Файл: Лисовская Э.П. Физико-химические методы очистки поверхности деталей и изделий в судостроении обзор.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.07.2024

Просмотров: 103

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

очередь, сложные (конденсированные) фосфаты щелочных ме­ таллов.

Фосфаты. Одним из важных компонентов моющих средств являются вещества, назначение которых снижать жесткость во­ ды. Для этой цели используют фосфаты (табл. 3).

Таблица 3

Свойства натриевых фосфатов, применяемых в процессах мойки и очистки

Наименование

Формула

ми

7, кг/м3

 

 

Гексаметафосфат нат­

( N a P 0 3 ) „

 

612

2450

 

618

рия

 

 

 

 

 

 

 

Тетранатринпирофос-

Na 4 P 2 0 7

 

266

1820

 

970

фат

 

 

 

 

 

 

 

Триметафосфат

натрия

Na 3 P 3 0 G

 

305

2540

 

 

Тринатрийфосфат

Na 3 P0 4

 

 

 

 

 

Триполифосфат

натрия

Na5 P3 OI 0

 

368

2500

 

820

 

 

Растворимость,

 

Содержание,

Наименование

г/100

 

г воды

рН

96

 

наибольшая

1 9о-ного

 

 

 

 

20° С

раствора

Р2 О5

Na2 0

 

 

 

(при °С)

 

 

 

 

 

 

 

 

Гексаметафосфат нат­

50

 

70(100°)

6,0-6,6

68-69

30

рия

 

 

 

 

 

 

 

Тетранатринпнрофос-

5

 

46(75°)

9,2-10,0

53 - 54

47

фат

 

 

 

 

 

 

 

Триметафосфат

натрия

 

 

>30(35°)

 

69,6

30,4

Тринатрийфосфат

26

 

157 (100°)

 

 

 

Триполифосфат натрия

14

 

32(100°) .

8,5-9,2

57-58

43

 

 

 

 

 

9,5-9,8

 

 

Щелочные фосфаты обладают высокой диспергирующей спо­ собностью по отношению к жировым загрязнениям, а также хо­ рошей эмульгирующей способностью.

Щелочные фосфаты являются важным компонентом легко работающих щелочных растворов для очистки легких металлов.

В связи с тем, что фосфаты, попадая в сточные воды, спо­ собствуют зарастанию водоемов, их заменяют в моющих соста­ вах другими веществами, связывающими ионы щелочноземель­ ных и тяжелых металлов. В частности, такими заменителями

16


могут служить ЭДТА, трилон-Б, натриевая соль НТА, аминосульфонаты.

По [29] предложено заменять фосфаты в моющих составах добавкой, обладающей такой же комплексообразующей способ­ ностью, но не загрязняющей сточные воды благодаря своей хи­ мической разложимости.

Для получения такой добавки органические водораствори­ мые ПАВ смешивают с водорастворимым карбоксилсодержащим полисахаридом, усиливающим его моющую способность. При этом применяется карбоксилсодержащий полисахарид, в котором атомы водорода гидроксильных групп глюкозы заме­ щены полностью или частично радикалами, имеющими одну или несколько карбоксильных групп, иногда нейтрализованных.

Фосфаты наиболее интенсифицируют обезжиривающее дей­

ствие ПАВ. Так, при одинаковой концентрации щелочных

солей

(30 г/л) и ОП-10 (5 г/л) ультразвуковое обезжиривание

алю­

миниевых трубок в нагретых до

60—65° С

растворах

длилось

(с):

 

 

 

 

 

 

N a 2 C 0 3

Na 3 P0 4

NaOH

Na2 S103

g ^ ^ f o

 

 

55

45

50

90

120

 

 

Специфическим применением полифосфатов в операциях

очистки является

использование

их растворов для

промывки

поверхности металла [30] перед

электрофоретическим

осажде­

нием покрытий.

 

 

 

 

 

 

Подобная очистка, сокращая число операций, благоприят­ ствует снижению пористости и толщины образующегося осадка.

Силикаты. Щелочные силикаты, в первую очередь, метасиликат натрия (табл. 4) характеризуются низкой коррозионной аг­ рессивностью и высокими пептизирующими и эмульгирующими свойствами.

Силикаты натрия — основные характеристики

Таблица 4

 

 

 

 

 

 

Содержание,

 

2 S .

 

 

 

 

 

 

 

Наименование

Формула

 

 

 

 

о S

 

 

 

SI0 2

Na 2 0

HoO

 

 

Метасиликат

натрия

Na 3 Si0 3

45,5

51,0

12,8

 

 

Na3 S103 -5H2 0

28,7

29,5

42

78,2

12,6

 

 

Na 2 Sl0 3 - 9H 2 0

. —

57

48

Ортосиликат

натрия

Na2 Si03 -2NaOH

27,5

60,8

13,1

Сесквисиликат

натрия

Na 3 HSiCv6H 2 0

' 24,2

36,7

12,8

2 Зак . 2296

17



Щелочные силикаты могут образовывать на поверхности очищаемых деталей осадок, требующий интенсивной промывки или декапирования дляудаления.

Наряду с метасиликатом натрия [31], являющимся одним из наиболее распространенных компонентов щелочных растворов, находят применение и другие силикаты щелочных металлов.

Так, в [32] для обезжиривания тонких листов холодноката­ ного металла после прокатки и после декапирования предла­ гается применять ортосиликат натрия [S1O2 • 2Na20 • 8Н2 0], ко­ торый получают совместным упариванием при 120—145° С метасиликата натрия с едким натром. При охлаждении расплава из него кристаллизуется октагидрат ортосиликата натрия.

Бораты. Тетраборнокислый натрий (бура) очень слабо ще­ лочная соль — компонент составов для очистки металлов, чув­ ствительных к щелочам.

Б. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Вторым в настоящее время весьма распространенным ком­ понентом водных щелочных растворов, введение которого резко интенсифицировало их действие и открыло широкую возмож­ ность замены органических растворителей водными растворами, являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), присутствие которых в растворах для очистки даже при очень низких кон­ центрациях резко улучшает их моющее и обезжиривающее дей­ ствие.

Одним из важнейших следствий введения ПАВ в очищаю­ щие растворы является резкое повышение интенсивности мою­ щего действия последних и возможность значительного сниже­ ния щелочности.

Так, например, моющая способность растворов на основе фосфатов и триполифосфатов натрия и кальцинированной соды, составлявшая 30—40% по отношению к загрязнениям автолом, повысилась до 90% при введении в раствор 0,3 г/л смеси анионактивных и неионогенных ПАВ. При струйном же методе очи­ стки степень очистки составила 99%.

Известно, что в отсутствии ПАВ обезжиривающая актив­ ность щелочных растворов возрастает с увеличением рН до 12—13, что требует соответствующего повышения расхода ще­ лочи при интенсификации очистки.

В присутствии анионактивных ПАВ наибольшее моющее

действие наблюдается

в диапазоне рН 8—9, заметно снижаясь

с увеличением этого

значения.

Поверхностно-активными веществами называются вещества, обладающие способностью к избирательной адсорбции на гра­ нице раздела фаз, существенно изменяя величину свободной поверхностной энергии граничащих фаз и соответственно сни­ жая поверхностное натяжение их (33]—[35].

18


Конкретное проявление действия ПАВ заключается в повы­ шении смачивающей способности содержащих их растворов, в интенсификации процессов эмульгирования.

ПАВ, понижая поверхностное и межфазное натяжение, улуч­ шая смачивание поверхностей, оказывая диспергирующее (рас­ клинивающее) действие на твердые загрязнения и эмульгирую­ щее на жидкие, играя роль пенообразователей и выполняя еще ряд технологически важных функций, стали неотъемлемым ком­ понентом большинства современных моющих, очищающих, обез­ жиривающих и травящих составов. Оптимальное содержание ПАВ в этих составах зависит от химической природы ПАВ и состава, режима использования, характера загрязнений и ряда других факторов.

Практически для оптимального смачивания достаточно 2—6 г/л, для достижения высокого моющего эффекта 4—8 г/л. Для полного адсорбционного насыщения очищаемой поверх­

ности достаточно 2,5—7,0 мг ПАВ на 1 м2 поверхности.

 

Температурные

интервалы рационального применения

ПАВ

и их композиций

различны. Для ОП-7 это 60—75° С, для

суль-

фонолов и ДС-РАС 75—85° С, для «Деталина» 70—80° С.

 

Вместе

с тем, существенное значение имеет и правильный

выбор ПАВ, оптимального для. данных условий.

Так, например, при

введении в фосфатно-щелочной обезжи­

ривающий

раствор

концентрации 1 г/л ( £ р а 6 = 6 0 ° С и тг =

= 10 мин) различных ПАВ они распределялись по степени мою­

щего действия (%)

следующим образом:

ДС-РАС (натрие­

вый) — 40; вторичные

алкилсульфаты — 60;

сульфонол-65; син-

танол ДС-10 — 75; синтамид-5 — 97; синтанол

ДТ-7—100.

Моющая активность различных ПАВ в одинаковых концен­ трациях различна и в некоторой степени зависит от состава моющего раствора, в который данное ПАВ входит. Так, напри­ мер, в щелочных моющих составах с концентрацией кальцини­ рованной соды 10 г/л и ПАВ 3 г/л относительная моющая спо­

собность

характеризуется

показателями:

сульфонол

НП-1 (1);

синтамид — 5

(1,3);

синтанол

ДС-10 (1,5)..

 

 

 

Относительная моющая способность (%) водных растворов

некоторых ПАВ (концентрация

5 г/л) при отмывке стальной по­

верхности

от

турбинного

масла характеризуется следующими

показателями

[36]:

 

 

 

 

 

 

 

Продолжи­

Алкил-

Аммоний­

 

Синта­

Суль­

Сумгаит-

тельность

ная

соль

 

ский

сульфат

ОП-7

нол

фонол

отмывки,

алкнл-

сульфо­

А

 

ДС-10

НП-3

 

мин

 

сульфата

 

 

нол

 

 

 

 

 

 

10

 

48,7

66,0

86,8

71,0

39,2

 

70,6

20

 

80,2

73,7

94,9

89,8

56,0

 

72,0

30

 

85,4

78,9

97,1

93,2

68,4

 

84,3

40

 

93,0

87,0

97,6

97,0

95,8

 

91,0

2 *