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JP2003027263A - How to remove silicate scale - Google Patents

How to remove silicate scale

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Publication number
JP2003027263A
JP2003027263A JP2001209442A JP2001209442A JP2003027263A JP 2003027263 A JP2003027263 A JP 2003027263A JP 2001209442 A JP2001209442 A JP 2001209442A JP 2001209442 A JP2001209442 A JP 2001209442A JP 2003027263 A JP2003027263 A JP 2003027263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
scale
acid
silicate
fluoride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001209442A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Ito
賢一 伊藤
Naoko Togo
直子 藤後
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hakuto Co Ltd
Original Assignee
Hakuto Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hakuto Co Ltd filed Critical Hakuto Co Ltd
Priority to JP2001209442A priority Critical patent/JP2003027263A/en
Publication of JP2003027263A publication Critical patent/JP2003027263A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種工業用水系における珪酸塩スケールを、
化学的に効率よく除去し、かつ塩酸やフッ酸等の刺激性
の強い有毒ガスが発生する恐れのない洗浄方法を提供す
る 【解決手段】 第1プロトンのpKa値が4未満である
水溶性カルボン酸類、スルファミン酸から選らばれる1
種以上を含むpHが4以下の水溶液と接触させる工程、
その後に、水に溶解してフッ化物イオンを生成するフッ
化物を含む水溶液と接触させる工程を有することを特徴
としている。
(57) [Abstract] [Problem] To reduce silicate scale in various industrial water systems,
A water-soluble carboxylic acid having a pKa value of less than 4 for a first proton is provided, which provides a cleaning method that efficiently removes chemically and does not generate highly irritating toxic gases such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid. 1 selected from acids and sulfamic acids
A step of contacting with an aqueous solution containing a species or more and having a pH of 4 or less,
Thereafter, the method is characterized by comprising a step of contacting with an aqueous solution containing fluoride which dissolves in water to generate fluoride ions.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、珪酸塩スケール、
特に水と接触する金属表面等に付着した珪酸塩スケール
を除去するための化学的洗浄方法に関する。 【0002】 【従来の技術】冷却水系、ボイラ水系、紙パルプ製造工
程水、製鉄工場工程水、湿式集塵装置など各種工業用水
系においては、水と接触する装置の表面に水中の溶解成
分が析出して、所謂「スケール」となり、これが装置の
運転上支障となっている。 【0003】水と接触する装置表面に発生するスケール
は、水中に含まれるカルシウムイオンと炭酸イオンに起
因する炭酸カルシウムスケールが最も一般的であるが、
天然水中にはシリカが含まれており、これがアルカリ性
の条件下でカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウ
ム、亜鉛など水中に存在する金属イオンと反応して珪酸
塩を生成しスケールとなる珪酸塩スケールもある。 【0004】例えば、工場の開放式循環冷却水系では、
工業用水を受け入れて工程の冷却水としているが、冷却
塔における水の蒸発により水中のシリカや金属イオンが
濃縮され、これが温度の高い熱交換器の伝熱管表面で珪
酸塩スケール、特に珪酸マグネシウムや珪酸亜鉛よりな
る珪酸塩スケールが発生する。スケールは、伝熱効果を
悪くしたり、水の流れを阻害するなどの弊害があるが、
さらにステンレス鋼、チタン、銅合金、ニッケル合金等
の金属表面にスケールが付着するとスケール下部で塩化
物イオンの濃縮が起こり、これが原因で応力腐食割れと
なるなど、装置の安定運転、安全運転の観点からその対
策は重要である。 【0005】ボイラでは、水はイオン交換水や軟化水が
使用されることが多いが、それでも微量のシリカや金属
イオンが蒸発管等に珪酸マグネシウムや珪酸カルシウム
などの珪酸塩スケールが生成する。ボイラ蒸発管のスケ
ールは、伝熱を阻害するばかりか、甚だしい場合は過熱
によりボイラの破損事故に至ることがある。 【0006】製紙工場では、硫酸アルミニウムを使用し
て抄紙された古紙のアルカリ離解などから溶出するアル
ミニウムイオンが、工程水中のケイ酸イオンと結合して
珪酸アルミニウムスケールを生成し、生産性の低下に直
結する問題となっている。 【0007】炭酸カルシウムやリン酸カルシウムは、硝
酸、塩酸、硫酸等の無機酸に溶解するので、炭酸カルシ
ウムやリン酸カルシウムのスケールはこれら無機酸を用
いる洗浄方法で化学的に洗浄して除去することができ
る。また、シリカを主体としたスケールは、フッ酸など
のフッ化物を用いることである程度除去することができ
る。 【0008】一方、珪酸塩は、工業用水系の各所にみら
れ、水と接触する装置表面に珪酸塩スケールを作ること
は一般的であり、生成した珪酸塩は硝酸、塩酸、硫酸等
の無機酸には溶解し難く、フッ酸やフッ化物を用いる方
法でも完全に除去することはできない。その他、アルカ
リ金属水溶液にアミノポリカルボン酸、β−グリセロリ
ン酸グリセリンなどを加え、pH9以上の液で洗浄する
とする方法〔特公昭49−14468号公報〕が提案さ
れているが、珪酸塩スケールを除去できる有効な化学的
洗浄方法がなく、専ら機械的な除去に頼っていた。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、各種
工業用水系における珪酸塩スケールを、化学的に効率よ
く除去し、かつ塩酸やフッ酸等の刺激性の強い有毒ガス
が発生する恐れのない洗浄方法を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明者らは珪酸塩スケールの溶解について、鋭意
検討し、珪酸塩スケールの除去方法を完成させたもので
あり、第1プロトンのpKa値が4未満である水溶性カ
ルボン酸類、スルファミン酸から選らばれる1種以上を
含むpH4以下の水溶液と接触させる工程、その後に、
水に溶解してフッ化物イオンを生成するフッ化物を含む
水溶液と接触させる工程を有することを特徴としてい
る。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明が対象とするのは、シリカ
と多価金属より生成する珪酸塩スケールであり、具体的
には珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸鉄、珪酸
アルミニウム、珪酸亜鉛、珪酸マンガン、珪酸ストロン
チウム、珪酸銅、珪酸ニッケルなどを含むスケールであ
り、結晶質、非晶質のいずれの形態も含む。 【0012】本発明は珪酸塩スケールの除去方法であ
り、スケールの付着した表面を第1プロトンのpKaが
4未満である水溶性カルボン酸類(以下、「水溶性カル
ボン酸類」とする)、スルファミン酸から選択される1
種以上を含むpHが4以下の水溶液(以下、「第1洗浄
液」とする)と接触させ、次いで、水に溶解してフッ化
物イオンを生成するフッ化物を含む水溶液(以下、「第
2洗浄液」とする)を接触させることからなっている。 【0013】第1洗浄液における水溶性カルボン酸類
は、分子中に1個以上のカルボキシル基を有し、第1プ
ロトンのpKa値が4未満である水溶性のカルボン酸化
合物である。pKa値は、水溶性カルボン酸類における
第1プロトンの解離定数Kaの逆数の対数であり、下記
式にて表記される。 pKa=log[1/Ka] 【0014】水溶性カルボン酸類、およびその第1プロ
トンのpKa値についての具体的な例を挙げると、蟻酸
(pKa=3.55)、マロン酸(pKa=2.6
5)、シュウ酸(pKa=1.04)、マレイン酸(p
Ka=1.75)、フマル酸(pKa=2.85)、リ
ンゴ酸(pKa=3.24)、クエン酸(pKa=2.
87)、グリコール酸(pKa=3.63)、乳酸(p
Ka=3.66)、酒石酸(pKa=2.82)であ
る。尚、多くの水溶性カルボン酸類についてはそのpK
a値が知られており、例えば化学便覧(基礎編II)改
訂3版〔日本化学会編、339頁、昭和59年発行(丸
善)〕に示されている。本発明に使用される水溶性カル
ボン酸類のpKa値は4未満であるが、pKa値が4以
上ではスケール除去効果が充分でない。 【0015】第1洗浄液は、水溶性カルボン酸類、スル
ファミン酸から選らばれる1種以上の化合物を含み、p
Hを4以下にした水溶液である。水溶性カルボン酸類な
いしスルファミン酸の水溶液中の濃度は、化合物の種類
により最適濃度は異なるが、通常は1〜20重量%であ
る。pHは4以下になるように調整するが、pHが4よ
り高いと珪酸塩スケールの除去効果が充分でない。 【0016】第1洗浄液による洗浄は、第1洗浄液をス
ケールの付着する表面と接触させることにより達成され
る。接触時間はスケールの性状、付着程度、あるいは洗
浄液の種類、濃度などにより異なるが、通常は30分か
ら48時間である。洗浄温度は、通常は20〜100℃
である。温度が20℃未満ではスケール溶解速度が遅
く、また100℃を超えると洗浄液の沸点に達するので
いずれも実用的でない。このとき、洗浄液は静止した状
態での接触でもよいが、洗浄液を循環あるいは攪拌する
のが好ましい。 【0017】なお、第1洗浄液には、アンモニア、アミ
ン類、水酸化アルカリ等を加えてpHを調製することが
あるが、本発明はこれらpH調製方法について限定する
ものではない。 【0018】次いで、第2洗浄液と接触させる。第1洗
浄液による洗浄から第2洗浄液による洗浄への移行は、
通常、第1洗浄液を全て排出してから第2洗浄液を加え
るのが基本であるが、第1洗浄液の全部又は1部を残し
たままフッ化物を添加して、第2洗浄液として使用し、
洗浄することもできる。 【0019】第2洗浄液におけるフッ化物は、水に溶解
してフッ化物イオンを生成するものであり、例えばフッ
化水素アンモニウム、フッ化水素ナトリウム、フッ化水
素カリウム、フッ化水素アミン、フッ化アミンなどのフ
ッ化水素化合物やフッ化アンモニウム、フッ化ナトリウ
ム、フッ化カリウム、フッ化アミンなどが挙げられる。
しかし、フッ酸は毒性の高い弗化水素が気化し易いた
め、本発明には好ましくない。 【0020】フッ化物の濃度は、化合物の種類により最
適濃度は異なるが、通常、洗浄液中1〜20重量%であ
る。フッ化物の濃度が1重量%未満ではスケール溶解速
度が遅く、フッ化物の濃度が20重量%を超えてもフッ
化物濃度を増やした以上のスケール溶解速度の増加は見
込めないため、いずれの場合も実用的でない。また、第
2洗浄液のpHは、通常、2〜8である。 【0021】第2洗浄液による洗浄は、第2洗浄液をス
ケールの付着する表面と接触させることにより達成され
る。接触時間はスケールの性状、付着程度、あるいは洗
浄液の種類、濃度などにより異なるが、通常は15分〜
12時間である。洗浄温度は、通常は10〜50℃であ
る。温度が10℃未満ではスケール溶解速度が遅く、ま
た、50℃を超えるとこれ以上のスケール溶解速度の増
加は見込めないため、いずれの場合も実用的でない。こ
のとき、洗浄液は静止した状態での接触でもよいが、洗
浄液を循環あるいは攪拌するのが好ましい。 【0022】第1洗浄液と第2洗浄液による洗浄の順序
を逆に行ったり、あるいは第1洗浄液と第2洗浄液を初
めから混合して一度に洗浄する方法は、本発明の意図す
るスケール除去効果が充分に期待できない。 【0023】本発明方法による珪酸塩スケール除去は、
先ず、第1洗浄液と接触させることにより、第1洗浄液
中の水溶性カルボン酸類、スルファミン酸により金属成
分を溶解させ、残ったシリカ成分は、第2洗浄液からの
フッ化物イオンにより溶解されると考えられる。これに
対して、最初にフッ化物を含む水溶液と接触させた場
合、フッ化物イオンが珪酸金属塩中のシリカ成分を選択
的に溶解するが、金属成分は酸化物として残留するので
水溶性カルボン酸類やスルファミン酸等では充分溶解す
ることができないと考えられる。また、水溶性カルボン
酸類ないしスルファミン酸をフッ化物と同時に使用した
場合、水溶性カルボン酸類やスルファミン酸と比較して
フッ化物のスケールに対する反応速度が速いため、最初
にフッ化物イオンが珪酸金属塩中のシリカ成分を選択的
に溶解して、金属成分が酸化物として残留するため、上
記と同様の理由によりスケールを充分溶解することがで
きないと考えられる。これらの作用メカニズムは必ずし
も明確でないが、珪酸金属塩では金属イオンと珪酸イオ
ンがイオン結合で結ばれているため、水溶性カルボン酸
類やスルファミン酸が金属イオンに対して容易に作用で
きるが、金属酸化物では金属原子と酸素原子が共有結合
で強固に結ばれているため、水溶性カルボン酸類やスル
ファミン酸が金属原子に作用することができないためと
推定される。 【0024】本発明の洗浄は、珪酸塩スケールを対象と
しているが、炭酸カルシウムやリン酸カルシウム等のス
ケールに対しては第1洗浄液の洗浄により、シリカスケ
ールに対しては第2洗浄液により除去できるので、本発
明方法は、珪酸塩以外に炭酸カルシウム、リン酸カルシ
ウム、シリカなどが混在するスケールに対しても有効に
作用することができる。 【0025】本発明方法を実施するにあたり、それぞれ
の洗浄液、特に第1洗浄液に酸腐食抑制剤を加えて洗浄
中に金属の腐食を抑えることがある。このような酸腐食
抑制剤は、例えば朝日化学(株)から「イビット」(商
品名)、キレスト化学(株)から「キレヒビット」(商
品名)として市販されているものがある。酸腐食抑制剤
は有機酸用やスルファミン酸用やフッ化物用として市販
されているものが使用できるが、塩酸用、硫酸用の酸腐
食抑制剤を転用してもよい。 【0026】また、洗浄対象の系内に銅合金が存在する
場合は、それぞれの洗浄液にチオ尿素類、アンモニア、
アミン類などの銅イオン封鎖剤を併用することができ
る。 【0027】本発明の洗浄方法が適用される装置の材質
は特に限定するものではなく、金属、樹脂、セラミック
等が含まれる。金属材質としてはステンレス鋼、チタ
ン、ニッケル合金、炭素鋼、銅合金等が挙げられる。 【実施例】以下に本発明を具体的に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。 【0028】(実施例1)工場で稼動中の開放循環式冷
却水系の熱交換器からスケールが付着したステンレス鋼
製チューブ(材質:SUS304、外径:19mm、肉
厚:2mm)を抜き出し、5cmの長さに切り出して洗
浄効果評価用試験チューブとした。チューブ内には厚さ
3mmのスケールが付着していた。付着スケールの組成
はSiO:46.4%、MgO:12.3%、Ca
O:14.7%、Al:7.3%(それぞれ重量
%を示す)であり、付着スケールは珪酸マグネシウム、
珪酸カルシウム、珪酸アルミニウムの混合物であった。
洗浄効果評価用の試験チューブおよび循環ポンプをビニ
ルホースで連結し、別途ポリ容器に入れた洗浄液を0.
1m/sの流速で循環させた。尚、洗浄を2段で行った
実験では、最初の洗浄液と後の洗浄液は全量入れ変え替
えて行った。所定時間循環洗浄した後、顕微鏡にて残留
スケールの厚さを測定した。 【0029】結果を表1に示す。 【表1】 この結果から、本発明の洗浄液を正しい順序で行うこと
により珪酸塩スケールを除去出来ることが認められた。 【0030】(実施例2)実施例1とは別の開放循環式
冷却水系の熱交換器からスケールが付着したステンレス
鋼製チューブ(材質:SUS316、外径:19mm、
肉厚:2mm)を抜き出して、5cmの長さに切り出し
て洗浄効果評価用試験チューブとした。チューブ内には
厚さ2.5mmのスケールが付着していた。付着スケー
ルの組成はSiO:27.7%、MgO:15.9
%、CaO:18.5%、CO:14.4%(それぞ
れ重量%を示す)であり、スケールは珪酸マグネシウム
と炭酸カルシウムの混合物であった。実施例1と同じ方
法により、まず第1洗浄液としてリンゴ酸5%水溶液
(pH2.0)を用い、50℃で12時間洗浄し、次い
で第2洗浄液として弗化水素ナトリウム10%水溶液を
用い、40℃で3時間洗浄した。洗浄終了後の残留スケ
ール厚さは0.1mm以下であった。本発明の方法によ
り、珪酸マグネシウムと炭酸カルシウムの混合物したス
ケールに対しても洗浄除去が可能であることが認められ
た。 【0031】 【発明の効果】本発明によれば、塩酸やフッ酸等の刺激
性が強く有毒ガスが発生する恐れのある危険な薬品を使
用することなく、珪酸塩スケールを効率良く除去するこ
とできる。これは、スケールの除去を効率的に行うこと
ができ、関連装置の安定運転、安全運転に寄与するもの
である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicate scale,
In particular, the present invention relates to a chemical cleaning method for removing silicate scale attached to a metal surface or the like that comes into contact with water. [0002] In various industrial water systems such as a cooling water system, a boiler water system, a paper pulp manufacturing process water, a steel mill process water, and a wet dust collector, dissolved components in the water are present on the surface of the device that comes into contact with water. Precipitation results in a so-called "scale", which hinders the operation of the apparatus. [0003] The most common scale generated on the surface of the device in contact with water is calcium carbonate scale caused by calcium ions and carbonate ions contained in the water.
Natural water contains silica that reacts with metal ions present in the water, such as calcium, magnesium, iron, aluminum, and zinc, under alkaline conditions to produce silicates that form silicate scales. . For example, in an open circulation cooling water system of a factory,
Although industrial water is received and used as cooling water for the process, silica and metal ions in the water are concentrated by evaporation of water in the cooling tower, and this forms silicate scale, especially magnesium silicate, A silicate scale consisting of zinc silicate is generated. Scale has adverse effects such as worsening the heat transfer effect and obstructing the flow of water,
In addition, if scale adheres to metal surfaces such as stainless steel, titanium, copper alloys, and nickel alloys, chloride ions will concentrate at the lower part of the scale, causing stress corrosion cracking. Therefore its countermeasures are important. [0005] In a boiler, ion-exchanged water or softened water is often used as water, but a small amount of silica or metal ions still generates silicate scale such as magnesium silicate or calcium silicate in an evaporating tube or the like. Not only does the scale of the boiler evaporator tube hinder heat transfer, but in severe cases, overheating can lead to a boiler breakage accident. In a paper mill, aluminum ions eluted from alkali disintegration of waste paper made using aluminum sulfate combine with silicate ions in process water to form aluminum silicate scale, which reduces productivity. This is a direct problem. [0007] Since calcium carbonate and calcium phosphate are dissolved in inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid, the scale of calcium carbonate and calcium phosphate can be removed by chemical cleaning using a cleaning method using these inorganic acids. The scale mainly composed of silica can be removed to some extent by using a fluoride such as hydrofluoric acid. On the other hand, silicate is found in various places in industrial water systems, and it is common to form silicate scale on the surface of an apparatus which comes into contact with water. It is difficult to dissolve in acid and cannot be completely removed even by a method using hydrofluoric acid or fluoride. In addition, a method of adding an aminopolycarboxylic acid, β-glycerophosphate glycerin, or the like to an aqueous alkali metal solution and washing with a solution having a pH of 9 or more [Japanese Patent Publication No. 49-14468] has been proposed. There was no effective chemical cleaning method available, relying exclusively on mechanical removal. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to efficiently remove silicate scale in various industrial water systems and to remove highly irritating toxic gases such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid. An object of the present invention is to provide a cleaning method that does not occur. [0010] In order to achieve the object, the present inventors diligently studied the dissolution of silicate scale and completed a method of removing silicate scale. A step of contacting with a water-soluble carboxylic acid having a pKa value of one proton of less than 4 and an aqueous solution having a pH of 4 or less containing at least one selected from sulfamic acid,
The method is characterized by including a step of contacting with an aqueous solution containing fluoride which dissolves in water to generate fluoride ions. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is a silicate scale formed from silica and a polyvalent metal, and specifically, magnesium silicate, calcium silicate, iron silicate, aluminum silicate, silicate This scale includes zinc, manganese silicate, strontium silicate, copper silicate, nickel silicate, and the like, and includes both crystalline and amorphous forms. The present invention relates to a method for removing silicate scale, wherein the surface to which the scale is attached is a water-soluble carboxylic acid having a pKa of the first proton of less than 4 (hereinafter referred to as "water-soluble carboxylic acid"), sulfamic acid. 1 to be selected from
An aqueous solution containing a species or more and having a pH of 4 or less (hereinafter, referred to as a “first cleaning liquid”), and then an aqueous solution containing a fluoride that dissolves in water to generate fluoride ions (hereinafter, referred to as a “second cleaning liquid”) "). The water-soluble carboxylic acids in the first washing solution are water-soluble carboxylic compounds having at least one carboxyl group in the molecule and having a pKa value of the first proton of less than 4. The pKa value is the logarithm of the reciprocal of the dissociation constant Ka of the first proton in the water-soluble carboxylic acids, and is expressed by the following equation. pKa = log [1 / Ka] Specific examples of the water-soluble carboxylic acids and the pKa value of the first proton thereof are formic acid (pKa = 3.55) and malonic acid (pKa = 2. 6
5), oxalic acid (pKa = 1.04), maleic acid (p
Ka = 1.75), fumaric acid (pKa = 2.85), malic acid (pKa = 3.24), citric acid (pKa = 2.
87), glycolic acid (pKa = 3.63), lactic acid (pKa
Ka = 3.66) and tartaric acid (pKa = 2.82). In addition, many water-soluble carboxylic acids have pK
The a value is known, and is shown in, for example, Chemical Handbook (Basic Edition II), 3rd revised edition [edited by The Chemical Society of Japan, p. 339, published in 1984 (Maruzen)]. The pKa value of the water-soluble carboxylic acids used in the present invention is less than 4, but if the pKa value is 4 or more, the scale removing effect is not sufficient. [0015] The first cleaning solution contains one or more compounds selected from water-soluble carboxylic acids and sulfamic acid.
This is an aqueous solution in which H is reduced to 4 or less. The optimum concentration of the water-soluble carboxylic acid or sulfamic acid in the aqueous solution varies depending on the type of the compound, but is usually 1 to 20% by weight. The pH is adjusted so as to be 4 or less, but if the pH is higher than 4, the effect of removing the silicate scale is not sufficient. The cleaning with the first cleaning liquid is achieved by bringing the first cleaning liquid into contact with the surface to which the scale is attached. The contact time varies depending on the properties of the scale, the degree of adhesion, or the type and concentration of the cleaning solution, but is usually 30 minutes to 48 hours. Washing temperature is usually 20-100 ° C
It is. When the temperature is lower than 20 ° C., the scale dissolution rate is low, and when the temperature is higher than 100 ° C., the boiling point of the cleaning solution is reached, and neither is practical. At this time, the cleaning liquid may be in a stationary state, but it is preferable to circulate or agitate the cleaning liquid. The pH may be adjusted by adding ammonia, amines, alkali hydroxide and the like to the first cleaning liquid, but the present invention is not limited to these pH adjusting methods. Next, it is brought into contact with a second cleaning liquid. The transition from cleaning with the first cleaning liquid to cleaning with the second cleaning liquid is as follows:
Usually, it is basically to discharge the first cleaning liquid and then add the second cleaning liquid. However, fluoride is added while leaving all or one part of the first cleaning liquid, and used as the second cleaning liquid.
It can also be washed. The fluoride in the second cleaning solution is dissolved in water to generate fluoride ions. For example, ammonium fluoride, sodium hydrogen fluoride, potassium hydrogen fluoride, amine hydrogen fluoride, amine fluoride amine Such as hydrogen fluoride compounds, ammonium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, and amine fluoride.
However, hydrofluoric acid is not preferred in the present invention because highly toxic hydrogen fluoride is easily vaporized. The optimum concentration of the fluoride varies depending on the kind of the compound, but is usually 1 to 20% by weight in the washing solution. If the concentration of fluoride is less than 1% by weight, the scale dissolution rate is slow, and if the concentration of fluoride exceeds 20% by weight, the increase in the scale dissolution rate beyond the increase in fluoride concentration cannot be expected. Impractical. The pH of the second cleaning solution is usually 2 to 8. The cleaning with the second cleaning liquid is achieved by bringing the second cleaning liquid into contact with the surface to which the scale adheres. The contact time varies depending on the properties of the scale, the degree of adhesion, or the type and concentration of the cleaning solution, but is usually from 15 minutes to
12 hours. The washing temperature is usually from 10 to 50C. If the temperature is lower than 10 ° C., the scale dissolution rate is low, and if the temperature is higher than 50 ° C., no further increase in the scale dissolution rate can be expected. At this time, the cleaning liquid may be in a stationary state, but it is preferable to circulate or agitate the cleaning liquid. The method of performing the cleaning with the first cleaning liquid and the second cleaning liquid in reverse order, or mixing the first cleaning liquid and the second cleaning liquid from the beginning and cleaning them at once, does not provide the scale removing effect intended by the present invention. I can't expect enough. The silicate scale removal according to the method of the present invention comprises:
First, it is considered that the metal component is dissolved by the water-soluble carboxylic acids and sulfamic acid in the first cleaning solution by being brought into contact with the first cleaning solution, and the remaining silica component is dissolved by fluoride ions from the second cleaning solution. Can be On the other hand, when first contacting with an aqueous solution containing fluoride, fluoride ions selectively dissolve the silica component in the metal silicate salt, but the metal component remains as an oxide, so that the water-soluble carboxylic acid It is thought that it cannot be sufficiently dissolved with sulphamic acid or the like. Also, when water-soluble carboxylic acids or sulfamic acid are used together with fluoride, the reaction rate of fluoride to the scale is faster than that of water-soluble carboxylic acids or sulfamic acid. Since the silica component is selectively dissolved and the metal component remains as an oxide, it is considered that the scale cannot be sufficiently dissolved for the same reason as described above. Although the mechanism of these actions is not always clear, water-soluble carboxylic acids and sulfamic acid can easily act on metal ions because metal ions and silicate ions are connected by ionic bonds in metal silicates. This is presumed to be because water and water-soluble carboxylic acids and sulfamic acid cannot act on the metal atom because the metal atom and the oxygen atom are firmly linked by a covalent bond. The cleaning of the present invention is intended for silicate scales. However, scales such as calcium carbonate and calcium phosphate can be removed by cleaning with a first cleaning liquid, and silica scales can be removed with a second cleaning liquid. The method of the present invention can effectively act on scales in which calcium carbonate, calcium phosphate, silica, and the like are mixed in addition to silicate. In carrying out the method of the present invention, an acid corrosion inhibitor may be added to each cleaning solution, particularly the first cleaning solution, to suppress metal corrosion during cleaning. Such acid corrosion inhibitors include, for example, those commercially available as "IBIT" (trade name) from Asahi Chemical Co., Ltd. and "Kirehibit" (trade name) from Kirest Chemical Co., Ltd. As the acid corrosion inhibitor, those commercially available for organic acids, sulfamic acids and fluorides can be used, but acid corrosion inhibitors for hydrochloric acid and sulfuric acid may be diverted. When a copper alloy is present in the system to be cleaned, thioureas, ammonia,
Copper ion sequestering agents such as amines can be used in combination. The material of the apparatus to which the cleaning method of the present invention is applied is not particularly limited, and includes metals, resins, ceramics, and the like. Examples of the metal material include stainless steel, titanium, nickel alloy, carbon steel, and copper alloy. EXAMPLES The present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) A stainless steel tube (material: SUS304, outer diameter: 19 mm, wall thickness: 2 mm) with scale attached was extracted from a heat exchanger of an open circulation type cooling water system operating in a factory, and 5 cm in diameter. And cut into lengths to give test tubes for evaluating the cleaning effect. A scale having a thickness of 3 mm was adhered in the tube. The composition of the attached scale is SiO 2 : 46.4%, MgO: 12.3%, Ca
O: 14.7%, Al 2 O 3 : 7.3% (indicating weight%), the adhesion scale was magnesium silicate,
It was a mixture of calcium silicate and aluminum silicate.
The test tube for evaluating the cleaning effect and the circulating pump are connected by a vinyl hose, and the cleaning solution separately placed in a plastic container is used for 0.1 ml.
Circulation was performed at a flow rate of 1 m / s. In an experiment in which washing was performed in two stages, the first washing solution and the subsequent washing solution were all replaced and replaced. After circulating and washing for a predetermined time, the thickness of the residual scale was measured with a microscope. The results are shown in Table 1. [Table 1] From these results, it was confirmed that the silicate scale can be removed by performing the cleaning solution of the present invention in the correct order. (Example 2) A stainless steel tube (material: SUS316, outer diameter: 19 mm, scale attached) from a heat exchanger of an open circulation type cooling water system different from Example 1
(Thickness: 2 mm) was extracted and cut into a length of 5 cm to obtain a test tube for evaluating the cleaning effect. A scale with a thickness of 2.5 mm was adhered in the tube. The composition of the adhered scale is SiO 2 : 27.7%, MgO: 15.9.
%, CaO: 18.5%, CO 2 : 14.4% (each represents% by weight), and the scale was a mixture of magnesium silicate and calcium carbonate. According to the same method as in Example 1, first, a 5% aqueous solution of malic acid (pH 2.0) was used as a first cleaning solution, and washed at 50 ° C. for 12 hours. Washed for 3 hours at ° C. The residual scale thickness after the completion of the washing was 0.1 mm or less. It has been found that the method of the present invention enables washing and removal of scales in which magnesium silicate and calcium carbonate are mixed. According to the present invention, it is possible to efficiently remove silicate scale without using dangerous chemicals such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid which are highly irritating and may generate toxic gas. it can. This makes it possible to efficiently remove scale and contributes to stable operation and safe operation of related devices.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C11D 17/08 B08B 9/02 Z Fターム(参考) 3B116 AA13 BB03 BB82 BB87 3B201 AA13 BB03 BB82 BB87 BB92 BB96 4H003 BA12 DA09 DC02 EA05 EA06 EB08 FA01 FA21 4K053 PA01 PA02 PA03 PA06 PA07 PA09 PA18 QA01 RA14 RA21 RA22 RA23 RA25 RA45 RA46 RA47 RA52 RA63 SA06 SA08 TA16 TA17 XA24 YA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) C11D 17/08 B08B 9/02 Z F term (Reference) 3B116 AA13 BB03 BB82 BB87 3B201 AA13 BB03 BB82 BB87 BB92 BB96 4H003 BA12 DA09 DC02 EA05 EA06 EB08 FA01 FA21 4K053 PA01 PA02 PA03 PA06 PA07 PA09 PA18 QA01 RA14 RA21 RA22 RA23 RA25 RA45 RA46 RA47 RA52 RA63 SA06 SA08 TA16 TA17 XA24 YA03

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1プロトンのpKa値が4未満である
水溶性カルボン酸類、スルファミン酸から選らばれる1
種以上を含むpH4以下の水溶液と接触させる工程、そ
の後に、水に溶解してフッ化物イオンを生成するフッ化
物を含む水溶液と接触させる工程を有することを特徴と
する珪酸塩スケールの除去方法。
Claims: 1. A water-soluble carboxylic acid having a pKa value of a first proton of less than 4 and 1 selected from sulfamic acid.
A method for removing silicate scale, comprising a step of contacting with an aqueous solution containing at least seeds and having a pH of 4 or less, and thereafter, a step of contacting with an aqueous solution containing fluoride which dissolves in water to generate fluoride ions.
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