理论教育 选择适当的表面活性剂进行表面脱脂优化乳化过程

选择适当的表面活性剂进行表面脱脂优化乳化过程

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:非皂化性油脂与乳化剂作用生成乳浊液的过程,称为乳化作用。选择表面活性剂是决定乳化除油液的关键。这些气体从溶液中向上浮出时,产生强烈的搅拌作用,猛烈地撞击和撕裂油膜,令其碎成小油珠,迅速与工件表面脱离进入溶液后成为乳浊液,从而达到除油的目的。例如,当超声波场强达到0.3W/cm2以上时,溶液在1s内发生数万次强烈碰撞,碰击力为5~200kPa,产生极大的撞击能量。

选择适当的表面活性剂进行表面脱脂优化乳化过程

工件上常见的油脂分为两类:一类是皂化性油脂,即不同脂肪酸的甘油酯,能与碱发生皂化反应,生成可溶于水的肥皂和甘油,各种植物油大多属于此类;另一类是非皂化性油脂,包括各种碳氢化合物,它们不能与碱发生皂化反应,且不溶于碱溶液,各种矿物油如凡士林、机油、柴油石蜡均属此类,这两类油均不溶于水。常用除油方法的特点及应用范围见表3-2。

3-2 常用除油方法的特点及应用范围

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1.有机溶剂除油

常用的有机溶剂有煤油汽油、苯类、酮类、氯化烷烃、烯烃等。有机溶剂除油的方法有:

(1)浸洗或喷淋 用溶剂不断搅拌浸洗工件或用溶剂喷淋工件,直到工件表面油污除净为止,但不宜喷淋沸点低和易挥发丙酮、汽油、二氯甲烷,以免出危险。

(2)蒸气洗 将有机溶剂装在密闭容器底部,工件挂在溶剂上面,加热溶剂,使溶剂蒸气在工件表面冷凝成液体,以将油污洗下落回容器底部。

(3)联合法 即浸洗-蒸气联合或浸洗-喷淋-蒸气联合除油,清洗效果更好。

有机溶剂除油速度快,基本上对工件表面无腐蚀(也有例外),但除油不彻底,且除油后工件上容易残存有机溶剂,需要再用化学清洗法除去。有机溶剂一般有毒或易燃,不但易出危险,且会产生挥发性有机物,污染环境,应注意通风、防火、防爆和防毒。特别注意三氯乙烯在紫外线、热(>120℃)、氧作用下会产生剧毒光气和腐蚀性极强的氯化氢。故要严防将水带入除油槽,避免阳光直射,铝、镁工件清洗时应尽快取出(因铝、镁催化会导致剧毒)。当有机溶剂中混入油污达25%~30%时,需更换新溶剂。

2.化学除油

(1)皂化作用 油脂与除油液中的碱起化学反应生成肥皂的过程称为皂化。

一般动植物油中的主要成分是硬脂酸酯,它与氢氧化钠发生皂化反应,反应式为

(C17H35COO)3C3H5+3NaOH→3C17H35COONa+C3H5(OH)3

(C17H35COO)3C3H5是硬脂酸酯,C17H35COONa是肥皂,C3H5(OH)3是甘油。

皂化反应使原来不溶于水的皂化性油脂变成能溶于水(特别是热水)的肥皂和甘油,从而易被除去。

(2)乳化作用 矿物油等非皂化性油脂,只能通过乳化作用才能除去。非皂化性油脂与乳化剂作用生成乳浊液的过程,称为乳化作用。乳化作用的结果是令工件表面的非皂化性油污在乳化剂作用下变成微细油珠,与工件表面分离并均匀分布于溶液中,形成乳浊液,从而达到除油的目的。生产中因皂化时间长,除油大部分是靠乳化作用完成的。

(3)常用除油工艺(www.daowen.com)

1)碱性除油。常用碱液除油只能除去工件表面的具有皂化性的动、植物油。钢铁材料化学除油液配方及工艺见表3-3。

3-3 钢铁材料化学除油液配方及工艺

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2)乳化除油。在煤油、粗汽油等物质中加入一些表面活性剂及少量的水便成了乳化除油液。这种乳化液除油速度快、效果好,清除黄油及抛光膏效果最好。选择表面活性剂是决定乳化除油液的关键

3)酸性除油。有机或无机酸与表面活性剂可同时除去零件表面的油污和薄氧化层。耐酸塑料酸性除油液配方:重铬酸钾K2Cr2O7,15g;硫酸H2SO4,相对密度d=1.84,300mL;水H2O,20mL。

3.电化学除油

把工件挂在阴极或阳极上并放在碱性电解液中,通入直流电,令工件上油污分离下来的工艺称为电化学除油。当金属工件作为一个电极,在电解液中通入直流电时,由于极化作用,金属-溶液界面的界面张力下降,溶液易渗透到油膜下的工件表面并析出大量氢气或氧气。这些气体从溶液中向上浮出时,产生强烈的搅拌作用,猛烈地撞击和撕裂油膜,令其碎成小油珠,迅速与工件表面脱离进入溶液后成为乳浊液,从而达到除油的目的。各种电化学除油方法的特点及应用范围见表3-4。钢铁工件电化学除油液配方及工艺条件见表3-5。

3-4 各种电化学除油方法的特点及应用范围

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3-5 钢铁工件电化学除油液配方及工艺条件

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4.超声除油

在超声环境中的除油过程称为超声除油。实际上是将超声引入化学或电化学除油,在有机溶剂除油或酸洗过程中加强或加速清洗的过程。当超声波射到油膜与工件表面的界面时,无论波被吸收还是被反射,在界面处将产生辐射压强,这个压强将产生两个后果:一个是产生简单的骚动效应,另一个是产生摩擦现象。骚动和摩擦会导致连续清洗,从而加速搅拌。

在液体内,某一区域压强突然减小出现负值时,会引起气体粉碎性爆炸,发生空穴,称为瞬时空化。当压强返回正值时,由于压力突然增大,气泡(空穴)崩溃,瞬时间液体分子间发生碰撞,产生巨大的压强脉冲,形成极高的液体加速度打击工件表面油膜,令油污迅速从工件表面脱离。例如,当超声波场强达到0.3W/cm2以上时,溶液在1s内发生数万次强烈碰撞,碰击力为5~200kPa,产生极大的撞击能量。

超声除油一般是与其他除油方式联合进行,其独立工艺参数一般是:超声发生器输出功率越大越好,例如1.0kW,频率15~30kHz。

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