酸是處理金屬表面污垢最常用的化學(xué)藥劑。清洗中常用的酸包括無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸類。
在用各種酸清除污垢的過(guò)程中,H+離子起主要作用,但酸根離子對(duì)污垢的溶解也有一定作用,有時(shí)還是很重要的,比如F-離子可使水垢中的SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解,而別的酸根(陰離子)是不行的。因此在用酸作化學(xué)清洗劑時(shí)不僅要考慮到酸的強(qiáng)度,也要考慮不同酸的物性。下面分別對(duì)清洗過(guò)程中常用的無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的特點(diǎn)逐一介紹。
1鹽酸(HCL)
鹽酸是氯化氫氣體的水溶液,15℃時(shí)氯化氫在水中溶解度最大可生成42.7%
(質(zhì)量)的鹽酸。市場(chǎng)上出售的濃鹽酸36 ~ 38%(質(zhì)量),比重1.18。鹽酸為易揮
發(fā)性酸,因此在40℃以上溫度使用時(shí),氯化氫氣體會(huì)從鹽酸溶液中揮發(fā)出來(lái),使用時(shí)
產(chǎn)生困難。使用鹽酸作清洗液時(shí),一般使用10%以下濃度并在常溫下使用,盡量避免
升溫使用以防產(chǎn)生酸霧。大多數(shù)氯化物都是易溶于水的,因而呈堿性的碳酸鹽水垢,
鐵銹、銅銹、鋁銹都可以很好地溶解在鹽酸中。鹽酸價(jià)格便宜,所以被廣泛用于上述
污垢的清洗中。鹽酸清洗液適用于碳鋼、黃銅、紫銅墻鐵壁及其他銅合金材料的設(shè)備
清洗。氨基磺酸(NH3SO3H)
2、 氨基磺酸市售商品為固體。工業(yè)上用尿素與發(fā)煙硫酸反應(yīng)制取,氨基磺酸的水溶液具有與鹽酸、硫酸等同的強(qiáng)酸性,故別名叫固體硫酸。氨基磺酸易溶于水,當(dāng)相對(duì)濕度大于70%時(shí),開(kāi)始具有潮濕性.
氨基磺酸的水溶液在常溫下較穩(wěn)定,但在較高溫度下,會(huì)水解成硫酸銨和硫酸氫銨 。氨基磺酸水溶液在60℃以下幾乎不分解,但在80℃時(shí)分解量較大。在使用氨基磺酸進(jìn)行清洗時(shí),溫度一般控制在60℃以下。由于氨基磺酸鹽的多數(shù)金屬鹽在水中溶解度較高,不會(huì)在清洗液中產(chǎn)生沉淀而氨基磺酸對(duì)金屬腐蝕性小,所以常被用來(lái)清洗鋼鐵、銅、不銹鋼、鋁以及陶瓷等材料制造的設(shè)備表面上的鐵銹和水垢。
氨基磺酸還是唯一可用做鍍鋅金屬表面清洗的酸。
3、 鹽酸中的氯離子既有促進(jìn)金屬腐蝕產(chǎn)物快速活化溶解的有利作用,又有導(dǎo)致鈍化
材料表面鈍化膜局部破壞被腐蝕的重要因素,所以不能選鹽酸作清洗不銹鋼和鋁材表
面污垢的清洗液。
由于鹽酸對(duì)鋼鐵等不少金屬材料有強(qiáng)烈的腐蝕作用,因此在清洗中為保證設(shè)備
不被腐蝕在鹽酸中要添加緩蝕劑。
4、硝酸(HNO3)
工業(yè)上使用的濃硝酸是65 ~ 68%(質(zhì)量)、比重1.4的水溶液, 硝酸是一種易揮發(fā)、易分解的酸。硝酸在光、熱作用下或在某些化學(xué)物質(zhì)作用下分解,并有二氧化氮和氧氣放出。因此硝酸在實(shí)驗(yàn)室中保存在密閉的棕色試劑瓶中。在工廠中使用的硝酸也要在陰涼避光的條件下密閉保存。
1份濃硝酸與3份濃鹽酸的混合物叫王水,是腐蝕能力很強(qiáng)的強(qiáng)酸,可以溶解金、鉑等貴金屬。
工業(yè)上用于酸洗的硝酸濃度一般在5~33%左右,在濃度較低的情況下,硝酸比較穩(wěn)定,不易分解,氧化性減弱,主要發(fā)揮酸性的作用。由于硝酸鹽大多易溶于水,硝酸本身又具有一定氧化性,因此對(duì)鍋爐垢物和金屬氧化物有很強(qiáng)的溶解性,一些用鹽酸溶解不了的金屬氧化物和垢物常用硝酸溶液來(lái)清洗,因此工業(yè)上普遍采用硝酸作酸洗劑。特別是用硝酸清洗不銹鋼作基體的設(shè)備,不會(huì)像鹽酸那樣有導(dǎo)致孔蝕的危險(xiǎn),而且硝酸清洗銅銹效果特別好,所以在清洗不銹鋼以及銅設(shè)備時(shí)常用硝酸。
與鹽酸相類似,氫氟酸是氟化氫氣體溶于水形成的溶液。市場(chǎng)出售的氫氟酸嘗試一般為30~60%(質(zhì)量)、比重1.14。它是一種弱酸,酸的強(qiáng)度與有機(jī)酸中的甲酸相似。
硫酸(H2SO4)
硫酸是一種價(jià)格便宜的強(qiáng)酸,它的水溶液對(duì)熱的穩(wěn)定性良好,在工業(yè)清洗中硫酸應(yīng)用得很廣泛。它的缺點(diǎn)是硫酸在清洗中生成的鹽有許多是水溶性較低的,比如用硫酸去除含鈣鹽的鍋爐污垢時(shí),由于與硫酸反應(yīng)生成水溶性很好的硫酸鈣而除垢效果良好。 化學(xué)清洗中所用的硫酸,其濃度一般在15%以下,通常是將95%~98%濃度的濃硫酸稀釋后使用的。稀釋硫酸會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此應(yīng)將濃硫酸緩慢地加入水中。并且一邊加酸一邊攪拌使熱量及時(shí)散去,防止濺出。且稀釋的順序不能顛倒,千萬(wàn)不能把水加入濃硫酸中,當(dāng)把少量水加入濃硫酸中時(shí)放出的熱可使水溫迅速升高以致沸騰會(huì)引起酸液的飛濺對(duì)人造成傷害。缺點(diǎn)是一些硫酸鹽在水中溶解度較。ㄈ缌蛩徼F、硫酸鈣),所以硫酸溶解鐵銹速度相對(duì)要慢,工業(yè)上利用硫酸進(jìn)行清洗時(shí)通常加入非離子表面活性劑配合以提高其除銹能力。硫酸中加入適量硝酸可去除焦油、焦巖、海藻類生物等多種污垢。
為了降低硫酸對(duì)金屬物體的腐蝕性要在清洗劑中加入一定量緩蝕劑。
氫氟酸的最大特點(diǎn)在于它能與二氧化硅發(fā)生激烈反應(yīng)并使它溶解。而二氧化硅對(duì)其他所有無(wú)機(jī)酸都十分穩(wěn)定和耐腐蝕的。
氫氟酸對(duì)人體有很強(qiáng)的毒性和腐蝕性,取用時(shí)應(yīng)十分注意,要戴好橡膠手套,防護(hù)面罩或口罩。
可以代替氫氟酸用于同樣目的的是氟氫酸銨,它是由氫氟酸與氟化銨反應(yīng)生成的酸性緩沖溶液。氟氫酸銨的作用比氫氟酸要溫和。
工業(yè)上使用氫氟酸作酸洗劑時(shí)的嘗試一般在5%以下,由于溫度升高,反應(yīng)速度明顯加快,所以溫度?刂圃50℃左右。用氫氟酸清洗鐵銹有清洗時(shí)間短、效率高、腐蝕率低的特點(diǎn)。這是因?yàn)闅浞嵊泻軓?qiáng)的溶解氧化鐵的能力,是靠F-離子的特殊作用如氫氟酸與四氧化三鐵接觸時(shí)會(huì)發(fā)生氟-氧交換,接著F-離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而使氧化皮溶解。
6、 檸檬酸( H3C6H5O7﹒H2O )
檸檬酸是富有檸檬的水果香味,易溶于水的晶體。 檸檬單銨與鐵的氧化物反應(yīng)生成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨離子等易溶物質(zhì)而把銹垢溶解。
當(dāng)設(shè)備中同時(shí)存在鐵銹和銅銹時(shí)可以通過(guò)控制pH(加氨水)在3.5~4之間,使容易絡(luò)合的鐵離子形成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵而去除,也防止溶度積很小的Fe(OH)3 沉淀產(chǎn)生,在鐵化合物被溶解之后再調(diào)整pH=9,提高溶液中的檸檬酸根離子濃度以絡(luò)合銅離子而去除銅銹污垢。
檸檬酸在化學(xué)清洗中常被用于去除鐵銹為主的銹垢清洗,為加快清洗速度,縮短酸洗時(shí)間,常保持較高溫度。另外,為防止酸對(duì)金屬的腐蝕還加入緩蝕劑。