优化工业清洗效果案例分析

优化工业清洗效果案例分析 Karl Brunn, Ulrike Kunz, Surtec Germany 翁开尔公司技术支持工程师 Edward翻译 　　　在使用传统清洗剂过程中一个经常遇到的问题就是：由于表面活性剂的消耗比促净剂的消耗高很多，在添加清洗剂时无形的使促进剂的含量大大增加而引起的盐效应。 　　由于用离心机、油分离器或者横流式过滤回收清洁剂过程中，大多数的促净剂会被回收，这使得消耗差距拉大，这种盐效应就变得更为显著。 因此要延长清洗槽液寿命，必须尽量减少上述的盐效应:这就是组份化清洗剂。 传统清洁剂在使用回收设备时出现的问题如图1 a,b所示。 　　图1a：按照传统方法添加清洗剂会使促净剂含量增加：为了保持清洁槽的清洁能力，传统的清洁剂的用量增加会导致清洗液中促净剂含量的增加。 图1b：如果促净剂浓度保持不变,表面活性剂的浓度相对减小,因此清洗能力下降。 图1c:模块化清洗的剂量：促净剂浓度和表面活性剂浓度保持不变。 　　单一表面活性剂在清洗槽中的消耗量会因为包裹不同数量、不同种类的油而不同。在一个宏观角度讲，表面活性剂的浓度比促净剂浓度下降得更快。 　　图1 c显示了模块化清洗系统的浓度变化。 　　促净剂和表面活性剂的浓度的理想比例，可以通过分别添加促净剂组分和表面活性剂组分实现。根据污染物的成分不同调整碱的成分，根据清洗槽的分析结果来调整表面活性剂成份。促净剂和表现活性剂组分的基本组成如下所述。 原材料 　　选择促净剂和表面活性剂的原材料的主要参数 　　•清洗能力 　　•环境毒性 　　•过虑装置的标准滤膜、超滤膜的渗透性 促净剂组分： 　　氢氧化钠、磷酸盐、硼酸盐和柔和的络合剂例如有机酸，被结合得到适用于不同材料的促净剂组分。例如一个中性促净剂组分(pH值7)适用于铝和黄铜，强碱性组分(pH值14)适用于钢和铁。促净剂组分是不含硅酸盐的。因为硅酸盐会阻塞微滤膜或超滤膜(硅酸的形成取决于pH值)。所有促净剂的回收率占其组分的80%~90%。 表面活性剂组分: 　　表面活性剂组分具有低亲油性，是非离子表面活性剂。由于反乳化作用，他们不会像乳化清洁剂一样把油包裹。根据清洗工厂不同，表面清洁剂组分有浸泡清洗法，也有喷淋清洗法。表面活性剂组分的回收率取决于要去除的油的类型(例如矿物油、润滑剂等)和使用哪种清洁方法。浸泡型表面活性剂的回收率是50%~80%之间，喷淋型则不同，在30%~50%之间(浊点)。 回收设备 油分离器:未被乳化的脂肪、油脂可以从清洗液中被除去，即利用不同比重的原理分离出反乳化表面活性剂。较轻的油相在油分离器的上部积累，非油相包括促净剂和表面活性剂组分就引流回清洗液中。 图二：油分离器 　　交叉流过滤：孔隙大小为12μm到0.2μm的微滤膜和大小从100纳米到4纳米的超滤膜用于清洗液中的油分离。 促净剂和低亲油性的反乳化表面活性剂可以通过滤膜，之后被引流回清洗液(渗透)。油相中剩下的残留物亦可被收集。 图三 分析 　　分析控制清洗液成分---促净剂和表面活性剂--对回收意义重大。 　　分析促净剂组分：促净剂的浓度可以容易的通过容量分析(滴定)或者光度法测定磷酸盐浓度得到。 表面活性剂的分析: 　　1、 旧的分析方法：在开始阶段，通过HPLC确定(HPLC=高效液体色谱法)，然后由此得到回收比例和固定添料的配比。分析参数如下图所示(图四) 图四 　　2、 新的分析方法：使用气泡法动态测试，能更快速地得出表面活性剂浓度的结果。 　　水与表面活性剂混合(左)和孤立的表面活性剂的峰值(右)的色谱(HPLC) 纵列柱:250毫米x 4毫米 ID:填充: 倒相柱 7 C18 　　流动相:甲醇/水85/15 　　压力:150bar温度:室温 检测方法:折射指数(RI)　　 气泡法表面张力仪 (​http:​/​​/​www.sita-china.com​/​​) 实例 　　清洗车间浸泡清洗(5个清洗槽) 由黄铜或者钢制成的小部件被装进筛子里经过清洗厂配备5个清洗槽清洗。每个筛子被清洗过后再进入下一个清洗槽，前两个清洗槽是用于清洗，剩下三个用于漂洗。 图五清洗厂的浸泡清洗方法 出现情况： 　　•污染:30 - 130毫克/公斤 　　•要求清洗质量(残余污染):10毫克/公斤 　　•必须使用不同的清洁剂 　　•清洗槽液寿命：2周 　　•需增加额外的清洗步骤以达成要求的清洗质量 解决方案: 　　在清洗池1和2中安装超滤膜(陶瓷膜;孔隙大小0.2μm) 　　使用反乳化清洗剂(浓度:3%促净剂组分;0.3%的表面活性剂组分)。 改善后： 　　•促净剂组分(3.8%)和表面活性剂组分(0.25%)的浓度能保持恒定。 　　•清洗槽1大部分的油被清除(石油含量(200 - 3000 mg / l)) 　　•清洗槽2的含油量(50毫克/升) 　　•原来残留污染10 mg/kg已下降至大约3 mg/kg，达到要求。 　　•将槽液寿命增加到超过三个月 备注：现时德国SITA公司提供的污染度仪Conspector能直接量化测试出槽液的污染度，用于优化清洗效果和延长清洗槽寿命。 　　喷淋清洗厂(3个清洗槽) 钢制零件在这三个清洗槽中喷淋清洗。清洗过程设定在这清洗槽1和2中。第三个槽用于钝化。所有槽按照槽3到槽1的顺序来排列 图六：喷淋清洗厂的清洗方式 出现情况 　　•清洁槽中油含量过高造成清洁质量差 　　•泡沫太多 　　•槽液寿命短：3~4周时间 解决方案： 　　清洗槽上安装可移动超滤膜，使用频率为5天/月。 　　更换清洁剂，包括一种反乳化中性清洁剂(浓度1%-2 %)组份和喷淋表面活性剂组分。 改善后： 　　•清洗质量升高，油含量明显下降 　　•没有泡沫过多的问题 　　•槽液寿命增加到超过22周 　　在使用传统清洗剂过程中一个经常遇到的问题就是：由于表面活性剂的消耗比促净剂的消耗高很多，在添加清洗剂时无形的使促进剂的含量大大增加而引起的盐效应。　　由于用离心机、油分离器或者横流式过滤回收清洁剂过程中，大多数的促净剂会被回收，这使得消耗差距拉大，这种盐效应就变得更为显著。因此要延长清洗槽液寿命，必须尽量减少上述的盐效应:这就是组份化清洗剂。传统清洁剂在使用回收设备时出现的问题如图1 a,b所示。　　图1a：按照传统方法添加清洗剂会使促净剂含量增加：为了保持清洁槽的清洁能力，传统的清洁剂的用量增加会导致清洗液中促净剂含量的增加。图1b：如果促净剂浓度保持不变,表面活性剂的浓度相对减小,因此清洗能力下降。图1c:模块化清洗的剂量：促净剂浓度和表面活性剂浓度保持不变。　　单一表面活性剂在清洗槽中的消耗量会因为包裹不同数量、不同种类的油而不同。在一个宏观角度讲，表面活性剂的浓度比促净剂浓度下降得更快。　　图1 c显示了模块化清洗系统的浓度变化。　　促净剂和表面活性剂的浓度的理想比例，可以通过分别添加促净剂组分和表面活性剂组分实现。根据污染物的成分不同调整碱的成分，根据清洗槽的分析结果来调整表面活性剂成份。促净剂和表现活性剂组分的基本组成如下所述。原材料　　选择促净剂和表面活性剂的原材料的主要参数　　?清洗能力　　?环境毒性　　?过虑装置的标准滤膜、超滤膜的渗透性促净剂组分：　　氢氧化钠、磷酸盐、硼酸盐和柔和的络合剂例如有机酸，被结合得到适用于不同材料的促净剂组分。例如一个中性促净剂组分(pH值7)适用于铝和黄铜，强碱性组分(pH值14)适用于钢和铁。促净剂组分是不含硅酸盐的。因为硅酸盐会阻塞微滤膜或超滤膜(硅酸的形成取决于pH值)。所有促净剂的回收率占其组分的80%~90%。表面活性剂组分:　　表面活性剂组分具有低亲油性，是非离子表面活性剂。由于反乳化作用，他们不会像乳化清洁剂一样把油包裹。根据清洗工厂不同，表面清洁剂组分有浸泡清洗法，也有喷淋清洗法。表面活性剂组分的回收率取决于要去除的油的类型(例如矿物油、润滑剂等)和使用哪种清洁方法。浸泡型表面活性剂的回收率是50%~80%之间，喷淋型则不同，在30%~50%之间(浊点)。回收设备油分离器:未被乳化的脂肪、油脂可以从清洗液中被除去，即利用不同比重的原理分离出反乳化表面活性剂。较轻的油相在油分离器的上部积累，非油相包括促净剂和表面活性剂组分就引流回清洗液中。  图二：油分离器　　交叉流过滤：孔隙大小为12μm到0.2μm的微滤膜和大小从100纳米到4纳米的超滤膜用于清洗液中的油分离。促净剂和低亲油性的反乳化表面活性剂可以通过滤膜，之后被引流回清洗液(渗透)。油相中剩下的残留物亦可被收集。图三分析　　分析控制清洗液成分---促净剂和表面活性剂--对回收意义重大。　　分析促净剂组分：促净剂的浓度可以容易的通过容量分析(滴定)或者光度法测定磷酸盐浓度得到。表面活性剂的分析:　　1、 旧的分析方法：在开始阶段，通过HPLC确定(HPLC=高效液体色谱法)，然后由此得到回收比例和固定添料的配比。分析参数如下图所示(图四)图四　　2、 新的分析方法：使用气泡法动态测试，能更快速地得出表面活性剂浓度的结果。　　水与表面活性剂混合(左)和孤立的表面活性剂的峰值(右)的色谱(HPLC)纵列柱:250毫米x 4毫米ID:填充: 倒相柱 7 C18　　流动相:甲醇/水85/15　　压力:150bar温度:室温检测方法:折射指数(RI)　　气泡法表面张力仪实例　　清洗车间浸泡清洗(5个清洗槽)由黄铜或者钢制成的小部件被装进筛子里经过清洗厂配备5个清洗槽清洗。每个筛子被清洗过后再进入下一个清洗槽，前两个清洗槽是用于清洗，剩下三个用于漂洗。图五清洗厂的浸泡清洗方法出现情况：　　?污染:30 - 130毫克/公斤　　?要求清洗质量(残余污染):10毫克/公斤　　?必须使用不同的清洁剂　　?清洗槽液寿命：2周　　?需增加额外的清洗步骤以达成要求的清洗质量解决方案:　　在清洗池1和2中安装超滤膜(陶瓷膜;孔隙大小0.2μm)　　使用反乳化清洗剂(浓度:3%促净剂组分;0.3%的表面活性剂组分)。改善后：　　?促净剂组分(3.8%)和表面活性剂组分(0.25%)的浓度能保持恒定。　　?清洗槽1大部分的油被清除(石油含量(200 - 3000 mg / l))　　?清洗槽2的含油量(50毫克/升)　　?原来残留污染10 mg/kg已下降至大约3 mg/kg，达到要求。　　?将槽液寿命增加到超过三个月备注：现时德国SITA公司提供的污染度仪Conspector能直接量化测试出槽液的污染度，用于优化清洗效果和延长清洗槽寿命。　　喷淋清洗厂(3个清洗槽)钢制零件在这三个清洗槽中喷淋清洗。清洗过程设定在这清洗槽1和2中。第三个槽用于钝化。所有槽按照槽3到槽1的顺序来排列图六：喷淋清洗厂的清洗方式出现情况　　?清洁槽中油含量过高造成清洁质量差　　?泡沫太多　　?槽液寿命短：3~4周时间解决方案：　　清洗槽上安装可移动超滤膜，使用频率为5天/月。　　更换清洁剂，包括一种反乳化中性清洁剂(浓度1%-2 %)组份和喷淋表面活性剂组分。改善后：　　?清洗质量升高，油含量明显下降　　?没有泡沫过多的问题　　?槽液寿命增加到超过22周 　了解更多信息，请致电400-680-8138垂询翁开尔有限公司。