第一章　化學清洗

第一節　概述

化學清洗是通過化學方法，用化學清洗藥劑實現除油、除銹、預膜的目的。

化學清洗技術的發展已取得很大進步，成功解決了生產實踐中的很多實際問題，但化學技術總體上呈衰減趨勢。目前化學清洗約占工業清洗整體市場份額的70%以上。為保護自然環境，化學清洗技術將向環保型、功能型、精細化、集成化方向發展。

清洗工藝逐步從分步法向一步法過渡，將來化學清洗的主要工作將集中在物料側污垢的清洗和特殊行業的清洗，并更注重多領域的系統集成。

一、污垢種類和分析

一般污垢的種類根據以下三點分類。

（1）按污垢的形狀分類

① 顆粒狀污垢　如固體顆粒、微生物顆粒等。

② 膜狀污垢　如油脂、高分子化合物或無機沉淀物在基材表面形成的膜狀物質，這種膜可以是固態的，也可能是半固態的。有些污垢介于顆粒與膜狀之間，還有的以懸浮狀分散于溶劑之中。

（2）根據污垢的化學組成分類　按這種分類方法可把污垢分為無機物和有機物兩類。

① 無機污垢　如水垢、銹垢、泥垢，從化學成分上看，它們多屬于金屬或非金屬氧化物及水化物或無機鹽類。

a.硫酸鹽　有硫酸鈣、硫酸鎂（CaSO₄、MgSO₄），由于硫酸鈣不溶解于普通常用的酸，所以不能用酸（如鹽酸或硝酸）直接進行清洗。但是硫酸鈣的溶度積大于碳酸鈣的溶度積，所以在有足量碳酸根存在的情況下，硫酸鹽（例如硫酸鈣）可以轉化成相應的碳酸鹽，之后再用鹽酸等進行清洗。所以含大量硫酸鹽垢的鍋爐需要先進行堿煮（堿液中含碳酸鈉），之后再進行酸洗。

b.碳酸鹽　以碳酸鈣、碳酸鎂（CaCO₃、MgCO₃）為主，碳酸鹽垢在酸洗時比較容易被溶解而去除。

c.磷酸鹽　有磷酸鈣[Ca₃（PO₄）₂]，這種鹽垢含量不高。水熱轉換器的水體中含磷酸根較少，一部分來自酸洗助劑，所以在用磷酸鹽做清洗助劑時不應過量。

d.硅酸鹽　有硅酸鈣、硅酸鎂（CaSiO₃、MgSiO₃），硅酸鹽不易被常用的酸（HCl、H₂SO₄等）所溶解，只有氫氟酸對硅酸鹽垢具有特殊的溶解清洗功能。

e.氧化物　水垢中除了含有大量無機鹽類以外，還有較大量的氧化物（如FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄等）。

f.氫氧化物　有Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、Fe（OH）₂等。

② 有機污垢（可統稱油垢）如動、植物油，包括動物脂肪和植物油，它們屬于有機酯類，是飽和或不飽和高級脂肪酸甘油酯的混合物，它們與礦物油的區別是動植物油在堿性條件下可以皂化；礦物油，包括機器油、潤滑油等，它們屬于有機物的烴類，是石油分餾的產品。礦物油一般易燃，但其化學性質穩定。

一般情況下，無機污垢常采用酸或堿等化學試劑使其溶解而去除，而有機污垢則經常利用氧化分解或乳化分散的方法從基體表面去除。

（3）根據污垢的親水性和親油性分類

① 親水性污垢　可溶于水的污垢是極性物質，如食鹽等無機物或蔗糖等有機物，這些污垢通常用水基清洗劑加以去除。

② 親油性污垢　親油性污垢是非極性或弱極性物質，如油脂、礦物油、樹脂等有機物，它們一般不溶于水，親油性污垢可以利用有機溶劑進行溶解，也可以用表面活性劑溶液對其進行乳化、分散加以去除。

（4）根據與基體表面的結合力分類　污垢與基體表面結合狀態是多樣的。由于結合力種類的不同使基體與污垢結合牢固程度不同，因此，從基體表面去除污垢的難易程度也不同。

① 污垢與基體靠分子間力結合　單純靠重力作用，沉降在基體表面而堆積的污垢與基體表面上的附著力（包括分子間力和氫鍵）很弱，較容易從基體表面上去除，如車體表面上附著的塵土、淤泥顆粒等。

② 污垢粒子靠靜電引力（離子鍵）附著在基體表面　當污垢粒子與基體表面帶有相反電荷時，污垢粒子會依靠靜電引力吸附于基體表面。許多導電性能差的物質在空氣中放置時往往會帶上電荷，而帶電的污垢粒子就會靠靜電引力吸附到此基體表面。當把這類基體浸沒在水中時，因為水具有很強的極性，會使污垢與基體表面之間的靜電引力大為減弱，這類污垢較容易去除。

③ 污垢與基體之間形成共價鍵　當污垢分子與基體表面形成共價鍵時，特別是污垢以薄膜狀態與基體表面緊密結合時，其結合力很強。另外，過渡金屬基體分子多數有未充滿的d軌道，可以與含有孤對電子的污垢分子形成絡合鍵而形成吸附層。此時，需要采用一些特定的方法或工藝將污垢清除。又如，金屬在潮濕空氣中放置時，基體與環境中物質發生化學反應而生銹。鐵銹可通過用酸、堿等化學試劑或用物理的機械方法除去。

④ 滲入基體表面內部的污垢　如纖維表面的液體污垢，不僅在纖維表面擴散潤濕，同時也會向纖維內部滲透擴散。這種滲入基體內部的污垢清除時會遇到更大困難。在去除此類污垢時要盡量避免損傷基體表面。

二、污垢形成與過程

1.工業污垢的形成

工業污染物是指設備、設施等各種物體表面，在與環境介質、產品或原輔料等接觸的過程中，表面殘留、沉積或生成的各種對生產運行、產品質量或人身健康有害的雜質，是需要清洗掉的物質。通常認為，附著于物體表面的具有一定厚度和體積的污染物稱為污垢。工業污垢成分多樣，其結垢過程及形成原因十分復雜，一般源于沉積、結晶、化學反應、腐蝕和微生物的作用等因素。表面污染物是清洗過程所涉及的主要因素，必須對其進行特性分析，弄清污垢的形成原因、條件和性質，才能正確選擇清洗方法和工藝條件。

2.污染物的來源

（1）環境大氣　工業生產過程中大量產生的各種腐蝕性有害氣體SO₂、H₂S等排放到環境大氣中，以及大氣中原有的CO₂、O₂，在合適的條件下會與金屬基材發生腐蝕反應，形成銹垢。同時還有各種粉塵，如塵土、炭粒、原料粉塵等在設備表面沉積而形成的垢層，一般較為疏松，易于除去。例如在翅片式換熱器、開放式冷卻系統、冷卻塔等處的垢層。

（2）冷卻水　工業生產中廣泛使用各種換熱器實現各種加熱冷卻過程，需要大量冷卻水。盡管經過處理，其中仍含有一定濃度的Ca²⁺、Mg²⁺等的無機鹽，隨著換熱進程的反復進行，這些無機鹽會沉淀于冷卻系統的內表面形成無機鹽層，形成難溶于水的“水垢”。

（3）原料與產品　生產過程中，設備和管線與原料接觸時，由于存在流動死角，反應產物或中間體可能會沉積于設備的內表面，不參與工藝流程，隨時間推移而累積，造成積垢。

（4）微生物　在某些具有適宜溫度、濕度的冷卻水管道系統中，滋生的微生物會在設備和管道的表面通過代謝過程生成生物黏泥。

（5）失效表面保護層　設備表面原有的各種保護覆蓋層失效后，成為需要清除的污垢。例如噴涂涂層、鍍層、漆皮、樹脂層、搪瓷層等。

（6）腐蝕產物　工程材料（主要是鋼鐵等金屬材料）在環境介質與生產原材料中的腐蝕性物質的作用下，產生“銹垢”。

三、污垢危害及防止

1.工業污垢的危害

（1）影響生產的正常運行　嚴重的污垢沉積，使生產設備的性能下降，甚至不能較長周期穩定運行。例如，冷卻水系統嚴重結垢，使冷卻效率下降，生產的工藝條件無法確保，運行不正常。一旦冷卻管道因結垢而堵塞，設備將被迫停產。油田采油管發生析蠟甚至堵塞后，采油量明顯下降，甚至不出油。金屬設備表面經常需要進行各種表面工程處理，以便獲得特殊的防護或工藝性能。但在徹底清除表面污染物之前，不能進行鈍化、磷化、噴涂、電鍍、滲鍍等表面保護處理，否則質量無法保證。在石油化工、制藥、食品等工業中，生產設備在開車前如果不徹底清洗系統內的各種污染物，可能會造成產品污染，從而影響生產進程。

（2）增加生產能耗和成本　設備表面的污垢使其能耗與生產成本增加，生產效率下降。例如，在石油化工生產中的熱交換系統、汽車的水箱、中央空調的冷卻水系統中，污垢的存在使熱效率大幅度下降，能量消耗增加。鍋爐內側的水垢增加傳熱阻力，為了維持受熱面的蒸發速度，要增加能源消耗。同時水垢的生成還使鍋爐的產汽率下降，使管線內的流體阻力增加而增大動力消耗。

（3）降低產品質量　污染物的存在對生產過程和產品質量有顯著干擾，有時甚至使工藝過程無法進行下去。例如，回收的廢紙是造紙工業的重要原料來源。但廢紙及其他原料上的油垢等污染物嚴重影響再生紙產品的質量。廢紙上的油墨不脫除干凈，就會影響再生紙的生產效果和使用性能。紡織品上的油污、蛋白質、膠和蠟等嚴重影響其染整性能，使其吸水性、手感、色澤等難以保證。電子工業元件上的極微小導電性污染物，也可使半導體三極管的導電性發生改變，甚至短路或擊穿。非導電性的有機化合物和油脂等的存在，可造成芯片膜附著的牢靠度下降，形成針孔，降低集成電路的質量。據稱，大規模集成電路中的不合格產品，67%是元件受到污染而未經徹底清洗造成的。

（4）引發各種事故　鍋爐及其他高溫、高壓生產設備內的污垢影響了傳熱性能，可以造成設備管道的局部過熱、變形、龜裂甚至爆炸，原材料泄露，進一步引起環境的污染或對工作人員造成人身傷害。

（5）影響材料性能與設備壽命　積存在金屬材料表面的污垢，如吸濕性的塵土和無機鹽，容易吸附大氣中SO₂、CO₂、H₂S等腐蝕性氣體，進而腐蝕金屬的表面，使金屬失去光澤，或者影響外觀，或者導致強度下降，材料破壞，設備的使用壽命縮短。這方面的例子不勝枚舉。

污垢造成的危害，還包括由上述各種危害引起的間接損失。如有限資源的浪費、工期的延誤、相關生產環節的損失等。

據報道，美國的煉油工業僅傳熱設備就因污垢影響生產能力、能量消耗、維修清洗等方面，直接經濟損失達13.6億美元。西方各國的煉油工業因結垢造成的經濟損失每年達44億美元，其中還未包括鍋爐、水冷器與空冷器結垢的損失。由此可見，全世界工業生產領域因污垢所造成的經濟損失是十分巨大的。

2.工業污垢的防止

（1）污垢　污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成，污垢的質地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設備使用壽命。

（2）腐蝕　如循環冷卻水對換熱設備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產生的原因有設備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl^-、Fe²⁺、Cu²⁺）以及微生物分泌的黏液等。腐蝕的后果十分嚴重，如不加控制，極短的時間即可使換熱器、輸水管路設備報廢。

（3）微生物黏泥　因為循環冷卻水中有充足的氧氣、合適的溫度及豐富的營養，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導致水質惡化、發臭、變黑。如冷卻塔大量黏垢沉積，冷卻散熱效果大幅下降，設備腐蝕加劇。因此循環冷卻水處理必須控制微生物的繁殖。

（4）監測手段　如循環冷卻水系統建立有效的監測手段，是保證工業循環水處理系統良好運行的必不可少的方法，由于循環水系統水量大，流程長，所以藥劑在系統中停留時間較長，致使工業循環水處理發生問題在短期時間內表現不明顯，建立必要的監測手段，就可以在發生問題之前，提示問題所在，以便查找原因，及時對藥劑或工業循環水處理工藝參數作適當調整。

（5）化學分析　水質分析是保證工業循環水處理取得良好效果的方法，嚴格按照水質管理目標操作，可使指標合格率達90%以上。化學分析提供一個監測腐蝕結垢的間接方法，測定補充水和循環水中總鐵的含量，從中找出規律性的變化，同時與其他監測手段相結合，也可以了解整個工業循環水處理系統腐蝕情況。　控制工業循環水處理系統pH及總堿度的大小，控制腐蝕情況，結垢的監測，可以通過成垢離子的化學分析，通過測定水冷器進出口循環水中Ca²⁺濃度的變化，來推測系統結垢趨勢。

通過測定工業循環水處理系統進出口余氯含量及COD、BOD含量來預測水系統物料泄漏情況（水質污染程度），通過上述分析，來提示系統腐蝕、結垢及水質污染情況。

（6）掛片腐蝕試驗　掛片腐蝕試驗是工業循環水處理系統腐蝕監測行之有效的方法之一。目前被國內外廣泛采用。腐蝕試驗用掛片應安放在專用掛片架上，或放置在工業循環水處理系統冷卻水回水管線上。碳鋼試片腐蝕率應小于0.10mm/a，掛片試驗周期一般1～2個月。

（7）微生物監測　微生物分泌產生的黏液與水中各種懸浮雜質，黏合在一起而形成的黏泥，是循環冷卻水處理中三大危害之一，特別是對于磷系配方堿性運行更為重要。微生物控制好壞是堿性工業循環水處理技術成敗關鍵之一，為了控制系統中黏泥，防止形成污垢及垢下腐蝕，工業循環水處理系統要定期進行殺菌滅藻及生物黏泥剝離處理。

工業循環水處理效果好壞，主要通過測定循環水中生物黏泥量及異養菌，異養菌等急驟上升，導致水質嚴重惡化，影響水冷器傳熱效果。同時根據分析的COD含量的大小等指標來綜合分析確定是否有物料泄漏。總之，工業循環水處理系統污染狀態監測十分重要，發現問題及時處理，減少因此引起的大量生物黏泥產生，把危害減少到最低程度。

四、化學清洗過程中的化學反應

清洗技術是采用一種或幾種化學藥劑或其水溶液清除設備工藝側或水側表面污垢的方法，借助清洗劑對物體表面污染物或覆蓋層進行化學轉化，溶解剝離以達到脫脂、除銹和去垢的效果，為了不使基材受腐蝕或使腐蝕速度控制在允許范圍內，通常要加適量的緩蝕劑。

一般難溶化合物轉化的煮爐中的化學反應可分為以下四個種類。

（1）除油污煮爐反應　以油酸為代表的煮爐皂化反應為：

C₁₇H₃₃COOH+NaOHC₁₇H₃₃COONa+H₂O

C₁₇H₃₃COOH+Na₃PO₄ C₁₇H₃₃COONa+Na₂HPO₄

以二氧化硅為代表的塵埃污物的煮爐反應為：

SiO₂+2NaOHNa₂SiO₃+H₂O

鍋爐煮爐除垢清洗過程中的化學反應示意如圖1-1所示。

（2）表面膜轉化的鈍化反應　鋼鐵的表層是氧化亞鐵和氧化鐵，在大氣環境中和水中是氫氧化亞鐵和氫氧化鐵，它們在煮爐中和磷酸三鈉作用形成磷酸鐵轉化膜。

4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O+4Na₃PO₄ 4FePO₄+12NaOH

Fe（OH）₃+Na₃PO₄ FePO₄+3NaOH

磷酸鹽鈍化膜的形成機制較復雜，其成分也不僅是磷酸鐵，在成膜過程中存在著鋼鐵表層的腐蝕和氧化膜的轉化以及磷酸鐵膜的形成。

（3）低壓鍋爐水垢的轉化和再酸溶清洗　硅酸鹽垢極難溶解，依靠煮爐溶液的較高濃度和達250℃的高溫度，使用氫氧化鈉處理，可使其轉化松散脫落；硫酸鈣不能用酸溶解，可借助其較高的溶度積，用碳酸鈉轉化為碳酸鈣，用鹽酸可將其溶解。硫酸鈣也能和磷酸鈉作用使其變得疏松易除。以上煮爐反應式如下：

SiO₂+2NaOHNa₂SiO₃+H₂O

CaSiO₃+2NaOHCa（OH）₂+Na₂SiO₃

Mg₃Si₂O₇+4NaOH+H₂O3Mg（OH）₂+2Na₂SiO₃

CaSO₄+Na₂CO₃ CaCO₃+Na₂SO₄

CaCO₃+2HClCaCl₂+CO₂↑+H₂O

3CaSO₄+2Na₂PO₄ Ca₃（PO₄）₂+3Na₂SO₄

Ca₃（PO₄）₂+6HCl3CaCl₂+2H₃PO₄

煮爐使難以酸溶的垢種變得可溶，是清洗硅酸鹽垢和硫酸鈣垢的主要方法。煮爐還使硬質水垢變得松散，無需進行酸溶，可用壓力水從受熱面上沖除。

（4）栲膠（單寧）煮爐反應　小于0.8MPa的低壓小容量鍋爐，結垢后常采取栲膠煮爐除垢。栲膠也稱單寧，是鞣酸，主要成分是沒食子酸，它對碳酸鈣垢有酸溶和絡合雙重作用。以沒食子酸為例，單寧與碳酸鈣的反應如下：

2C₆H₂（OH）₃COOH+4CaCO₃ （2C₆H₂）O₆Ca₃（COO）₂Ca+4CO₂+4H₂O

單寧煮爐不是將碳酸鈣溶解，而是使之變得松軟。煮爐后必須輔以人工清理殘垢。

五、難溶垢種的處理及進行定量分析

物體表面由于受到化學、物理或生物的作用而形成污垢。這些污垢的種類大致有碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢、銹垢、混合垢、泥沙、油污、生物黏泥和生產工藝中的介質垢等。去除這些污垢而使物體恢復到原來表面狀況的過程稱為清洗。持有10.8MPa及以上鍋爐清洗許可證的單位，一般應擁有對垢種進行定量分析的能力。主要是說明不同污垢種類的分解處理程序。

（1）針對不同的垢種制定分解處理程序　對水垢用定量方法進行系統分析，可使測量誤差≤±0.2%。然而垢樣分解步驟存在問題，不能使其充分溶解，可有10%以上的負誤差；測定程序如果出現誤差，則測試誤差更大，會使某種組分進入另外的組分中，則測定失敗。

我國最初的水垢測定方法，源自蘇聯頒發于1953年的《熱力設備的水汽垢和沉積物分析》，這是以碳酸鈣為主的垢分析方法。當時我國的鍋爐和凝汽器水垢也以碳酸鈣為主，使用該方法測定以碳酸鈣為主的垢種，是準確且方便的。

按照水垢系統分析程序，用鹽酸溶解水垢后，以動物膠法沉淀硅酸，對其濾液加入氯化銨并用氨水中和，此時應有絮狀棕紅色氫氧化鐵沉積，實際卻得到大量的白色絮狀沉淀。在鐵鋁合量的沉淀中，它理所當然地會被認作是氫氧化鋁。對灼燒后的殘渣用硫酸處理后，用高錳酸鉀法測量鐵，得到不足5%的氧化鐵，則相減之后，氧化鋁含量高達40%以上，這是難以置信的。堅信垢中不會有如此大量的鋁后，對測試程序進行研究，發現是在對含有鐵、鋁、鈣、鎂和磷酸根在內的濾液堿化時，溶液中的鈣、鎂和磷酸根和氫氧化化鐵一起沉淀出來。沉淀生成速度過快時，應是晶狀沉淀也會變成絮狀。磷酸的鈣鎂垢是中壓鍋爐的主要垢種，在鍋爐腐蝕不嚴重時，鐵含量不大，鋁不可能存在。沉淀鐵（鋁）時的白色絮狀物就是鈣鎂的磷酸鹽，將其溶解，檢測出大量磷酸根（鉬藍法）。

針對磷酸鹽垢，制定了鈣鎂磷酸鹽為主垢種的陰離子和陽離子分離的程序。這就是將測量硅酸的濾液在容量瓶中定容后，將一部分濾液流過氫離子交換柱，鈣、鎂和鐵（銅）被交換柱吸收，交換柱的流出液是各種陰離子，即分解試樣的鹽酸氯離子、垢中所含的磷酸根、硫酸根。氫交換柱用熱鹽酸淋洗，對淋洗液測量陽離子；對氫交換柱的流出液檢測磷酸酐和硫酸酐（在水垢分析中均以氧化物形式表示，酸根表示對應的酸酐）。

（2）對難溶垢種制定不同分解方法　采暖鍋爐和工業鍋爐的垢，除了碳酸鈣垢之外，就是磷酸鹽垢。有時磷酸鹽垢中還混有少量碳酸鈣垢。這兩類垢樣用鹽酸可以溶解。10.8MPa及以上鍋爐，尤其是當前承擔發電任務的電站鍋爐，附著物成分以鐵的氧化物為主，難以直接溶于鹽酸，用?10%的鹽酸加熱，并加有5～10滴（0.2～0.5mL）濃硝酸，經較長時間作用方可將其溶解。

加入硝酸是將溶垢的亞鐵離子氧化為高價鐵，使其失衡而加快溶解。過量的硝酸可在加熱中被驅逐掉。當采取如上的分解試樣措施，仍然不能使垢樣全部溶解時，可將其按氧化硅操作，將灼燒殘渣在鉑坩堝中加入氫氟酸處理，使硅酸揮發除去，如果仍有少量殘渣算作不溶物。

對于如上處理后有較多殘渣的，可采用熔融法分解。此時硅酸鹽將轉化為硅酸鈉，可被鹽酸分解。硫酸鈣也將轉化為碳酸鈣，也能被鹽酸處理時溶解。

（3）水垢和腐蝕產物系統分析方法　對可溶的垢種，將試樣在瑪瑙研缽中研細到粒徑0.1mm上下（140～170目篩孔），手捻無顆粒感。稱取0.5g試樣，進行灼燒減量測試。此即二氧化碳（碳酸酐）和少量化合水分解，最大的減量可超過40%。經灼燒后，各成分均用氧化物表示，即氧化硅、氧化鐵（鋁）、氧化鈣、氧化鎂、氧化銅、磷酸酐、硫酸酐。

用10mL去離子水浸濕試樣，加入10mL10%鹽酸溶解試樣，必要時加熱攪拌使之全溶。加入5mL1%動物明膠，在80℃以上過濾，濾出物為二氧化硅，在850℃下灼燒，然后稱量。

將測量硅的濾液稀釋定溶后移取部分試液進行系統分析。已確知是碳酸鈣垢時，直接向試液中加入氯化銨，并且用氨的堿性去離子水洗滌，至加酸性硝酸銀檢不出氯離子。對沉淀灼燒稱量得到氧化鐵的含量。濾液調到微酸性，以利于草酸鈣沉淀生長。將濾液加入草酸銨并使其為微堿性，得到草酸鈣，用硫酸將洗凈的草酸鈣溶解，用高錳酸鉀標準液滴定可得到氧化鈣。在過濾草酸鈣的濾液中，加入磷酸氫銨或磷酸氫鈉，使濾液中的鎂沉淀，靜置過夜令沉淀熟化，過濾、洗滌、灼燒、稱量，可測知氧化鎂。對于陰離子和銅（通常不含），可單獨由定容后的溶液中移取。令硫酸根以氯化鋇形式沉淀測量，用分光光度計測量顯色的磷酸根和銅，前者令其以鉬藍顯色測量，后者用銅試劑顯色。對于取自進行磷酸鹽處理的工業鍋爐的水垢，初步判斷是磷酸鹽垢時，就應使用氫離子交換柱將鈣、鎂離子和磷酸根分離，按磷酸鹽垢的測量程序分別測定鐵、鈣、鎂、銅和磷酸酐、硫酸酐。

對于電站鍋爐的垢樣，而且由顏色可判定是以氧化鐵為主的腐蝕產物，應減少試樣的稱取量，以免測量過程中生成的氫氧化鐵過多，難以過濾和洗滌，可稱取0.2g甚至0.1g。如果在加氨水使鐵離子沉淀時，仍認為沉淀量大，難以過濾和洗滌，可將其溶解，再用氨水沉淀一次，則基本無其他待測離子進入氫氧化鐵中。

① 550℃灼燒減量（垢樣有機物含量）的測定（重量法）見表1-1。

② 550～950℃灼燒減量（碳酸鹽的含量）的測定（重量法）見表1-2。

③ 酸不溶物（黏土、黏泥等雜質）的測定（重量法）見表1-3。

④ 三氧化二鐵含量的測定（EDTA滴定法）見表1-4。

⑤ 三氧化二鐵百分含量測定（樣品2）見表1-5。

⑥ 三氧化二鐵百分含量測定（樣品3）見表1-6。

三樣品平行測定后Fe₂O₃　平均值為：1.393%。以污垢經定量分析后有機物、碳酸鹽 氧化鐵、泥沙類雜質分別為：8.075%、36.78%、2.733%、1.393%。

六、清洗劑的分類和選用

1.化學清洗劑的定義

化學清洗劑是用于去除污垢的化學制劑。化學清洗是利用清洗劑對污垢進行軟化、溶解，或向污垢內部滲透、減小污垢顆粒間的結合力，更重要的是減小污垢與基體間的結合力，使污垢溶解或松散脫落而去除的過程，其目的是去除污垢、使基體重新獲得良好的性能。

2.化學清洗劑與污垢

污垢是基材表面（或內部）不受歡迎且降低了基材使用功能或改變了基材清潔形象的沉積物。

3.化學清洗劑的作用原理

（1）可溶性污垢

① 可溶性無機污垢　對于這類污垢可以用水進行溶解或軟化、剝離，將污垢去除。例如，某些可溶于水的鹽或灰塵等，可用水進行溶解或沖刷去除。

② 可溶性油類污垢　可用有機溶劑（醇、酮、醚或汽油、柴油等）對一些油類污垢進行溶解去除。例如一些植物油或合成有機物的污跡屬于此類污垢。

（2）不溶性污垢

① 不溶性無機污垢　對某些堅硬的無機鹽固體沉淀污垢，例如鍋爐內壁不溶于水的水垢（CaCO₃、MgCO₃）等，可以用鹽酸水溶液將其溶解去除（當然在除垢處理時需考慮防止鍋爐基體受到腐蝕，要用緩蝕劑）。鹽酸去除水垢CaCO₃的化學反應式如下所示。

CaCO₃+2HClCaCl₂+CO₂↑+H₂O

② 不溶性有機污垢　許多工業污垢可溶解于有機溶劑，但有機溶劑（如苯或丙酮等）易于揮發并污染環境、影響操作者的健康，同時有機溶劑的成本相對較高，所以往往用水基清洗劑對一些有機污垢進行去除。水基清洗劑包含有清洗主劑和助劑等組分。肥皂或洗滌劑可以認為是常用的民用水基清洗劑，工業水基清洗劑的配方及其應用是本書的論述重點。

水基清洗劑中的主要成分是表面活性劑，表面活性劑是能夠大大降低溶液表面張力的物質，其物質結構的特點是具有雙親性（既含有極性的親水基團，又含有親油的非極性基團），如C₁₇H₅COO-Na⁺中的—COO^-是極性（親水）基團，C₁₇H₅—是非極性（親油）基團。此類物質可以用“火柴—O，”形象地描述其結構特征，直線表示非極性基團，圓環表示極性基團。表面活性劑在水中的分散情況如圖1-2所示。

由于其非極性基團受到溶劑（極性的水分子）的排斥，所以在其濃度很低時就會相對整齊地布滿水的表面，其濃度繼續增加時，才會分散在水溶液之中，形成膠束，如圖1-3所示。

排布在水溶液表面的表面活性劑分子使得水溶液的表面張力大大地降低，這對于剝離油污、使其脫離基體表面至關重要。水體中的膠束對油污還具有“增溶”作用，如圖1-4所示。

圖1-5為液體在固體表面潤濕狀態示意圖。水平直線之下（A）為固相基體，圓弧內（B）表示附著在基體表面的油污，圓弧上方（C）表示水溶液。

設三個界面張力平衡于O點，則有σ _A-B=σ _A-C+σ _B-Ccosθ。

即　　　（1-1）

θ越小[見圖1-5（a）]，則油污越趨于鋪展，油污與基體的結合面越大、結合得也越牢，越不容易清除；當θ趨于0°時，稱為全鋪展，油污附著最牢；θ大于90°[見圖1-5（b）]時，稱為非鋪展狀態，油污與基體的結合力較小，θ越接近180°，污垢就越容易被清除。

對于特定的基體和油污而言，σ_A-B是相對固定的　σ_B-Ccosθ一項受影響也相對較小，而σ_A-C受水溶液（C）的性質變化影響較大。當向水溶液中加入表面活性劑時，可以大大降低σ_A-C。從式（1-1）可以看出，降低σ_A-C有利于增大θ，有利于油污的去除。清洗劑有助于去除油污就是因為其中含有表面活性劑，可大大降低σ _A-C當然化學清洗劑中除含有表面活性劑之外還含有一些助劑。