环保型动车组集便器专用清洗剂的研究

杜 玮 伊钟毓 贾恒琼 魏 瞾 吴邵亮 韩志强 相若函 刘智平 梁浚毅

（1. 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所, 北京, 100081；2. 柳州贝丽嘉涂料有限公司，广西柳州，545000）

随着我国高铁事业的迅猛发展，如何经济有效地解决清洗防护问题迫在眉睫。截至目前，我国高铁运行总里程达3.5万公里，居世界首位。高铁事业的迅猛发展给人们带来高效、便捷的出行体验，随之而来也伴随了诸多问题。过去，我国大铁运行列车都是采用直排式排污方法，但这类排污方式不仅不利于行车美观，也严重影响了环境卫生[1-2]。近十几年，我国对环保事业高度重视，开通高铁后，高速铁路动车组排污系统全部更换为集便器蓄污，统一收集后集中处理[3-4]。因此，如何高效地清洗高铁集便器蓄污池问题迫在眉睫。

1 实验方法

1.1 集便器清洗剂的洗净力测试

集便器内部污物由尿碱、排泄物残渣及少量油脂组成，虽然垢类污物占绝大部分，但集便器清洗剂也同样需要一定的除油能力，以保证清洗剂的清洗效果。由于目前没有针对动车组集便器清洗剂的检验标准，洗净力的检测方法参照Q/CR 468－2015《动车组外表面清洗剂》进行。

1.2 集便器清洗剂的腐蚀性测试

由于集便器内部封闭，一些腐蚀等问题难以被发现，且集便器损害会有污物泄露，对工作人员的修理造成不便，同时也会造成环境污染。所以金属腐蚀性作为清洗剂的一个核心指标，必须控制在适宜的范围内。目前，并没有针对动车组集便器清洗剂腐蚀性的相关标准，所以实验参照Q/CR 468－2015进行。

1.3 集便器清洗剂的溶垢能力测试

由于集便器内部的主要污物是垢类污渍，所以集便器清洗剂的溶垢能力直接反映了其清洗能力。目前没有针对集便器清洗剂的除垢标准，所以实验参照QB/T 4313－2012《食品工具和工业设备用酸性清洗剂》进行。

1.4 集便器清洗剂的COD测试

集便器清洗剂在考虑清洗性能的同时，也要关注清洗剂的环保性能，具有特定代表性的指标就是COD（化学需氧量），它可以反映水中被还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。本实验通过水质分析仪，采用消解法测试样品的COD数值，与市场上的样品进行对比。

2 结果及分析

2.1 集便器清洗剂的洗净力

为了更好地对比不同产品之间的油污洗净力，我们从市场上收集了4种清洗剂产品，命名为竞品1、竞品2、竞品3、竞品4，本产品命名为自研产品。参照Q/CR 469－2015实验方法，分别对5种产品进行洗净力测试，结果如表1所示。

从表1可以看出，自研产品和竞品1清洗效果较为明显，而竞品2、竞品3、竞品4的洗净力很低，如图1、图2所示。油污的清洗剂主要是产品中的表面活性剂产生作用，而自研产品加入了针对油类污渍清洗的表面活性剂，所以洗净力较高。

2.2 集便器清洗剂的腐蚀性

采用自研产品和4种竞品对比，参照Q/CR 468－2015 进行实验，分别将45钢、H62黄铜、LY12硬铝放入5%样品中，40℃下浸泡4 h，观察外观，计算腐蚀量，其结果如表2所示。

图1 清洗前的试片

图2 清洗后的试片

表1 5种样品油污洗净力测试

表2 浸泡后45钢、H62黄铜、LY12硬铝的腐蚀量 mg

从表2可知，竞品1与竞品4对金属的腐蚀性最强，而自研产品与竞品2、竞品3对金属的腐蚀性较低，缓蚀性能较好。

2.3 集便器清洗剂的溶垢能力

目前没有针对集便器清洗剂的除垢标准，实验参照QB/T 4313－2012进行。60℃下集便器清洗剂的溶垢实验，结果如表3所示。

由表3可知，自研产品的清洗效果十分优异，具有快速溶垢的特点，如图3所示。根据对比可知，其他竞品在溶垢性能方面效果较差，不仅溶垢量小，而且溶垢速度较慢，整体效果并不理想。可以预测，在实际清洗作业中，其他几种竞品并不能快速有效地清洗集便器内的污垢，作业时间也相对要延长。

2.4 集便器清洗剂的COD结果分析

本实验将自研产品及4种竞品配置成0.1%的溶液，将其放入消解器完全消解，后测试其COD数值，结果如表4所示。

图3 本产品溶垢效果对比

由于自研产品选取配方及添加剂时，已经考虑到相关环保性能，所以在选用原材料时，尽量选择环保性能好的原材料，由结果可知，自研产品整体的COD含量较低，环保性相对较好。

3 现场应用实验

自研产品清洗剂已经在某动车所与某客车整备所投入使用，如图4所示，效果较好，具体清洗步骤如下：

1）清洗前应将集便器内部污物排空。2）连接清洗管路。清洗管路一部分将马桶下方与清洗车相连接，一部分将清洗车与集便器相连，形成回路，中间以法兰相连接。3）将集便器清洗剂配置成10%至30%的溶液，加入清洗车中，加热。4）待清洗剂溶液加热至指定温度后，开启清洗机，循环清洗2 h。5）待清洗结束后，关闭清洗机，拆卸清洗管路，结束清洗。

图4 集便器清洗现场

表3 5种样品溶垢能力（60℃）

表4 5种样品COD值 mg/L

采用内窥镜分别对清洗前后的集便器内部进行拍照，结果如图5、6所示。清洗前，集便器内部底部及四壁布满污垢，其中以下部最为明显。通过循环加温清洗后，其内部大部分污垢得以去除。由图可见，本清洗剂及清洗方法，可以有效去除大部分顽固污垢，清洗过后的集便器内壁有地方已经可以完全露出其本体结构，证明其表面污物已经基本清理完毕。

图5 清洗前集便器内壁

图6 清洗后集便器内壁

4 结论

目前，市面上适用于动车组集便器蓄污池的清洗剂种类繁多，但普遍清洗效率较低，不能满足车辆段高效快捷的作业目标。通过本品与4种竞品对比实验，表明本品在清洗效率、金属腐蚀性、溶垢率及COD排放方面有较优异的表现，可满足动车组集便器蓄污池清洗要求。随着我国高铁事业蓬勃发展，对高铁清洗作业高效、环保的要求会越来越高。产品研发要更贴合实际，绿色、环保、高效是趋势所向。