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摘要：本文介紹了工業(yè)清洗中低泡的實(shí)現(xiàn)方法，以及各種低泡水基工業(yè)清洗劑的作用機(jī)理，并介紹了應(yīng)用消泡劑、低泡表面活性劑、電解質(zhì)、有機(jī)溶劑實(shí)現(xiàn)對清洗劑的泡沫控制，以及不含表面活性劑的清洗劑、油污剝離型清洗劑等特殊類型低泡清洗劑體系。

關(guān)鍵詞：低泡；清洗劑；工業(yè)清洗

0引言

清潔化學(xué)品是一個基礎(chǔ)民生家庭生活用品，雖然未必是最重要的，卻是生活必須的，同樣，工業(yè)生產(chǎn)中清洗工序也是不可缺少的重要環(huán)節(jié)[1]。清洗藥劑與工藝的選擇直接影響清洗效果的好壞，清洗效果不僅涉及安全、能源及環(huán)保等重大問題，而且直接影響到產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，通常情況下，清洗工藝一般會受清洗設(shè)備、現(xiàn)場條件等因素所限，可改變的因素不多，因此，多數(shù)情況下只有調(diào)整清洗藥劑的配方，適應(yīng)已經(jīng)基本固定的清洗工藝，來實(shí)現(xiàn)良好的清洗效果，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)清洗劑一般分溶劑型和水基型清洗劑兩種。水基金屬清洗劑具有以水代油、節(jié)省能源、不危害操作者健康、污染少、環(huán)境友好、不易燃燒(安全)和清洗成本低等一系列優(yōu)越性[2]，但普遍存在洗凈率、消泡性、防銹性及穩(wěn)定性等技術(shù)性能指標(biāo)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要的缺點(diǎn)。泡沫是氣體在液體中的分散體系，人們在使用沐浴露、洗發(fā)水、洗衣液、洗潔精等清洗產(chǎn)品時會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)清洗劑量不足或污垢較多時，泡沫較少，于是會很容易用泡沫來衡量清洗劑的去污能力，實(shí)際并非如此，清洗劑中的表面活性劑的生成泡沫能力與其其他性能（如潤濕、乳化、去污等）并無一定關(guān)系。在大多數(shù)工業(yè)清洗中，泡沫不僅影響去污，還難以漂洗，容易殘留，甚至溢出清洗裝置，造成浪費(fèi)，且泡沫會從清洗液本相中攜帶走表面活性劑，使得表面活性劑濃度降低[3]，去污力下降。因此低泡水基清洗產(chǎn)品在工業(yè)清洗中廣泛應(yīng)用。

1工業(yè)清洗中泡沫的影響因素

工業(yè)清洗中泡沫的產(chǎn)生和穩(wěn)定受到多種因素的影響[4-5]：油污、工業(yè)清洗劑、水硬度、清洗工藝條件等。清洗過程中油污與清洗液中的堿皂化，可形成脂肪酸皂，使得清洗液發(fā)泡；清洗劑中的表面活性劑是引發(fā)泡沫的主要因素，其它組分如酸/堿、電解質(zhì)等助劑也會影響清洗液的發(fā)泡力及泡沫穩(wěn)定性；另外清洗條件如清洗劑濃度、清洗溫度、清洗方式（尤其是機(jī)械力較大的清洗如高壓噴淋等）、清洗時間、藥劑使用周期等都會影響清洗液的泡沫行為。通常情況下，某生產(chǎn)過程基本形成了特定的油污，水質(zhì)條件、清洗設(shè)備也基本固定，工藝條件可調(diào)整的空間有限，因此，多少情況下需要根據(jù)不同的清洗條件設(shè)計(jì)不同的清洗劑配方來滿足實(shí)際清洗要求。

2低泡水基工業(yè)清洗劑研究

工業(yè)清洗通常是機(jī)械化、連續(xù)化的過程，伴有較強(qiáng)的機(jī)械沖刷力，提高了清洗、生產(chǎn)效率，但也加劇了泡沫的產(chǎn)生。為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，人們開發(fā)了多種形式的低泡水基工業(yè)清洗劑。

2.1消泡劑的應(yīng)用

在常規(guī)的清洗劑中加入消泡劑是最簡便的消除清洗泡沫的方法，付冬[6]等人開發(fā)了一種以碳酸鈉（Na2CO3）、硅酸鈉（Na2SiO3）、檸檬酸鈉（Na3C6H5O7）及戊二醛為主要成分，以二甲基硅油為消泡劑，發(fā)泡力較低的乳制品設(shè)備原位清洗低泡清洗劑。該配方中烷基糖苷（C0810APG）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）本身易發(fā)泡，但體系中活性劑總量較低（4%），加入0.4%的硅油消泡劑實(shí)現(xiàn)清洗劑的低泡性能。筆者用陽離子與非離子表面活性劑復(fù)配，加入有機(jī)硅消泡劑開發(fā)了托礦物油的清洗劑[7]即為此類低泡清洗劑。

2.2低泡表面活性劑的應(yīng)用

使用消泡劑降低清洗劑的泡沫已在清洗、水基加工液中普遍使用，但硅油消泡劑與水的相容性很差，使得清洗產(chǎn)品的穩(wěn)定性變差，即產(chǎn)品存放較長時間后，硅油消泡劑容易析出，使得產(chǎn)品在使用時出現(xiàn)不均勻，含帶消泡劑的部分可以無泡，不含消泡劑的部分泡沫很多，且析出的消泡劑在高壓噴淋清洗時容易堵塞噴淋頭、過濾器等設(shè)備，為清洗帶來了不便。且有機(jī)硅消泡劑所含的乳化劑在有機(jī)硅被清洗液包裹后，會引起更多的泡沫。另外，一些消泡劑對去污力有負(fù)面影響[8]。因此，人們研究了不含消泡劑而清洗劑本身無泡的清洗劑。最簡便的做法就是使用低泡表面活性劑來替代原來常用的表面活性劑。筆者研究組研究了常見的低泡表面活性劑的結(jié)構(gòu)類型及性能[9]，并應(yīng)用低泡表面活性劑的低泡及抑泡性能開發(fā)了應(yīng)用于不同清洗條件下的水基金屬清洗劑[10-14]。

2.3電解質(zhì)的消泡作用

影響泡沫的因素很多，但最重要的是表面膜強(qiáng)度。溶液中電解質(zhì)濃度較高時，擴(kuò)散雙電層壓縮，電相斥作用變?nèi)酰ず穸茸冃。€(wěn)定性變差。由于體系中需要較多的電解質(zhì)，使得表面活性劑的復(fù)配性有較大挑戰(zhàn)，因此此類產(chǎn)品經(jīng)常做成兩組分，即乳化劑與清洗添加劑，使用時按一定比例組合，配制成工作液。

2.4有機(jī)溶劑的消泡作用

低沸點(diǎn)溶劑蒸發(fā)可使泡沫破裂。如直接向泡沫噴灑乙醇，可快速消泡。當(dāng)體系中含有較低表面張力的溶劑且含量較低，適度降低體系的表面張力，是有助于發(fā)泡的。此時，溶劑的益處在于增強(qiáng)配方的去污力，幫助減少表面活性劑用量，總體的效果是降低了泡沫量。

2.5不含表面活性劑的清洗劑

在一些場合，使用不含表面活性劑的清洗劑進(jìn)行清洗，清洗劑本身無泡。常見的如乳制品工業(yè)CIP清洗中，酸、堿清洗。趙秀云[15]發(fā)明的乳制品CIP清洗方法中，堿洗采用氫氧化鈉，酸洗采用硝酸，是單一組分的酸、堿清洗劑，通常為了提高清洗效率，會加入螯合劑等助劑復(fù)配成復(fù)合清洗劑。

2.6油污剝離性清洗劑

通常低泡水基工業(yè)清洗劑的除油過程是利用體系的堿對油污皂化以及表面活性劑對油污的乳化進(jìn)行的，隨著清洗的進(jìn)行，與油污作用的堿和表面活性劑消耗較大，且由于油污皂化會引起體系泡沫增多。為了改善清洗中泡沫越來越多及清洗劑使用壽命較短問題，筆者開發(fā)了一種新型環(huán)境友好的水基金屬清洗劑[16]，該清洗劑不同于常見的水基金屬清洗劑的特點(diǎn)是它的清洗過程為油污從金屬表面的剝離過程，油污進(jìn)入清洗液中，仍然保持油相狀態(tài)而不形成乳液，起到了很好的消泡作用，清洗停止后，清洗液靜置，油污可以很好的與清洗液分層，方便分離油污，延長了清洗液的使用壽命。

3清洗工藝的優(yōu)化

工業(yè)清洗劑與污垢的作用主要是化學(xué)反應(yīng)、溶解、分散、潤濕等作用，同時伴有機(jī)械力、加熱等物理輔助作用，為了減少機(jī)械力對清洗液的泡沫引發(fā)作用，可以加強(qiáng)引進(jìn)超聲、電解等非機(jī)械能的輔助作用，或使用多種清洗力的組合。

4結(jié)論

綜上所述，低泡水基工業(yè)清洗劑有著廣闊的應(yīng)用前景，設(shè)計(jì)開發(fā)時可根據(jù)不同的油污組成、水質(zhì)條件、清洗條件進(jìn)行開發(fā)特定條件下的最佳復(fù)配體系：對于動植物油脂類油污，某些條件下可使用高堿濃度、輔助螯合劑而不含表面活性劑的組合，利用皂化、螯合作用去污，形成的脂肪酸皂可在清洗中發(fā)揮其潤濕乳化作用，而高的堿濃度，使得體系中電解質(zhì)濃度高，可以及時破乳，使得體系低泡、無泡。另外，對某些油脂皂化后泡沫會增多的情況，則需要在高堿、螯合劑的基礎(chǔ)上加入抑泡類活性劑。對一些礦物油含量較大的油污，可以在體系中加入環(huán)保溶劑，增強(qiáng)體系對油污的滲透力，降低表面活性劑的用量，來控制清洗液的泡沫。選擇不同結(jié)構(gòu)的低泡表面活性劑及抑泡性活性劑的組合開發(fā)的低泡清洗劑是常用的低泡清洗劑的體系，在其基礎(chǔ)上，引入一些特殊功能的滲透劑、分散劑可以實(shí)現(xiàn)油污剝離，油污分散在清洗液中發(fā)揮其消泡作用，不僅控制了泡沫，還實(shí)現(xiàn)了油污分離，延長了清洗液的使用壽命。隨著新型清洗工藝的發(fā)展，較小機(jī)械力，會進(jìn)一步改善泡沫對工業(yè)清洗的不利影響。

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作者:李高峰 單位:北京洛娃日化有限公司工業(yè)清洗事業(yè)部