ES水基分离型金属清洗剂的研制

薄新党 杨秀琴

（河南化工职业学院，河南 郑州 450042）

分离型金属清洗剂与日常家用及工业用的一般清洗剂有很大差别。一般清洗剂在使用后产生的油污水都为稳定的乳状液，这种乳状液通常不能用物理方法进行油水分离。而分离型金属清洗剂不但能清洗金属表面，而且清洗后产生的油污水能发生油水分离，产生油水两相，通过油水分离器后排出的废水含油量低于15PPm（1.5×10-5），达到海洋排放标准。海上环境保护委员会在（MEPC）60（33）号决议中规定，所有船舶必须安装油水分离器及配备专用的分离型工业清洗剂，油水分离器［1］如图1，基本上都是采用重力分离，用聚结材料将乳状液中的细微油珠聚结成大的油粒［2］。其目的就是对含油污水进行油水分离处理，使水中的含油浓度达到排放标准。传统金属清洗剂清洗完油污后，形成的乳液较为稳定，无法进行有效的油水分离处理，因此开发专业的分离型金属清洗剂成为清洗剂未来发展的必然要求。

图1 过滤式油水分离装置

1 试剂和仪器

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），十二烷基苯磺酸钠（LAS），烷基苯醚二磺酸钠（DOWFAX）（美国DOW化学公司），脂肪醇醚硫酸钠（AES）；0#柴油，蒸馏水，偏磷酸钠，三聚磷酸钠（Na5P3O10），乙二胺四乙酸二钠，乙二胺四乙酸四钠，氮川三醋酸钠（NTA），柠檬酸钠，聚羧酸钠，N-甲基-2-吡咯烷酮（国际特品（ISP）公司）。

碘量瓶，200mL量筒，秒表，pH计（上海精密仪器仪表有限公司），规格相同（50mm×25mm×3～6mm）不锈钢片，金属摆洗机ZC/RHBX-Ⅱ，721分光光度计，分析天平，恒温水浴锅。

2 实验方法

2.1 表面活性剂对清洗效率的影响

2.1.1 单一表面活性剂

将表面活性剂配成0.15％水溶液，取此溶液40mL与40mL 0#柴油于碘量瓶中，上下振动5次，静置1min后再上下震荡5次，然后将形成的乳液倒入200mL的量筒中，记录乳液下层分出10mL水溶液所需时间。

表1 各种表面活性剂的乳化分离性能

选用的表面活性剂应在外力作用下易乳化、形成的乳液在一定时间内具有一定的稳定性，才能具有去污作用，同时外力消失后易破乳。从表1中可以看出，阴离子表面活性剂LAS、AES形成的泡沫较多，分离出水层的时间较短，得到水油界面清晰，分离效果好，乳化效果不好。非离子表面活性剂C10+12EO、C10+7EO不但具有一定的乳化作用，也具有较好的分离功能，可以作为下一步复配实验样品。

2.1.2 复配表面活性剂性能的测定

选择不同的非离子-非离子组合，非离子-阴离子组合，采用相同的方法，进行测试。

表2 各种表面活性剂组合的乳化分离性能

从表2可以看到非离子-非离子组合如TX-10/TX-7、TX-10/C10+7EO的乳化性能稳定，去污效果很好，但破乳的现象不明显。非离子-阴离子组合如C10+ 12EO/DOWFAX、C10+12EO/AES、C10+7EO/DOWFAX具有形成两相的趋势，易破乳。可作为下面基础配方的成分。

2.2 软水剂对清洗效率的影响

2.2.1 软水剂性能的测试

25℃时，将1g不同的软水剂分别加入到100mL的蒸馏水中配制成不同的溶液，搅拌3min后，分别取少量溶液，测定各溶液的pH值。

三聚磷酸钠是一种应用广泛的金属清洗剂助剂［5］。氮川三醋酸钠生物降解性稍差，偏磷酸钠在水中的溶解性较差，若使用可能会带来稳定性问题。

表3 软水剂基本性能比较

2.2.2 基础配方1系列的配制

25℃时，将复合表面活性剂C10+7EO/DOWFAX 3.5g加入到95.5mL的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，加入1g的软水剂，继续搅拌至全部溶解。

2.2.3 乳化分离性能的测试

将上述基础配方1系列用2.5×10-4的硬水（即含无水氯化钙0.165g/L，七水硫酸镁0.247g/L）配成0.15％的水溶液，取此溶液40mL与0#柴油40mL于碘量瓶中上下振动5次，静置1min后再上下震荡5次，将形成的乳液倒入200mL的量筒中，记录乳液分出10mL水溶液所需时间，并用注射器从水层中抽取少量溶液，注入石英池中，在650nm波长处测定透光率。

表4 基础配方1系列乳化分离性能的评价

通过表4的比较发现：EDTA二钠的分离效果最好。STPP相对其它的碱性软水剂，它的分离效果较好，聚羧酸钠分离效果最差。

2.2.4 去污能力的测试

清洗样板为不锈钢试片，尺寸为50mm×25mm×3～5mm。将配制出的人造油污，涂覆在不锈钢试片的合适区域内。将上述表面活性剂复配物与软水剂形成的清洗液加入到清洗剂工作液中，使表面活性剂总浓度为3g/L，清洗温度为（60±2）℃，清洗时间为浸渍3min和摆洗3min（ZC/RHBX-Ⅱ型摆洗机，摆动距离为50mm、频率为30次/mim）。计算去污能力。

去污力计算公式为：

X=（M1－M2/M1－M0）×100％

式中：X―去污力，％；M0―试片质量，g；M1―试片涂覆油污后的质量，g；M2―涂覆油污试片清洗后的质量，g。

表5 基础配方1系列去污性能的评价

从表5中可以看到，它们的去污力均达到了80％以上。STPP、EDTA二钠、EDTA四钠盐表现出较好的去污性能。虽然含有柠檬酸钠、聚羧酸钠、氮川三醋酸钠配方的去污力也较好，都超过了80％，但在乳化分离实验中的界面清晰度和水层透光率都较差，可以不考虑在以后的配方中加入。

3 结果

本研究以非离子型－阴离子型表面活性剂C10+7EO/DOWFAX组合为乳化、清洗、分离的活性组分，又引入软水剂，来提高去污力，增强洗涤效果，同时加入水溶性的N-甲基-2-吡咯烷酮以增加体系的高低温稳定性。并根据国标通用水基金属清洗剂标准分离型清洗剂的测试方法，ES分离型金属清洗剂的使用较好。

［1］王雨，郑晓宇，马玉华，等.含阴/非双子表面活性剂的金属清洗剂的性能研究［J］.金属热处理，2006，31（9）：95-97.

［2］刘东彦，张发亮，黄新辉.环保型液体洗涤剂的配制及性能测定［J］.河南化工，2006，23（9）：18-19.

［3］石鸿斌.氮川三醋酸钠NTA生态毒性和产品安全性［J］.日用化学品科学，2005，28（2）：45-46.

［4］杜荣熙，张磊，张林.炼油厂QXF-3化学清洗剂研究［J］.清洗世界，2006，22（9）：6-12.

［5］孟令东，杨军伟.环保型水基金属清洗剂的研制［J］.新技术新工艺，2011（6）：82-84.