工业清洗剂的作用原理

工业清洗剂随着我国工业的发展而发展，在各类工业清洗工程中发挥着非常重要的作用，工业清洗剂也从过去粗放式的、高污染的增长，进入精细、讲究环保高效的时期。那么工业清洗剂是如何在清洗各类污垢中发挥作用的呢？下面我们要先来了解污垢的几种分类。

一、污垢按是否可溶分类

（1）可溶性污垢

1、可溶性无机污垢。对于这类污垢可以用水进行溶解或软化、剥离，将污垢去除。例如，某些可溶于水的盐或灰尘等，可用水进行溶解或冲刷去除。

2、可溶性油类污垢。可用有机溶剂（醇、酮、醚或汽油、柴油等）对一些油类污垢进行溶解去除。例如一些植物油或合成有机物的污迹属于此类污垢。

（2）不溶性污垢

1、不溶无机污垢。对某些坚硬的无机盐固体沉淀污垢，例如锅炉内壁不溶于水的水垢（CaCO₃、MgCO₃）等，可以用盐酸水溶液将其溶解去除（当然在除垢处理时需考虑防止锅炉基体受到腐蚀，要用缓蚀剂）。盐酸去除水垢CaCO₃的化学式如下所示。

CaCO₃+2HCL→CaCL₂+CO₂ ↑+H₂O

2、不溶性有机污垢。许多工业污垢可溶解于有机溶剂，但有机溶剂（如苯或丙酮等）易于挥发并污染环境、影响操作者的健康，同时有机溶剂的成本相对较高，所以往往用水基清洗剂对一些有机污垢进行去除。水基清洗剂包含有清洗主剂或助剂等组分。肥皂或洗涤剂可以认为是常用的民用水基清洗剂。

二、水基清洗剂除油污的原理

用水基清洗剂清除不溶性油污的原理如下。清洗剂中的主要成分是表面活性剂，表面活性剂是能够大大降低溶液表面张力的物质，其物质结构的特点是具有双亲性（既含有极性的亲水基团，又含有亲油性的非极性基团），如C₁₇H₅COO^-Na⁺ 中的—COO^- 是极性（亲水）基团，C₁₇H₅ —是非极性（亲油）基团。此类物质可以用“火柴”形象地描述其结构特征。—0，其直线表示非极性基团，圆环表示极性基团。表面活性剂在水中的分散情况如图1.1所示。

图1.1 表面活性剂在水中的分散情况

由于其非极性基团受到溶剂（极性的水分子）的排斥，所以在其浓度很低时就会相对整齐地布满水的表面，其深度继续增加时，才会分散在水溶液之中，形成胶束。如图1.2和图1.3所示。

排布在水溶液表面的表面活性剂分子使得水溶液的表面张力大大地降低，这对于剥离油污、使其脱离基体表面至关重要。水体中的胶束对油污还具有“增溶”作用，如图1.3所示。

图1.4解释了表面活性剂在清洗固体表面油污的作用原理。水平直线之下（A）为固相基体，圆弧内（B）表面附着在基体表面的油污，圆弧上方（C）表示水溶液。

图1.4 液体在固体表面润湿状态示意图

σA-B表示基体（A）与油污（B）之间的界面张力，σA-C表示基体（A）与水溶液（C）之间的界面张力，σB-C表示油污（B）与水溶液（C）之间的界面张力

设三个界面张力平衡于0点，则有σA-B=σA-C+σB-C^cosθ .

θ角越小[如图1.4（a）]，则油污越趋于铺展，油污与基体的结合面越大、结合得也越牢，越不容易清除，当θ角趋于0⁰ 时，称为全铺展，油污附着最牢。

θ角大于90⁰ 时，称为非铺展状态，油污与基体的结合力较小，θ角越接近180度，污垢就越容易被清除。

对于特定的基体和油污而言，σA-B是相对固定的，σB-C^cosθ 一项受影响也相对较小，而σA-C受溶液（C）的物质变化影响较大。当向水溶液中加入表面活性剂，可以大大降低σA-C。从式（1.1）可以看出，降低σA-C有利于增加θ角，有利于油污的去除。清洗剂有助于去除油污就是因为其中含有表面活性剂，可大大降低σA-C，利于去污。当然化学清洗剂中除含有表面活性剂之外还含有一些助剂。