книги из ГПНТБ / Лисовская Э.П. Физико-химические методы очистки поверхности деталей и изделий в судостроении обзор

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

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

Эмульгирующая способность различных ПАВ (по вазелино­ вому маслу — концентрация 2 г/л) в водных растворах также различна, что видно из следующего:

Существенно важной характеристикой ПАВ, обусловливаю­ щей возможность их использования в промышленных масшта­ бах, является их биологическая разложимость, т. е. возможность превращения их в нетоксичные, биологически безвредные ве­ щества при попадании со сточными водами в природные водое­ мы и водохранилища. Этому требованию удовлетворяют не все ПАВ. Получают заметное распространение в последние годы такие анионактивные и неионогенные ПАВ, как сульфонол НП-1, синтамид-5, синтанол ДС-10, характеризующиеся удов­ летворительной биологической разложимостью, что во многом способствует их преимущественному использованию в различ­ ных моющих составах.

В технике мойки, очистки и обезжиривания наиболее широ­ кое применение получили ПАВ двух классов (табл. 5) — анионактивные и неионогенные. ПАВ других классов — катионактивные и амфолитные (амфотерные) пока находят очень ог­ раниченное применение. Свойствам и природе ПАВ посвящена •обширная литература [37], [38], поэтому авторы ограничились характеристикой нескольких наиболее новых ПАВ.

Анионактивные ПАВ. Большинство анионактивных ПАВ — щелочные соли анионактивных кислот (длинноцепных алкилкарбоновых кислот или алкилсульфокислот).

Простейшими ПАВ этой группы являются мыла — соли стеа­ риновой, олеиновой, пальмитиновой кислот СН 3 (СН 3 ) „СОСЖа, диссоциирующие в водных растворах по схеме [СН3 (СН3 )п СОО]~ и Na+.

При соприкосновении с границей фаз масло—вода олеофильная часть СН 3 (СН 3 ) „ находится в масле, а гидрофильная СОО — в воде. Анионактивные ПАВ проявляют свое действие лишь в водных щелочных средах. В кислой среде из них выде­ ляется нерастворимая в воде кислота.

20

Таблица 5

Некоторые ПАВ, используемые в моющих и обезжиривающих растворах

21

22

23

Наиболее широко используемые в моющих растворах синте­ тические ПАВ — это, в основном, представители группы алкилсульфатов — сульфированных эфиров спиртов жирного ряда, в которых атом серы связан с углеродом через кислород

НО

и алкиларилсульфонатов — сульфированных алкилароматических углеводородов и их солей, в которых атом серы непосред­ ственно связан с углеродом

Н О

III

-C - S - O H

Алкилсульфаты, сульфоэфиры, сукцинаты, алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты обладают высокой проникающе-смачи-

24

таллические наполнители или пигменты (полировальные пасты, смазки и другие).

Алкилсульфонаты — анионактивные ПАВ относительно де­ шевые и особенно активные.

В зарубежной практике они широко используются под на­

C„H2 n + 1 S03Na с молекулярной массой (расчетно) около 300 (мерзолят МК-314).

Катионактивные ПАВ. Катионактивные ПАВ в большинстве длинноцепные производные углеводородов, имеющие частью мо­ лекулы основания, например производные аммония.

Примером может служить соединение СН 3 (СН 2 ) Л -NH3 -C1. Оно диссоциирует на катион [СН3 (СН2 ) „ • NH3 ]+ и анион С1~. На границе масло—вода олеофильная часть СН 3 (СН 2 )„ рас­

полагается в масле, а гидрофильная N H 3 в воде. Катионактивные ПАВ проявляют свое действие в кислых

ные ПАВ оказывают положительное влияние на такие показа­ тели моющего раствора, как маслоемкость, моющая способ­ ность после регенерации, пенообразующая способность.

Так, например, маслоемкость щелочного обезжиривающего раствора КМ-1 при концентрации 5 г/л составляла без добавки

Совместное применение анион- и катионактивных ПАВ, как правило, невозможно, так как образующиеся при их сочетании соединения обладают двумя гидрофобными концами и в воде нерастворимы, выпадая в коллоидальной форме или образуя суспензию.

Однако имеются и исключения из этого правила. Так, па­ тент [39] предлагает применять моющие составы, содержащие арилсульфамидоамины, их соли или смеси этих соединений, на­ пример, хлорид оксиэтил N-додецилбензол-сульфамидопропил- N-диметиламмония. Отмечается, что помимо свойств, присущих катионактивным детергентам, эти составы проявляют превос­ ходную совместимость с алкиларилсульфонатами и другими

Олеофильной частью является СН 3 (СН 2 ) П С 6 Н4, входящая на границе фаз в среду масла, а гидрофильной О • СН2 (СН2 ОСН2 ) п — —СНоОН, входящая в воду.

25

Неионогенные ПАВ применимы как в кислых, так и в ще­ лочных средах.

Неионогенные продукты, обладающие весьма высокой эмульгирующей способностью и низким пенообразованием, на­ ходят все более широкое применение, особенно в процессах струйной очистки.

Оптимальным в моющих средствах является сочетание ионогенных ПАВ с неионогенными.

Одним из основных требований к ПАВ, допустимым к при­ менению при очистке, является, независимо от их природы, хо­ рошая биологическая разлагаемость, т. е. способность к пре­ вращению в простые безвредные для флоры и фауны соедине­ ния. Этому требованию удовлетворяют далеко не все известные ПАВ, что в определенной мере является ограничением их при­ менения для целей очистки.

Соответственно полноте и скорости 'биохимической разложи­ мости в водоемах наиболее употребительные ПАВ можно раз­ делить на следующие группы [40]:

26

—«биологически мягкие» ПАВ — биохимически распадаю­ щиеся в сточных сооружениях или водоемах на 80—90% алкилсульфаты на нормальных парафинах (в том числе «Про­ гресс»), синтанолы ДТ-7, МЦ-10, ДЛ-9, оксанолы МЭ-11, Л-7, прямоцепочные алкилбензолсульфонаты;

—промежуточные — синтанолы ДС-10, ВТ-15В, ВТ-7, оксанол КШ-9, синтамид-5, альфапол-8, альфапол-9 (на узкой

•фракции);

— «биологически жесткие» ПАВ: ОП-10, азолят-А, альфа­ пол-9 (на широкой фракции).

К новым неионогенным ПАВ относятся оксиэтилированные

рое влечет за собой изменение физико-химических свойств кон­ кретного продукта [41].

В.Комплексоны

Относительно новыми, но уже получившими заметное при­ менение в ряде процессов очистки, являются некоторые органи­ ческие соединения, характеризующиеся способностью образовы­

разователями). Комплексоны способны образовывать с боль­ шинством катионов водорастворимые соединения, прочность ко­ торых намного выше, чем прочность комплексов с органически­ ми кислотами.

лучили комплексоны класса полиаминополикарбоновых кислот (производные сс-аминокислот), содержащие в молекуле не ме­ нее двух метилкарбоксильных групп (—СН2 —СООН), связан­

/ С Н , - С О О Н H O O C - H , C - N (

х сн,-соон

27