淺談工業(yè)清洗劑用助劑的作用

工業(yè)化學(xué)清洗劑中包括溶劑、酸或堿、氧化劑或還原劑、表面活性劑、緩蝕劑和鈍化劑以及助劑等。為了充分清洗，同時(shí)保護(hù)基體，所以要在清洗劑中加入各種不同的助劑，如助洗劑、助溶劑等。下面我們一起談?wù)劰I(yè)清洗劑用的各種助劑。

一、助洗劑

（1）助洗劑的功能。助洗劑可起到降低水中鈣、鎂離子的濃度，穩(wěn)定清洗液的pH，對(duì)污垢起分散作用，同時(shí)與表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

① 去除CA²⁺ 、Mg²⁺等金屬離子

水中所含CA²⁺ 、Mg²⁺等金屬離子濃度較高時(shí)，會(huì)降低清洗劑的去污效果。因?yàn)榍逑磩┲械谋砻婊钚詣┏煞侄鄶?shù)是一價(jià)負(fù)離子，如RCOO^- 、RSO₃^- ，而這些負(fù)離子往往能與CA²⁺ 、Mg²⁺生成沉淀而失去活性。

若在清洗劑中加入掩蔽劑（偏硅酸鈉、Na₂CO₃、磷酸鈉、三聚磷酸鈉等），可以大大降低其自由Ca²⁺、Mg²⁺的濃度，使表面活性劑發(fā)揮最佳的去污效果。

② 穩(wěn)定pH

化學(xué)清洗時(shí)，保持洗液的pH相對(duì)穩(wěn)定非常關(guān)鍵，助劑在水溶液中具有堿性緩沖能力，保持溶液的pH相對(duì)穩(wěn)定，另一方面堿性助劑可以使油污中的脂肪酸皂化。pH對(duì)助劑的螯合能力也有很大的影響。各種助劑在不同pH下對(duì)Ca²⁺ 的螯合值如下表所示。

表1 各種助劑在不同pH下對(duì)Ca²⁺  螯合值  單位：mg/g

另外，pH偏高時(shí)有利于使清洗后污垢膠體表面帶負(fù)電荷，可防止污垢的絮凝，使再沉積的傾向減小。

一些助劑對(duì)鹽酸酸性的緩沖能力如表2所示。

表2 一些助劑的pH緩沖能力（助劑含量為0.4%，HCL深度為0.5mol/l）

從表2可以看出，助劑含量為0.4%時(shí)，NaOH、偏硅酸鈉對(duì)HCL有足夠的抵御能力，Na₃PO₄、Na₂CO₃與HCL反應(yīng)分別生成Na₂HPO₄、NaHCO₃，構(gòu)成了酸堿緩沖對(duì)Na₂HPO4-Na₃PO₄、NaHCO₃-Na₂CO₃ ，在一定范圍內(nèi)起到了穩(wěn)定溶液pH值的作用，而硼砂和水玻璃對(duì)低濃度的HCL具有一定的緩沖能力，但HCL濃度偏高時(shí)，其緩沖作用相對(duì)較小，甚至失去緩沖作用。

③ 對(duì)污垢的分散作用

助洗劑還愛(ài)上你是一個(gè)錯(cuò)有分散污垢的作用，從而大大減少污垢在基質(zhì)表面的再次沉積。

在常用的助劑中，STPP（三聚磷酸鈉）對(duì)污垢的分散能力最好。STPP對(duì)極性污垢（如高嶺土）的分散能力明顯優(yōu)于其他助劑。另外，STPP對(duì)氧化鐵粉末也有很好的分散效果。但對(duì)于非極性固體污垢（如石墨）的分散效果不明顯。

④助劑與表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)

若助劑與表面活性劑復(fù)配得當(dāng)，可使表面活性劑的去污力明顯增加，這種現(xiàn)象稱為協(xié)同效應(yīng)。

研究表明STTP與表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)明顯優(yōu)于檸檬酸鈉。因此，它是更為有效的助劑。另外，STTP對(duì)極性的油垢有明顯的降低“油/水”界面張力的功能，即具有膠溶性能，使油污更易分散于水中。

（2）幾種清洗助劑。清洗助劑可分為有機(jī)助劑和無(wú)機(jī)助劑。常用的助劑有以下幾種：

① 磷酸鹽

清洗助劑中常用的磷酸鹽有正磷酸鹽、二聚磷酸鹽（焦磷酸鹽）、三聚磷酸鹽和六偏磷酸鹽等，而且多以鈉鹽形式作為助洗劑。

正磷酸是磷酸中最重要的一種，它可以形成三種類型的鹽，即：磷酸鹽（正鹽）M₃PO₄，如Na₃PO₄；磷酸氫鹽M₂HPO₄，如Na₂HPO₄；磷酸二氫鹽MH₂PO₄，NaH₂PO₄。大多數(shù)磷酸二氫鹽都易溶于水，而磷酸氫鹽和正鹽，除Na⁺、K⁺、NH₄⁺ 的鹽外，一般都不溶于水。

用作清洗助劑的磷酸鹽主要是三聚磷酸鈉（STPP，Na₅P₃O₁₀）和焦磷酸鈉（Na₄P₂O₂），由于其多電荷膠體結(jié)構(gòu)，被稱為“無(wú)機(jī)活化物”，其中以三聚磷酸鹽用得最多。

在清洗液中，當(dāng)三聚磷酸鹽含量太少時(shí)，硬水中會(huì)發(fā)生渾濁現(xiàn)象，這是生成二鈣絡(luò)合物不溶的緣故。當(dāng)三聚磷酸鹽過(guò)量時(shí)，二鈣絡(luò)合物可轉(zhuǎn)化為一鈣絡(luò)合物而溶解。三聚磷酸鈉對(duì)污垢具有良好的分散作用，同時(shí)對(duì)鋼還有緩蝕作用。總的來(lái)說(shuō)，三聚磷酸鈉是目前綜合性能最好的助洗劑。

但是，值得注意的是三聚磷酸鈉可其他磷酸鹽排放后將導(dǎo)致天然水體富營(yíng)養(yǎng)化，造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染（過(guò)肥）。近年來(lái)世界各國(guó)相繼提出限磷和禁磷的措施。三聚磷酸鹽的代用品有NTA、檸檬酸鈉等、4A沸石（Na₁₂AL₁₂Si₁₂O₄₈.27H₂O，是一種無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味且流動(dòng)性較好的白色粉末，具有較強(qiáng)的鈣離子交換能力，對(duì)環(huán)境無(wú)污染）。

② 硅酸鈉（Na₂SiO₃）

硅酸鈉的濃水溶液通常稱為水玻璃，它是沒(méi)有固定組成的堿性硅酸鹽。清洗劑中的硅酸鈉是一種重要的助洗劑，它與其他助洗劑配合使用可起到協(xié)同效果，而且它在清洗劑中可以維持溶液一定的堿性，分散、懸浮污垢微粒、抑制金屬腐蝕等。

③ 碳酸鈉（Na₂CO₃ ，純堿）

碳酸鈉在水溶液中呈堿性，能使脂肪污垢皂化，提高表面活性劑對(duì)油性污垢的清洗能力，助對(duì)泡沫的生成有促進(jìn)作用，同時(shí)可以與Ca²⁺ 生成CaCO₃ 沉淀，有效地降低溶液中Ca²⁺ 濃度，降低水的硬度。

④ 乙二胺四乙酸鈉（EDTA）

EDTA是一種很強(qiáng)的有機(jī)絡(luò)合劑，可與水中的鈣、鎂離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而大大降低水的硬度。有EDTA存在時(shí)，清洗劑的去污作用雖然略有所提高，但遠(yuǎn)不如添加復(fù)合磷酸鹽。它主要用于無(wú)磷或少磷洗滌劑中。EDTA也可以做酸洗助劑。

⑤ 次氨基三乙酸鈉（NTA）

化學(xué)式為N(CH₂COOH)₃，白色結(jié)晶粉末，不溶于水，溶于堿性溶液，具有非常強(qiáng)的絡(luò)合能力，對(duì)鈣、鎂離子的絡(luò)合能力強(qiáng)于STPP，但在20世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)它會(huì)造成胎兒畸變，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)濃度高的NTA會(huì)致癌。盡管實(shí)際使用的清洗劑中NTA含量不致發(fā)生危險(xiǎn)，但人們對(duì)它的擔(dān)心卻始終存在。1984年美國(guó)紐約頒布了禁用NTA的法令。

二、其他助劑

（1）金屬離子絡(luò)合劑

借助于和污垢中的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，使污垢轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谇逑磩┑脑噭部梢耘c水中的金屬離子發(fā)生縫合反應(yīng)，降低水的硬度，提高活性成分的去污能力。例如EDTA，一些有機(jī)絡(luò)合劑可與水中的鈣、鎂離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而大大降低水中的硬度。絡(luò)合劑常用在銹垢及無(wú)機(jī)鹽垢的清洗劑中，用于掩蔽溶液中的金屬離子。

（2）吸附劑

通過(guò)對(duì)污垢的物理吸附或化學(xué)吸附而清除污垢的物質(zhì)為清洗用的吸附劑。

（3）殺菌滅藻與污染剝離劑

可以殺滅基體表面的菌藻、剝離微生物污泥的化學(xué)藥劑。它可分為無(wú)機(jī)類與有機(jī)類，無(wú)機(jī)類的通常是強(qiáng)氧化劑。

（4）酶制劑

酶制劑是具有催化能力的蛋白質(zhì)。在污垢的清洗中，它可以與有機(jī)污垢發(fā)生相應(yīng)的生物化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)污垢的分散與脫落。例如把蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶等加入清洗液中，可加快相應(yīng)污垢的清除。