工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)、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(yè)清洗就是通過物理的、化學(xué)的和機(jī)械的手段,清除這些污染物,使工業(yè)產(chǎn)品獲得以定的潔凈度。
1 清洗技術(shù)
1.1 化學(xué)清洗和物理清洗。
目前國內(nèi)清洗以化學(xué)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(yōu)點(diǎn)正逐步取代化學(xué)清洗并成為工業(yè)清洗的主流?;瘜W(xué)清洗是采用一種或幾種化學(xué)藥劑(或其水溶液)清除設(shè)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(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化、溶解、剝離以達(dá)到除油、除銹、除垢、去污的作用。物理清洗借助各種機(jī)械外力和能量使污垢粉碎、分解并剝離離開物體表面,達(dá)到清洗的效果。在物理清洗中,水射流清洗占主導(dǎo)地位,并呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢,PIG清洗、干冰清洗、超聲波清洗等無污染的物理清洗技術(shù)正得到快速的推廣應(yīng)用。
1.2 工業(yè)清洗的意義
清洗行業(yè)是隨著工業(yè)化和現(xiàn)代化的進(jìn)程及社會生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。所有工業(yè)部門都有某種形式的清洗,只是不同的部門對清洗的重視、依賴程度及應(yīng)用發(fā)展水平不同。工業(yè)清洗具有重要意義:恢復(fù)設(shè)備裝置生產(chǎn)能力、保證生產(chǎn)連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行的必要手段;對設(shè)備的清洗,可以有效地延長設(shè)備的使用壽命;對設(shè)備的清洗,有利于節(jié)能降耗、降低冷卻水的用量;對設(shè)備的清洗,是降低安全事故發(fā)生的有效途徑。概括起來有節(jié)能、降耗、節(jié)水、安全、穩(wěn)產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加快生產(chǎn)速度、延長設(shè)備使用壽命、降低環(huán)境污染以及外表美觀和人類的衛(wèi)生健康等目的。從這個意義上講,在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中,對設(shè)備中產(chǎn)生的污垢進(jìn)行有效清洗,本身就屬于綠色化學(xué)的范疇。
1.3 化學(xué)清洗和物理清洗比較
在化學(xué)清洗中,主要使用各種酸、堿、有機(jī)溶劑、表面活性劑、緩蝕劑、螯合物(絡(luò)合物)等原材料配制清洗劑清除污垢。在清除完污垢的同時,本身也產(chǎn)生大量的廢液、廢氣,對環(huán)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(yè)清洗都是在比較高的溫度下通過清洗劑與垢污進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以達(dá)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(shù)水平主要體現(xiàn)在設(shè)備及其優(yōu)化配置和綜合運(yùn)用上。物理清洗不需要消耗各種原材料,只需要消耗一定的能源,不會產(chǎn)生各種廢液污染環(huán)境。以目前清洗技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀看,化學(xué)清洗幾乎可以清洗所有的設(shè)備和污垢,而物理清洗因?yàn)榍逑丛O(shè)備的局限性,只能清洗儲罐、管道、換熱器等內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單或體積較小的設(shè)備。因此,化學(xué)清洗還占據(jù)工業(yè)清洗的主流地位。
2.超聲波清洗設(shè)備
在工業(yè)清洗領(lǐng)域中,相比其它多種的清洗方式,超聲波清洗機(jī)顯示出了巨大的優(yōu)越性。尤其在專業(yè)化、集團(tuán)化的生產(chǎn)企業(yè)中,已逐漸用超聲波清洗機(jī)取代了傳統(tǒng)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(jī)的高效率和高清潔度,得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易將帶有復(fù)雜外形、內(nèi)腔和細(xì)空的零部件清洗干凈,對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程,在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成,其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍,清潔度也能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn),這在許多對產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)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(dá)到或不可取代的結(jié)果。
超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn):
a.清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一致。
b.清洗速度快,提高生產(chǎn)效率,不須人手接觸清洗液,安全可靠。
c.對深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈。
d.對工件表面無損傷,節(jié)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(guī)清洗方法,特別是工件的表面比較復(fù)雜,象一些表面凹凸不平,有盲孔的機(jī)械零部件,一些特別小而對清潔度有較高要求的產(chǎn)品如:鐘表和精密機(jī)械的零件,電子元器件,電路板組件等,使用超聲波清洗都能達(dá)到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號,通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)—清洗溶劑中,超聲波在清洗液中疏密相同的向前輻射,使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡。
這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長,而在正壓區(qū)迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應(yīng)的過程中,氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓,連續(xù)不斷地產(chǎn)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(dá)到物件表面凈化的目的。
超聲波清洗的作用機(jī)理主要有以下幾個方面:因空化泡破滅時產(chǎn)生強(qiáng)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?yàn)榭栈F(xiàn)象產(chǎn)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復(fù)作用于污垢層,污垢層一層層被剝離,氣泡繼續(xù)向里滲透,直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應(yīng)。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(xué)清洗劑對污垢的溶解過程,化學(xué)力與物理力相結(jié)合,加速清洗過程。
超聲波清洗的主要參數(shù):
頻率:≥20KHz
清洗介質(zhì):采用超聲波清洗,一般兩類清洗劑:化學(xué)溶劑、水基清洗劑等。
清洗介質(zhì)的化學(xué)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(jié)合,以對物件進(jìn)行充分、徹底的清洗。
功率密度:功率密度=發(fā)射功率(W)/發(fā)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(qiáng),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產(chǎn)生“空化”腐蝕。
超聲波頻率:超聲波頻率越低,在液體中產(chǎn)生的空化越容易,產(chǎn)生的力度大,作用也越強(qiáng),適用于工件(粗、臟)初洗。頻率高則超聲波方向性強(qiáng),適用于精細(xì)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(shí)際應(yīng)用超聲波時,采用50℃-70℃的工作溫度。
2.清洗液
因?yàn)槟壳拔锢砬逑吹木窒扌?,化學(xué)清洗技術(shù)在國內(nèi)仍然得到廣泛的應(yīng)用。目前世界上工業(yè)清洗已由傳統(tǒng)的溶劑清洗、水洗和表面活性劑清洗方式,發(fā)展到精細(xì)清洗和綠色清洗階段。隨著精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)、生物技術(shù)、檢測技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,化學(xué)清洗技術(shù)也得到發(fā)展,正在向綠色環(huán)保方向發(fā)展:將合成具有生物降解能力和酶催化作用的綠色環(huán)保型化學(xué)清洗劑;弱酸性或中性的有機(jī)化合物將取代強(qiáng)酸強(qiáng)堿;直鏈型有機(jī)化合物和植物提取物將取代芳香基化合物;無磷、無氟清洗劑將取代含磷含氟清洗劑;水基清洗劑將取代溶劑型和乳液型清洗劑;可生物降解的綠色環(huán)保型清洗劑將取代難分解的污染性清洗劑。綠色化學(xué)要求對環(huán)境的負(fù)作用盡可能小,它是一種理念,是人們應(yīng)該盡力追求的目標(biāo)。由此,在應(yīng)用工業(yè)化學(xué)清洗技術(shù)和研究清洗新技術(shù)中,工程技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)綠色化學(xué)的原則,選擇采用無毒、無害的原料,提高原子的利用率,力爭實(shí)現(xiàn)“零排放”。同時,在清洗過程中產(chǎn)生的清洗廢液中含有的有毒、有害物質(zhì),必須經(jīng)過處理達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)方可排放。
2.1.碳?xì)淝逑磩?br data-filtered="filtered" style="white-space: normal; box-sizing: inherit; max-width: 100%; background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(85, 85, 85); font-family: 微軟雅黑; font-size: 13px;"/>2.1.1碳?xì)淝逑磩┚哂辛己玫沫h(huán)保特性和清洗能力,逐步成為一類重要的工業(yè)清洗劑之一。碳?xì)淝逑磩┌答s程范圍分為:普通碳?xì)淝逑磩┖驼s碳?xì)淝逑磩?br data-filtered="filtered" style="white-space: normal; box-sizing: inherit; max-width: 100%; background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(85, 85, 85); font-family: 微軟雅黑; font-size: 13px;"/>普通碳?xì)淝逑磩┑酿s程范圍較寬,成分復(fù)雜,分子結(jié)構(gòu)不規(guī)則,芳烴毒性大。其中的輕質(zhì)分使清洗劑閃點(diǎn)降低,而重質(zhì)分又使清洗力和干燥性變差。
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