问题：无磷粉状金属清洗剂的研制
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时间：2006-05-26 16:37:03 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

磷酸盐一直是洗涤工业重要的无机助剂，通常使用的是缩合磷酸盐，一般使用量为20％—40％。尤其是三聚磷酸钠对洗涤剂中表面活性剂具有协同作用，不仅可以提高清洗效果，而且可抑制金属的腐蚀损耗，所以得到广泛的应用。但是它有不可克服的缺点，就是过肥作用，即把含有磷酸盐的废水排放到江河湖泊中，引起水中磷含量增加。磷是植物生长的三大营养要素之一，能促进水中藻类的过量繁殖，大量的藻类死后，不仅释放出腐败的恶臭，造成水中缺氧，而且造成水质污染，给水中生物的生长带来不利的影响。从20世纪60年代后期开始，欧美一些国家先后对洗涤剂的磷酸盐含量做了一定的限制和禁止措施”[1]。
近几年来，随着近海赤潮现象的经常发生，我国对废水排放的控制越来越严格。在2003年初，山东省各沿海城市就禁止销售和使用含磷洗涤用品，推广使用无磷洗涤剂及替代用品。
要解决磷酸盐的过肥问题，需从两个方面入手。一是进一步完善污水处理系统，另一途径是积极开发新的助剂，以取代磷酸盐。从市场情况分析，使用金属清洗剂的厂家，绝大部分没有污水处理设备，大部分也不愿在污水处理设备上投资。多数要求出售金属清洗剂的商家，对金属清洗剂进行改变。近几年来，国内大规模研发了一些民用无磷洗涤产品，但很少有无磷工业用粉状金属清洗剂出售。针对这一情况，以及沿海地区工业生产的需求，笔者研制出了工业无磷粉状金属清洗剂。
1．三聚磷酸钠代用品的选择
作为磷酸盐的代用品，应该具备如下特性：
1)能捕捉钙离子和镁离子；
2)与表面活性剂有良好的协同作用；
3)有良好的分解性能；
4)对金属的腐蚀损耗少；
5)不导致水的富营养化；
6)与其它物质反应不产生毒性；
7)制造成本与磷酸盐相当。
国外自20世纪了0年代起开始推出无磷洗衣粉，对于代磷助剂进行了长期的研究及开发，推出了许多新型助剂，概括起来可以分为三类：人造沸石、硅酸盐系列、有机酸盐系列[4])。
近几年来，国内也开发了多种代磷助剂，这次主要选择人造沸石，4A沸石，硅酸盐，层状硅酸钠SKS- 6、ISS，有机酸盐DGV作为三类新型代磷助剂，从其理化性能和助洗指标，进行了筛选对比实验。
1．1 新型代磷助剂的理化性能
新型代磷助剂的理化性能列于表1。
表1 各种新型代磷助剂的理化性能
名称理化性能
外观固含量/% pH(1%水溶液)
STPP 白色粉颗粒 90 9.7
4A沸石白色粉末 11
SKS-6 白色粉剂 100 11～12
ISS 白色粉剂 ≥70 11～12
DGV 白色粉体 ≥90 10.0～11.5

1．2 钙束缚力
水中Ca2+、Mg2+与表面活性剂形成不溶于水的盐，不仅消耗了表面活性剂，而且形成的不溶于水的盐，粘附在被洗涤物品上，增加了去污的难度。助剂若束缚水中的Ca2+、Mg2+，阻止了Ca2+、Mg2+与表面活性剂生成不溶性的盐，有助于洗涤剂去污力的提高。表2例举了M中助剂的钙束缚力。
1．3水溶性
助剂水溶性差会直接影响去污力，也可能造成再沉积，水溶性是评价洗涤助剂的一个重要指标。表3例举了几种助剂在水中的溶解度[3]。
表2 几种助剂的钙束缚力[1]
样品 4A沸石 SKS-6 ISS DGV STPP
钙束缚力
(35℃,20min,
以CaCO3计/(mg·g-1) 295 364.57 300 344.76 318

表3几种助剂在水中的溶解度
样品溶解量/(g·mL-1)
4A沸石悬浮体
SKS-6 悬浮体
ISS 0.5
DGV 0.1485
STPP 0.1475

通过以上3个方面的比较，最终选择水溶性好，钙束缚力高的有机酸盐DGV和硅酸盐ISS作为无磷粉状洗涤剂的主助剂。
2．表面活性剂体系及用力剂体系的配伍
金属清洗剂中使用不止一种表面活性剂，通过适当的配比，组成有效的表面活性体系，使产品具有优良的清洗能力。早在20世纪80年代初，北京航空制造工程研究所就研制出系列金属清洗剂8080、7070、 6060，选择及使用的表面活性剂组合体系也是最优质的。在无磷粉状金属清洗剂的研制时，依旧采用我所研制的表面活性剂体系OA。
表4、5分别为无磷助剂与其它助剂配伍的情况及三种清洗剂的清洗性能的比较。
表4无磷助剂与其它助剂配合情况
其它助剂配合情况
DGV（1%） ISS（1%）
w（纯碱）1% 互溶有沉淀
w（元明粉）1% 互溶互溶

表5 三种清洗剂的清洗性能的比较[3]
清洗剂 w（组分）/% 去污力(HB 5227—82方法)
OA STPP DGV ISS 纯碱元明粉泡花碱
8080 10 35 0 0 10 30 15 无可见油膜
I# 10 0 35 0 10 30 15 有油膜
II# 10 0 0 35 25 30 0 无可见油膜

由表5可以看出，Ⅱ#清洗效果同8080相当，但当清洗量加大后，溶液中沉淀物增多，造成漂洗难度加大。表6为三种清洗剂的漂洗性能比较。[page]
表6 三种清洗剂的漂洗性能比较
清洗剂漂洗性能（HB 5227—82方法）
8080 无可见清洗剂残留物
I# 无可见清洗剂残留物
II# 平面无可见清洗剂残留物，周边有白色沉淀物
由表6可以看出，I#清洗能力差，Ⅱ#漂洗能力差， DGV系列价格贵，ISS同其它助剂的相溶性差。考虑到代磷产品的性价比，通过多次反复试验，选择助剂体系为DGV+ISS+纯碱+元明粉，这样既可以提高成品清洗能力，又可降低成本。
3．配方确定
通过综合试验，确定无磷粉体金属清洗剂配方为 OA+DGV+ISS+纯碱+元明粉，其技术指标见表7[4]。
由表7可得出以下结论。
表7 无磷金属清洗剂西文技术指标
项目技术指标
外观无坚硬块状物
pH值 >7
清洗能力按HB5227——82方法，30#机油，25℃清洗后无渍污残留
腐蚀试验 (40±2)℃，8h全浸，45#钢，LY12铝合金，H62黄铜，
均不出现腐蚀痕迹，允许黄铜，一级变色
防锈试验 (40±2)℃，RH90±2%，单片3h，45#钢，LY12铝合金为0级，
黄铜H62允许一级变色
漂洗性能无可见清洗剂残留物
硬水中稳定性无分层，无沉淀
1)新开发的无磷粉体金属清洗剂性能与8080金属清洗剂相当。表7无磷金属清洗剂配方技术指标
2)还需同生产新型助剂的厂家共同解决在研究生产中所遇到的问题。
3)尽快在工厂进行工业化试用，改进后定型。

回复人：oyw,▲ (wusfhh) 时间：2006-05-30 09:38:56 编辑	1楼
请问：DGV和元明粉是什么？

回复人：sdls,▲ (长年耕耘在化工领域的开拓者) 时间：2006-06-20 10:53:08 编辑	2楼
资源不错，加0.3分

回复人：qgw1974,▲ (请问有谁知道金属清洗剂（水剂和粉剂两种）在清洗过程中。怎么能使工件上的机油在清洗过程中沉淀在清洗池中) 时间：2009-08-30 19:03:02 编辑	3楼
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回复人：jun1336,▲ (学习下) 时间：2009-10-07 21:07:42 编辑	4楼
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回复人：超级噻酚,▲ (懂一点化工。。。) 时间：2009-10-20 12:46:53 编辑	5楼
明显是一个发表在国内某“核心”期刊上的"中文"paper，图表都没有提供，让人很难看懂而且很多东西只有代号，不知具体化学名称，让你根本没办法重复实验，实际上，知道名称你也重复不了实验。。。

回复人：cxp_808,▲ (多学习多交流) 时间：2009-12-26 09:05:22 编辑	6楼
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回复人：han1982,▲ () 时间：2011-06-07 08:59:36 编辑	7楼
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回复人：abc8621103,▲ (中国愿努力同其他国家建立永久的合作伙伴关系) 时间：2011-06-11 17:04:15 编辑	8楼
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