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關于工業清洗技術介紹

作者來源:admin  發布日期:2012-10-27  挑錯

    工業産品在生産、使用和蓄存過程中,受到了液體的、固體的各種污染物的污染,工業清洗就是通過物理的、化學的和機械的手段,清除這些污染物,使工業産品獲得以定的潔淨度。

1 清洗技術
1.1 化學清洗和物理清洗。
目前國内清洗以化學清洗為主,以物理清洗為輔。但物理清洗以污染小、操作靈活、無腐蝕等優點正逐步取代化學清洗并成為工業清洗的主流。化學清洗是采用一種或幾種化學藥劑(或其水溶液)清除設備工件表面污垢的方法。它是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、剝離以達到除油、除鏽、除垢、去污的作用。物理清洗借助各種機械外力和能量使污垢粉碎、分解并剝離離開物體表面,達到清洗的效果。在物理清洗中,水射流清洗占主導地位,并呈現快速發展态勢,PIG清洗、幹冰清洗、超聲波清洗等無污染的物理清洗技術正得到快速的推廣應用。

1.2 工業清洗的意義
清洗行業是随着工業化和現代化的進程及社會生産的需要而産生和發展起來的。所有工業部門都有某種形式的清洗,隻是不同的部門對清洗的重視、依賴程度及應用發展水平不同。工業清洗具有重要意義:恢複設備裝置生産能力、保證生産連續高負荷運行的必要手段;對設備的清洗,可以有效地延長設備的使用壽命;對設備的清洗,有利于節能降耗、降低冷卻水的用量;對設備的清洗,是降低安全事故發生的有效途徑。概括起來有節能、降耗、節水、安全、穩産、提高産品質量、加快生産速度、延長設備使用壽命、降低環境污染以及外表美觀和人類的衛生健康等目的。從這個意義上講,在許多工業生産過程中,對設備中産生的污垢進行有效清洗,本身就屬于綠色化學的範疇。

1.3 化學清洗和物理清洗比較
在化學清洗中,主要使用各種酸、堿、有機溶劑、表面活性劑、緩蝕劑、螯合物(絡合物)等原材料配制清洗劑清除污垢。在清除完污垢的同時,本身也産生大量的廢液、廢氣,對環境造成極大的破壞。為加快清洗速度,在緩蝕率允許條件下,許多工業清洗都是在比較高的溫度下通過清洗劑與垢污進行化學反應以達到清除污垢的目的,這就需要消耗一定的能源和原材料。物理清洗是利用各種力、熱、聲、光、電等物理作用清除污垢,其技術水平主要體現在設備及其優化配置和綜合運用上。物理清洗不需要消耗各種原材料,隻需要消耗一定的能源,不會産生各種廢液污染環境。以目前清洗技術發展現狀看,化學清洗幾乎可以清洗所有的設備和污垢,而物理清洗因為清洗設備的局限性,隻能清洗儲罐、管道、換熱器等内部結構比較簡單或體積較小的設備。因此,化學清洗還占據工業清洗的主流地位。
 2.超聲波清洗設備
在工業清洗領域中,相比其它多種的清洗方式,超聲波清洗機顯示出了巨大的優越性。尤其在專業化、集團化的生産企業中,已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度,得益于其聲波在介質中傳播時産生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易将帶有複雜外形、内腔和細空的零部件清洗幹淨,對一般的除油、防鏽、磷化等工藝過程,在超聲波作用下隻需兩三分鐘即可完成,其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍,清潔度也能達到高标準,這在許多對産品表面質量和生産率要求較高的場合,更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結果。
超聲波清洗的優點:
a.清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一緻。
b.清洗速度快,提高生産效率,不須人手接觸清洗液,安全可靠。
c.對深孔、細縫和工件隐蔽處亦可清洗幹淨。
d.對工件表面無損傷,節省溶劑、熱能、工作場地和人工。
  超聲波清洗方式超過一般以的常規清洗方法,特别是工件的表面比較複雜,象一些表面凹凸不平,有盲孔的機械零部件,一些特别小而對清潔度有較高要求的産品如:鐘表和精密機械的零件,電子元器件,電路闆組件等,使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發生器發出的高頻振蕩信号,通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質—清洗溶劑中,超聲波在清洗液中疏密相同的向前輻射,使液體流動而産生數以萬計的微小氣泡。
  這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長,而在正壓區迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應的過程中,氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓,連續不斷地産生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面,使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落,從而達到物件表面淨化的目的。
  超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面:因空化泡破滅時産生強大的沖擊波,污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來、分散、乳化、脫落。因為空化現象産生的氣泡,由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透,由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹,收縮,象剝皮一樣的物理力反複作用于污垢層,污垢層一層層被剝離,氣泡繼續向裡滲透,直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲振動對污垢的沖擊。超聲加速化學清洗劑對污垢的溶解過程,化學力與物理力相結合,加速清洗過程。
超聲波清洗的主要參數:
頻率:≥20KHz
    清洗介質:采用超聲波清洗,一般兩類清洗劑:化學溶劑、水基清洗劑等。
    清洗介質的化學作用,可以加速超聲波清洗效果,超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結合,以對物件進行充分、徹底的清洗。
    功率密度:功率密度=發射功率(W)/發射面積(cm2)通常≥0.3W/cm2,超聲波的功率密度越高,空化效果越強,速度越快,清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件,采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面産生“空化”腐蝕。
    超聲波頻率:超聲波頻率越低,在液體中産生的空化越容易,産生的力度大,作用也越強,适用于工件(粗、髒)初洗。頻率高則超聲波方向性強,适用于精細的物件清洗。
    清洗溫度:一般來說,超聲波在40℃-50℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高,作用越顯著。通常實際應用超聲波時,采用50℃-70℃的工作溫度。
2.清洗液
因為目前物理清洗的局限性,化學清洗技術在國内仍然得到廣泛的應用。目前世界上工業清洗已由傳統的溶劑清洗、水洗和表面活性劑清洗方式,發展到精細清洗和綠色清洗階段。随着精細有機合成技術、生物技術、檢測技術等相關技術的進步,化學清洗技術也得到發展,正在向綠色環保方向發展:将合成具有生物降解能力和酶催化作用的綠色環保型化學清洗劑;弱酸性或中性的有機化合物将取代強酸強堿;直鍊型有機化合物和植物提取物将取代芳香基化合物;無磷、無氟清洗劑将取代含磷含氟清洗劑;水基清洗劑将取代溶劑型和乳液型清洗劑;可生物降解的綠色環保型清洗劑将取代難分解的污染性清洗劑。綠色化學要求對環境的負作用盡可能小,它是一種理念,是人們應該盡力追求的目标。由此,在應用工業化學清洗技術和研究清洗新技術中,工程技術人員應根據綠色化學的原則,選擇采用無毒、無害的原料,提高原子的利用率,力争實現“零排放”。同時,在清洗過程中産生的清洗廢液中含有的有毒、有害物質,必須經過處理達到國家有關排放标準方可排放。

2.1.碳氫清洗劑
2.1.1碳氫清洗劑具有良好的環保特性和清洗能力,逐步成為一類重要的工業清洗劑之一。碳氫清洗劑按餾程範圍分為:普通碳氫清洗劑和窄餾碳氫清洗劑。
  普通碳氫清洗劑的餾程範圍較寬,成分複雜,分子結構不規則,芳烴毒性大。其中的輕質分使清洗劑閃點降低,而重質分又使清洗力和幹燥性變差。
  窄餾碳氫清洗劑的餾程在150~190℃之間,結合工業清洗中造成溶劑酸化的四大因素(空氣、金屬、水、雜質)添加了金屬清洗劑專用穩定劑,能夠預防溶劑分解,在産生分解的初期将酸中和,具有超強的抗酸能力,确保清洗材質不受腐蝕。
碳氫清洗劑的特點:
  外觀:透明無色液體
  氣味:輕微
  結構分子式:CnH2n+2
  密度:0.77(25℃)
  對水溶解度:難溶 
  蒸氣壓(20℃,KPA):0.6
  黏度(20℃,mm2/s):1.0
  表面張力(20℃,dyne/cm):24
  芳香烴總含量 % weight::<0.01
2.1.2碳氫清洗劑的優點:
  a、清洗性能好。碳氫清洗劑與大多數的潤滑油、防鏽油、機加工油同為非極性的在石油餾分,根據相似相容的原理,碳氫清洗劑清洗礦物油更好于鹵代烴和水基清洗劑。
  b、蒸發損失小。碳氫清洗溶劑沸點在150℃以上,在使用保管過程中揮發損失小,對包裝物和設備的密封要求很低。
  c、毒性極低。經毒理試驗,碳氫清洗劑的吸放毒性、經口毒性和皮膚接觸毒性均為超低毒,且不屬于緻癌物質,清洗操作人員使用更安全。
d、材料相容性好。碳氫清洗劑中不含水分和氯、硫等腐蝕物,對各種金屬材料不會産生腐蝕和氧化。碳氫清洗劑又屬于非極性溶劑,對大部分塑料和橡膠沒有溶解、溶脹和脆化作用。
e、清洗工藝流程簡單。隻需清洗——清洗——漂洗——漂洗——烘幹(或晾幹),對工件不存在腐蝕。
  f、可徹底揮發無殘迹。碳氫清洗劑是非常純淨的精制溶劑,在常溫和加熱狀态下均可完全揮發,沒有任何殘留。
  g、不破壞環境。碳氫清洗劑可以自動降解,清洗廢液可以放入燃煤或燃油鍋爐中焚燒,焚燒生成物主要為CO2和水,對空氣無污染。碳氫清洗劑中不啟氯,對臭氧的破壞系數為零。
2.1.3碳氫清洗劑應用範圍
五金、首飾、鐘表、電子、電氣、液晶、半導體等行業,能有效去除各種油污、油脂及助焊樹脂、抛光蠟
2.1.3碳氫清洗劑的原料選擇
120#、160#溶劑油,D40、D80脫臭溶劑煤油,烷烴,醇類溶劑等。

2.2水性清洗劑
2.2.1清洗液的原料選擇原則
選擇清洗用原料應考慮以下原則:盡量不用、少用有害物質;盡量不用、少用污水處理困難的物質;盡量減少清洗廢液排放量;盡量使清洗液循環使用。現就清洗一設備鏽垢為例,就傳統酸洗方式和目前正在研究推廣的弱酸性有機化合物清洗方式進行對比:
傳統酸洗方式:配方(質量分數):鹽酸、氟化物、緩蝕劑、水
弱酸性有機化合物清洗方式:
配方(質量分數):有機酸、表面活性劑、緩蝕劑、水
3.水基清洗劑工藝流程簡介
3.1除油超聲波清洗工藝對比
3.1.1三氯乙烯清洗的典型工藝
超聲波粗除油→超聲波精除油→溶劑蒸汽除油
3.1.2碳氫清洗劑的一般工藝
超聲波粗除油→超聲波精除油→超聲波精除油→烘幹
3.1.3水基清洗劑的一般工藝
3.1.3.1不鏽鋼工件清洗工藝(一般普通件)
超聲波粗除油→超聲波精除油→市水漂洗→市水漂洗→市水漂洗→壓縮空氣吹幹(或離心甩幹)→烘幹
以上工藝流程也适用于部分鋁合金工件的清洗。
3.1.3.2不鏽鋼工件清洗工藝(精密零件)
超聲波粗除油→超聲波精除油→市水漂洗→市水漂洗→純水漂洗→純水漂洗→壓縮空氣吹幹(或離心甩幹)→烘幹
3.1.3.3碳鋼件、銅件工件清洗工藝
超聲波粗除油→超聲波精除油→市水漂洗→市水漂洗→除氧化(除鏽)清洗→市水漂洗→市水漂洗→純水漂洗→防氧化保護→純水漂洗→純水漂洗→壓縮空氣吹幹(或離心甩幹)→烘幹
4.1.3.4鋁電池外殼工件清洗工藝
超聲波粗除油→超聲波精除油→超聲波精除油→市水漂洗→市水漂洗→市水漂洗→壓縮空氣吹幹(或離心甩幹)→烘幹
                                                 

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