利用催化剂下存在下的臭氧和双氧水氧化处理，催化剂主要是制二价铁

2.取步骤1中处理过后的废水进行混凝处理，混凝剂的主要成份是铁、铝或其混合物。

测试例1

按照JB/T4323.2—1999水基金属清洗剂试验方法分别对实施例1—2进行检测。

结果见表1

由上述结果可知，本发明的绿色清洗剂具有极强的清洗性能，对金属设备不造成腐蚀斑点、使用过程中不变色性质稳定，无残留。

测试例2

将步骤2处理得到的液体收集离心，取上层清液。按照国标GB11914-89化学需氧量的测定实施3的结果如下：

测定项目	处理前	处理后
			废水物理特征(目测)	灰绿色，有棕黑色悬浮颗粒	无色透明，无不溶物
COD(mg/L)	6088.36	78.29
			有机物去除率％	—	98.71％

由上述结果可以看出，通过催化氧化—混凝相结合处理清洗后废水可以有效的降低废水的COD避免环境水体污染，且操作简单成本低廉。

Claims (7)

1.一种水基清洗剂，包括葡萄糖甲胺、硅酸钠和去离子水，其特征在于；葡萄糖甲胺、硅酸钠、去离子水的重量比为1：1～2：1～10。

2.一种水基清洗剂，其特征在于，其有效成分包括葡萄糖甲胺、硅酸钠、酸二甲酯和壬基酚聚氧乙烯醚，占水基清洗剂的50-90％；其中，葡萄糖甲胺、硅酸钠、去离子水的重量比为1：1～2：1～10；碳酸二甲酯占葡萄糖甲胺、硅酸钠以及去离子水三者混合液的20％到50％，壬基酚聚氧乙烯醚占葡萄糖甲胺、硅酸钠以及去离子水三者混合液的20％到50％。

3.权利要求2所述一种水基清洗剂的制备方法，其特征在于，将葡萄糖甲胺、硅酸钠、去离子水按重量比为1：1～2：1～10配制后，超声分散，制备混合物I；再在混合物I中加入壬基酚聚氧乙烯醚和碳酸二甲酯边加边搅拌，超声分散至得到澄清透明的溶液，放置冷却后，即得到水基清洗剂；碳酸二甲酯占混合物I的20％到50％，壬基酚聚氧乙烯醚占混合物I的20％到50％。

4.根据权利要求3所述的一种水基清洗剂，其特征在于，加入分散剂和消泡剂，分散剂或消泡剂的加入量在千分之一以内。

5.根据权利要求4所述的一种水基清洗剂，其特征在于，所述的分散剂是指乙醇胺、乙醇中的一种，所述的消泡剂是指乳化硅油。

6.权利要求1或2所述一种水基清洗剂的应用，其特征是：将复配的清洗剂浓缩液稀释1‰～10％使用。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征是：清洗过程中首先浸泡20-60分钟或加热到50-60摄氏度，进行循环清洗；清洗液循环过程采用精密过滤器对悬浮物过滤，过滤精度5-100微米；清洗后的废水采用催化氧化—混凝处理，催化剂是制二价铁；混凝剂是铁、铝或其混合物。