优化工业清洗效果案例分析

　　根据长期积累的经验可知，通过油分离器、离心机、微滤或超滤回收清洁剂来实现削减清洁剂的消耗的目的，效果往往不佳。清洁剂是促净剂和表面活性剂结合的产物(常规清洁剂)。

　　在新的组分化清洁系统中，促净剂和表面活性剂为独立添加的。这使得我们可以根据实际的需要，有针对性地调整清洗液剂量，确保良好的清洗效果、回收质量。

　　为了达到良好的清洁质量、清洁剂回收以及掌控清洗过程，就需要高浓度、具有反乳化作用的液态清洁剂组分。

清洗系统

　　在使用传统清洗剂过程中一个经常遇到的问题就是：由于表面活性剂的消耗比促净剂的消耗高很多，在添加清洗剂时无形的使促进剂的含量大大增加而引起的盐效应。

　　由于用离心机、油分离器或者横流式过滤回收清洁剂过程中，大多数的促净剂会被回收，这使得消耗差距拉大，这种盐效应就变得更为显著。

　　因此要延长清洗槽液寿命，必须尽量减少上述的盐效应:这就是组份化清洗剂。

　　传统清洁剂在使用回收设备时出现的问题如图1 a,b所示。

　　图1a：按照传统方法添加清洗剂会使促净剂含量增加：

　　为了保持清洁槽的清洁能力，传统的清洁剂的用量增加会导致清洗液中促净剂含量的增加。

　　图1b：如果促净剂浓度保持不变,表面活性剂的浓度相对减小,因此清洗能力下降。

　　图1c:模块化清洗的剂量：促净剂浓度和表面活性剂浓度保持不变。

　　单一表面活性剂在清洗槽中的消耗量会因为包裹不同数量、不同种类的油而不同。在一个宏观角度讲，表面活性剂的浓度比促净剂浓度下降得更快。

　　图1 c显示了模块化清洗系统的浓度变化。

　　促净剂和表面活性剂的浓度的理想比例，可以通过分别添加促净剂组分和表面活性剂组分实现。根据污染物的成分不同调整碱的成分，根据清洗槽的分析结果来调整表面活性剂成份。促净剂和表现活性剂组分的基本组成如下所述。

原材料

　　选择促净剂和表面活性剂的原材料的主要参数

　　•清洗能力

　　•环境毒性

　　•过虑装置的标准滤膜、超滤膜的渗透性

　　促净剂组分：氢氧化钠、磷酸盐、硼酸盐和柔和的络合剂例如有机酸，被结合得到适用于不同材料的促净剂组分。例如一个中性促净剂组分(pH值7)适用于铝和黄铜，强碱性组分(pH值14)适用于钢和铁。促净剂组分是不含硅酸盐的。因为硅酸盐会阻塞微滤膜或超滤膜(硅酸的形成取决于pH值)。所有促净剂的回收率占其组分的80%~90%。

表面活性剂组分

　　表面活性剂组分具有低亲油性，是非离子表面活性剂。由于反乳化作用，他们不会像乳化清洁剂一样把油包裹。根据清洗工厂不同，表面清洁剂组分有浸泡清洗法，也有喷淋清洗法。表面活性剂组分的回收率取决于要去除的油的类型(例如矿物油、润滑剂等)和使用哪种清洁方法。浸泡型表面活性剂的回收率是50%~80%之间，喷淋型则不同，在30%~50%之间(浊点)。

回收设备

　　油分离器:未被乳化的脂肪、油脂可以从清洗液中被除去，即利用不同比重的原理分离出反乳化表面活性剂。较轻的油相在油分离器的上部积累，非油相包括促净剂和表面活性剂组分就引流回清洗液中。

　　图二：油分离器

　　交叉流过滤：孔隙大小为12μm到0.2μm的微滤膜和大小从100纳米到4纳米的超滤膜用于清洗液中的油分离。

　　促净剂和低亲油性的反乳化表面活性剂可以通过滤膜，之后被引流回清洗液(渗透)。油相中剩下的残留物亦可被收集。

图三过滤

分析

　　分析控制清洗液成分---促净剂和表面活性剂--对回收意义重大。

　　分析促净剂组分：促净剂的浓度可以容易的通过容量分析(滴定)或者光度法测定磷酸盐浓度得到。

表面活性剂的分析:

　　1、 旧的分析方法：在开始阶段，通过HPLC确定(HPLC=高效液体色谱法)，然后由此得到回收比例和固定添料的配比。分析参数如下图所示(图四)

图四

　　2、 新的分析方法：使用气泡法动态表面张力仪测试，能更快速地得出表面活性剂浓度的结果。

　　水与表面活性剂混合(左)和孤立的表面活性剂的峰值(右)的色谱(HPLC)

　　纵列柱:250毫米x 4毫米ID:填充: 倒相柱 7 C18

　　流动相:甲醇/水85/15

　　压力:150bar温度:室温

　　检测方法:折射指数(RI)

实例

　　清洗车间浸泡清洗(5个清洗槽)

　　由黄铜或者钢制成的小部件被装进筛子里经过清洗厂配备5个清洗槽清洗。每个筛子被清洗过后再进入下一个清洗槽，前两个清洗槽是用于清洗，剩下三个用于漂洗。

　图五　清洗厂的浸泡清洗方法

出现情况：

　　•污染:30 - 130毫克/公斤

　　•要求清洗质量(残余污染):10毫克/公斤

　　•必须使用不同的清洁剂

　　•清洗槽液寿命：2周

　　•需增加额外的清洗步骤以达成要求的清洗质量

解决方案:

　　在清洗池1和2中安装超滤膜(陶瓷膜;孔隙大小0.2μm)

　　使用反乳化清洗剂(浓度:3%促净剂组分;0.3%的表面活性剂组分)。

改善后：

　　•促净剂组分(3.8%)和表面活性剂组分(0.25%)的浓度能保持恒定。

　　•清洗槽1大部分的油被清除(石油含量(200 - 3000 mg / l))

　　•清洗槽2的含油量(50毫克/升)

　　•原来残留污染10 mg/kg已下降至大约3 mg/kg，达到要求。

　　•将槽液寿命增加到超过三个月

　　备注：现时德国SITA公司提供的污染度仪Conspector能直接量化测试出槽液的污染度，用于优化清洗效果和延长清洗槽寿命。

德国SITA污染度检测仪

　　喷淋清洗厂(3个清洗槽)

　　钢制零件在这三个清洗槽中喷淋清洗。清洗过程设定在这清洗槽1和2中。第三个槽用于钝化。所有槽按照槽3到槽1的顺序来排列

　　图六：喷淋清洗厂的清洗方式

出现情况

　　•清洁槽中油含量过高造成清洁质量差

　　•泡沫太多

　　•槽液寿命短：3~4周时间

解决方案：

　　清洗槽上安装可移动超滤膜，使用频率为5天/月。

　　更换清洁剂，包括一种反乳化中性清洁剂(浓度1%-2 %)组份和喷淋表面活性剂组分。

改善后：

　　•清洗质量升高，油含量明显下降

　　•没有泡沫过多的问题

　　•槽液寿命增加到超过22周