化學(xué)清洗中常用的酸介紹

常用的化學(xué)清洗劑有酸、堿、氧化劑、金屬離子螯合劑、殺生劑等。

  在用化學(xué)藥劑往瞄物體表面污垢時(shí)，化學(xué)藥劑只對污垢起化學(xué)作用而最好不與清洗物體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)際情況往往不可能做到這一點(diǎn)。這就要求把對清洗物體表面的影響縮小到限度的條件下對污垢進(jìn)行溶解腐蝕。

  因此配合化學(xué)清洗劑(主要是酸)使用時(shí)要加進(jìn)金屬緩蝕劑翻鈍化劑等助劑。

本文除介紹各種常用化學(xué)清洗劑的性能之外，也介紹配合化學(xué)清洗劑使用助劑有關(guān)知識。

酸是處理金屬表面污垢的化學(xué)藥劑。清洗中常用的酸包括無機(jī)酸、有機(jī)酸兩類。敢凋是一種電解質(zhì)，它在水中電離時(shí)產(chǎn)生的陽離子都是氫離子。

  但是各種酸在水中電離出的氫獻(xiàn)I子濃度不同。常用溶液的pH值來表示溶液的酸堿性。pH值是溶液中氫離子濃度負(fù)對數(shù)， pH=一lgcH+①。中性水溶液在常溫下，氫離子濃度為10-7mol/L，所以水的pH＝一lg10-7＝7。在酸的水溶液中氫離子濃度大于10-7mol/L，所以酸的pH<7。在相同濃度情況，酸溶潞_的pH值越小說明此酸電離出的氫離子越多，它的酸性越強(qiáng)。  

  在表8—1中列有清洗中常用的各種無機(jī)酸、有機(jī)酸的結(jié)構(gòu)和酸性。   

  酸對各種金屬的溶解能力與金屬的活潑性有關(guān)，越活潑的金屬越易與酸電離出的氫離子吲反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成金屬離子。    

金屬變成金屬離子的難易順序?yàn)椋?nbsp;   

         Li>K>N9>Ca>Mg>Zn>Cr>Fe2>Cd>Co>        

  Ni>Pb>Sn>Fe3>[H]>Cu>Ag>Hg>Au  

  這種順序又稱為金屬活動順序，其中氫以前的金屬易于在酸中轉(zhuǎn)變成金屬離子，它們在酸中爿與氫離子反應(yīng)時(shí)被溶解，同時(shí)有氫氣發(fā)生。在上面的順序中Fe出現(xiàn)兩次，F(xiàn)e2表示鐵轉(zhuǎn)變成二價(jià)鐵離子(Fe2+)，F(xiàn)e3表示轉(zhuǎn)變成三價(jià)鐵離子(Fe3+)，在前一轉(zhuǎn)變過程中金屬鐵更為活潑。

已知，假如在金屬表面由于發(fā)生了氧化作用天生了耐腐蝕的氧化覆蓋膜時(shí)，酸對金屬時(shí)的溶解作用會明顯地受到抑制，這種現(xiàn)象叫金屬的鈍化。    

在用各種酸清除污垢的過程中，H+離子起著主要作用，但酸根離子對污垢的溶解也有一定作用，有時(shí)還是很重要的，比如F-離子可使水垢中的SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解，而別的酸根(陰離子)是不行的。因此在用酸作化學(xué)清洗劑時(shí)不僅要考慮到酸的強(qiáng)度，也要考慮不同酸的特性。下面分別對清洗過程中常用的無機(jī)酸和有機(jī)酸的特點(diǎn)逐一介紹。

一、清洗中常用的無機(jī)酸

                1 硫酸(H2S04)

①cH+ 為cH+/1(mol/L)，為無量綱的量。

硫酸是三氧化硫的水合物，是一種五色粘稠的液體，把三氧化硫溶于100%(質(zhì)量)的硫酸中可得到棕色油狀液體，叫發(fā)煙硫酸。通常在洗滌中應(yīng)用的是98%(質(zhì)量)及其以下濃度的硫酸水溶液。

硫酸是一種價(jià)格便宜的強(qiáng)酸，它的水溶液對熱的穩(wěn)定性良好，在產(chǎn)業(yè)清洗中硫酸應(yīng)用得很廣泛。它的缺點(diǎn)是硫酸在清洗中天生的鹽類有很多是水溶性較低的，比如用硫酸往除含鈣鹽的鍋爐污垢時(shí)，由于與硫酸反應(yīng)天生水溶性差的硫酸鈣，所以往垢效果不好。

相反改用鹽酸處理，由于天生水溶性很好的氯化鈣而除垢效果良好(在25℃時(shí)，100cm3水中只能溶解  0.208g硫酸鈣，而可溶解74.5g時(shí)氯化鈣)。

稀硫酸輕易與鋼鐵反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣，常溫下，60%(質(zhì)量)及以上濃度的硫酸會在鋼鐵表面形成鈍化膜而使鋼鐵對它有耐蝕性93%(質(zhì)量)以上時(shí)即使加熱到煮沸條件也幾乎不腐蝕鋼鐵。而鉛與鋼鐵正相反，可溶于濃硫酸中，但對稀硫酸有良好的耐蝕性。其余金屬與硫酸的反應(yīng)情況回納如下： 

鋁：易溶于10%(質(zhì)量)的硫酸中，但對80%(質(zhì)量)以上的硫酸有耐蝕性。

鋅、鎂：易溶于各種濃度的硫酸中。

錫：對稀硫酸才有耐蝕性。    

鎳：常溫下，對80%(質(zhì)量)以下的硫酸有耐蝕性。 

鉻：可被濃硫酸氧化天生鈍化膜，所以它不被濃硫酸腐蝕。含鉻的18—8鉻鎳鋼常溫下與硫酸接觸也會天生耐蝕的氧化膜而鈍化，但在加熱情況下會被腐蝕。    

銅：由于金屬活動性差÷不能從酸中置換出氫離子，所以一般情況下不會被硫酸溶解，只有在濃硫酸加熱條件下，銅被氧化才能被硫酸溶解。    

化學(xué)清洗中所用的硫酸，其濃度一般在15%以下，通常是將95%～98%濃度的濃硫酸棚日釋后使用的。稀釋硫酸會產(chǎn)生大量的熱：因此應(yīng)將濃硫酸緩慢地加進(jìn)水中，并且下邊加酸早溷邊攪拌使熱量及時(shí)散往，防止濺出。

切記稀釋的順序不能顛倒，千萬不能把水加進(jìn)濃硫酸擔(dān)涸當(dāng)把少量水加進(jìn)濃硫酸中時(shí)放出的熱可使水溫迅速升高以致沸騰會引起酸液的飛濺對人造d成傷害。另外，硫酸對人體和設(shè)備均有一定危險(xiǎn)，使用時(shí)要留意安全。  用硫酸作清洗液的優(yōu)點(diǎn)是其價(jià)格便宜，對不銹鋼和鋁合金設(shè)備沒有腐蝕性，適合清洗削些特殊金屬設(shè)備。硫酸又是一種不易揮發(fā)的強(qiáng)酸，所以可以通過適當(dāng)加熱來加快清洗速度i巢禹I般用5%～15%濃度的硫酸作清洗液時(shí)，可以加熱到50～60℃以加快清洗速度。   

缺點(diǎn)是一些硫酸鹽在水中溶解度較小(如硫酸鐵、硫酸鈣)，所以硫酸溶解鐵銹速度相對爿要慢一些。也不能溶解含有硫酸鈣的水垢，所以硫酸通常不用于除水垢，只用于除鐵銹。

傭劃硫酸清洗含有CaSO4沉積的設(shè)備表面時(shí)，酸洗后表面狀態(tài)不理想。另一大題目是硫酸清洗金爿屬，輕易發(fā)生氫脆，所謂氫脆是酸與金屬反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣被金屬吸收后引起金屬發(fā)脆、性盯變壞的現(xiàn)象。  

產(chǎn)業(yè)上利用硫酸進(jìn)行清洗時(shí)通常加進(jìn)非離子表面活性劑配合以進(jìn)步其除銹能力。硫酸中g(shù)加進(jìn)適量硝酸可往除焦油、焦巖、海藻類生物等多種污垢。為了降低硫酸對金屬物體的腐蝕性要在清洗劑中加進(jìn)一定量緩蝕劑。表8-2硫酸酸洗液及緩蝕劑。      

    
  2 鹽酸(HCl)

 鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，15℃時(shí)氯化氫在水中溶解度最大可天生42.7%(質(zhì)量)的鹽酸。市場上出售的濃鹽酸37.2%(質(zhì)量)。  

鹽酸與硫酸一樣，是一種價(jià)格便宜的強(qiáng)酸，在清洗金屬中應(yīng)用很廣泛。它與硫酸不同老'處是鹽酸為易揮發(fā)性酸，因此在40℃以上溫度使用時(shí)，氯化氫氣體會從鹽酸溶液中揮發(fā)出來使用時(shí)產(chǎn)生困難。

鹽酸與金屬反應(yīng)天生的氯化物水溶性大都很好，但鹽酸與鹵化物對金屬都有腐蝕作用，在1使用時(shí)要引起留意。    

鹽酸對各種金屬的腐蝕作用回納如下:

鎂、鋅、鉻、鐵等金屬：易被鹽酸腐蝕。    

鉛：對20%(質(zhì)量)以下的鹽酸有一定耐蝕性。  

錫和鎳：在常溫下對稀鹽酸有一定耐蝕性，在氧化氣氛中會慢慢被腐蝕。   

18-8鉻鎳不銹鋼：對很多化學(xué)藥品有良好的耐蝕性，卻會被鹽酸腐蝕。

銅：只會在氧化條件下被鹽酸腐蝕。   

使用鹽酸作清洗液時(shí)：一般使用％以下濃度并在常溫下使用，盡量避免升溫使用以防產(chǎn)生酸霧。由于大多數(shù)氯化物都是易溶于水的，因而呈堿性的碳酸鹽水垢，鐵銹、銅銹、鋁銹都可以很好地溶解在鹽酸中。鹽酸價(jià)格便宜所以被廣泛用于上述污垢的清洗中。

鹽酸清洗液適用于碳鋼、黃銅、紫銅及其他銅合金材料的設(shè)備清洗。它對碳酸鹽水垢和鐵銹的清洗而且經(jīng)濟(jì)，所以產(chǎn)業(yè)上廣泛用’于清洗換熱器，各種反應(yīng)設(shè)備及鍋爐。

鹽酸中的氯離子既有促進(jìn)金屬腐蝕產(chǎn)物快速活化溶解的有利作用，又有導(dǎo)致鈍性材料表面鈍化膜局部破壞誘發(fā)小孔腐蝕的不利作用，而普通不銹鋼，鋁及其合金材料這些靠表面鈍化膜保護(hù)才穩(wěn)定的材料，一旦鈍化膜破壞，材料就會發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，而Cl-離子的存在往往是造成這些材料鈍化膜破壞被腐蝕的重要因素，所以不能選鹽酸作清洗不銹鋼和鋁材表面污垢的清洗液。

由于鹽酸對鋼鐵等不少金屬材料有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此在清洗中為保證設(shè)備不被腐蝕，在鹽酸中要添加緩蝕劑。表8—3為鹽酸清洗液及緩蝕劑使用條件。   

3 硝酸(HN03)

產(chǎn)業(yè)上使用的濃硝酸是65％(質(zhì)量)的水溶液。它與硫酸、鹽酸一起作為三種常用強(qiáng)酸而被廣泛使用。

硝酸是一種易揮發(fā)、易分解的酸。硝酸在光、熱作用下或在某些化學(xué)物質(zhì)作用下輕易分解，并有二氧化氮和氧氣放出光或熱：

           4HNO3======2NO2↑十H20+O2↑

因此硝酸在實(shí)驗(yàn)室中保存在密閉的棕色試劑瓶中。在工廠中使用的硝酸也要在陰涼避光的條件下密閉保存。   

硝酸分解時(shí)產(chǎn)生的初生態(tài)原子氧，有很強(qiáng)的氧化性，這是硝酸的重要特性，因此硝酸對貴金屬(如金、鉑)之外的很多其他金屬都有廣泛的溶解能力。

正由于硝酸的這個(gè)特點(diǎn)，在清洗往除金屬表面污垢時(shí)，它既可以把有機(jī)污垢氧化分解往除，又可在某些金屬表面形成致密的氧化膜保護(hù)金屬不被腐蝕。但應(yīng)留意的是硝酸分解產(chǎn)生的棕紅色二氧化氮?dú)怏w有很強(qiáng)的毒性，使用時(shí)應(yīng)十分留意安全，要在透風(fēng)良好的環(huán)境中進(jìn)行操縱。

1份濃硝酸與3份濃鹽酸的混合物叫王水，是腐蝕能力很強(qiáng)的強(qiáng)酸，可以溶解金、鉑等貴金屬。

各種金屬對硝酸的耐腐蝕情況回納如下:

鎂和鋅：易被腐蝕溶解。錫和鉛：易被稀硝酸腐蝕溶解。

鋁：高純度的鋁，在形成氧化膜被鈍化后，在室溫下無論對稀或濃硝酸都有耐蝕性。

鉻：與鋁相似，在與冷，濃硝酸反應(yīng)形成致密氧化膜被鈍化之后，不再被硝酸腐蝕溶解。

鋼鐵：在濃硝酸溶液中會天生氧化亞鐵氧化膜有良好的耐蝕性，但易溶于稀硝酸中。

鎳：對硝酸沒有耐蝕性。    

銅：由于被硝酸氧化天生氧化銅，所以可被所有濃度的硝酸溶解。   

18-8鉻鎳不銹鋼：在80℃以下溫度對各種濃度的硝酸有耐蝕性。

產(chǎn)業(yè)上用于酸洗的硝酸濃度一般在5%左右，在濃度較低時(shí)隋況下，硝酸比較穩(wěn)定，不易分解，氧化性減弱，主要發(fā)揮酸性的作用。由于硝酸鹽大多易溶于水、硝酸本身又具有書刪氧化性，因此對鍋爐垢物和金屬氧化物肩很強(qiáng)的溶解性，一些用鹽酸溶解不了的金屬氧化和垢物常用硝酸溶液來清洗，因此產(chǎn)業(yè)上普遍采用硝酸作酸洗劑。

特別是用硝酸清洗不銹蝴作基體的設(shè)備，不會像鹽酸那樣有導(dǎo)致孔蝕的危險(xiǎn)。而且硝酸清洗銅銹效果特別好，所以在清洗不銹鋼以及銅設(shè)備時(shí)常用幣肖酸。

在產(chǎn)業(yè)上硝酸主要用于清洗不銹鋼、碳鋼、黃銅、銅及碳鋼-不銹鋼設(shè)備以及黃銅-碳鋼焊接的組合體設(shè)備。硝酸可以往除水垢和鐵銹，對碳酸鹽水垢，F(xiàn)e202和F3O4銹垢有良好溶解能力，往除氧化鐵皮、鐵垢的速度快、時(shí)間短，并且對碳鞘鋼、不銹鋼、銅的腐蝕性較低。   

由于硝酸在低濃度下對大多數(shù)金屬均有強(qiáng)烈腐蝕作用，因此用硝酸作酸洗劑時(shí)，為防止其對金屬的腐蝕也要加進(jìn)緩蝕劑。目前廣泛采用的Lan-826和Lan-5兩種緩蝕劑，效果很好以而一般緩蝕劑輕易被硝酸分解而失效。表8-4列出硝酸酸洗液及緩蝕劑使用條件。 

4 磷酸(H3PO4)

 純磷酸是五色透明的固體。產(chǎn)業(yè)上使用的濃磷酸是、85%～90%(質(zhì)量)的水溶液。與上面介紹的三種無機(jī)酸相比，磷酸是較弱的酸，甚至比氨基磺酸和草酸等有機(jī)酸的酸性還弱。

磷酸的正鹽除了鉀、鈉、銨鹽之外，很多都是難溶于水的，而磷酸的酸式鹽，隨著酸性增加，溶解度加大，比如Ca3(P04)難溶于水，而CaHPO4微溶于水，Ca(H2PO4)2就溶于水。

在往除鋼鐵表面銹污時(shí)，通常使用15%～20%(質(zhì)量)以上的溶液，溫度控制在40～80℃的范圍。

當(dāng)磷酸與其他強(qiáng)酸配合使用時(shí)，它起到緩沖試劑的作用，用以控制溶液pH值，使之保持穩(wěn)定。

各種金屬對磷酸的耐腐蝕性回納如下:

鋅和鎂：易溶于磷酸。   

鋁：對60℃以下，特別是20℃以下的磷酸水溶液有千定的耐蝕性。    

錫和鉛：對稀磷酸溶液有一定耐蝕性。    

鉻：對磷酸有較好的耐蝕性，特別是在表面形成的氧化膜可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕。

鋼鐵：有稍微的腐蝕作用。當(dāng)用適當(dāng)濃度的磷酸鹽水溶液處理之后，在鋼鐵表面形成有防銹作用的磷酸鐵表面覆蓋膜之后，對磷酸的耐腐蝕性能進(jìn)步。

18—8鉻鎳不銹鋼：常溫下對<70%(質(zhì)量)的磷酸有良好的耐蝕性。  

磷酸是難揮發(fā)性酸，在高溫順高濃度情況下溶解能力很強(qiáng)i如能與鎢、銅、鈮等不活潑金屬反應(yīng)，天生雜多酸型配合物，而使它們?nèi)芙狻Ｋ部扇芙忏t鐵礦、金紅石(TiO2)等礦石。

產(chǎn)業(yè)上一般酸洗時(shí)采用的磷酸濃度為10%～15%，溫度40～60%，由于溶解鐵銹產(chǎn)物磷酸鐵在水中溶解度小，酸洗時(shí)會產(chǎn)生磷酸鐵沉淀影響清洗效果。

為避免酸洗產(chǎn)生此種沉淀，要保持磷酸濃度超過25%以上，使形成溶解度較大的含磷雜多酸配合物，但這樣會進(jìn)步酸洗本錢，也增加對廢洗液處理困難，因此用磷酸清洗比用其他無機(jī)酸的酸性本錢高。

但在特定的÷范圍內(nèi)可利用其特殊的作用，如折疊的或卷邊的零件的中間酸洗用磷酸酸洗則可防止返銹而影響向后續(xù)加工。

磷酸還可用于預(yù)處理釬焊工件，因在高溫高濃度情況下，磷酸對金屬氧化物：溶解能力強(qiáng)可用于釬焊及其氧化區(qū)表面的酸洗。用磷酸清洗生銹的金屬表面在往銹的同時(shí)可形成磷化保護(hù)膜對金屬起保護(hù)作用。

由于磷酸清洗存在其鈣鹽[Ca3(PO4)2]難溶的題目，因此磷酸不適用于清除水垢；其鐵鹽Fe3(PO4)2]在低濃度磷酸中溶解度低也是其缺點(diǎn)，因此除在一些特殊情況下，通常不使用磷酸作酸洗劑。

                      5 氫氟酸(HF)

與鹽酸相類似，氫氟酸是氟化氫氣體溶于水形成的溶液。市場出售的氫氟酸濃度一般為 30%～60%(質(zhì)量)。它是一種弱酸，酸的強(qiáng)度與有機(jī)酸中的甲酸相似。

氫氟酸的最大特點(diǎn)在于它能與二氧化硅發(fā)生激烈反應(yīng)并使它溶解。而二氧化硅對其他所有無機(jī)酸都十分穩(wěn)定和耐腐蝕的。   

氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)時(shí)，天生揮發(fā)性氣體物質(zhì)H2SiF6：

           Si02+6HF——>H2SiF6↑+2H20    

由于氫氟酸有與硅化合物反應(yīng)的特點(diǎn)，在玻璃(主要成分含有二氧化硅)、半導(dǎo)體元件硅的腐蝕清洗和酸洗過程中發(fā)揮重要作用。在本書后面章節(jié)中還要具體介紹。  

但應(yīng)留意無水的氟化氫氣體對二氧化硅的反應(yīng)能力很低，無水的液體狀態(tài)的氟化氫對玻璃和金屬的腐蝕作用也很小。   

氫氟酸對人體有很強(qiáng)的毒性和腐蝕性，取用時(shí)應(yīng)十分留意，要戴好橡膠手套，防護(hù)面罩咸口罩。要防止氟化氫氣體在環(huán)境中擴(kuò)散。對已擴(kuò)散到空氣中和水中的氟化氫要想法用氫氧化鈉水溶液加以吸收，再用鈣鹽與它反應(yīng)天生不溶性氟化鈣沉淀加以回收。

HF+NaOH————>NaF+H20
2NaF+CaCO3————>Na2CO3+CaF2↓

可以代替氫氟酸用于同樣目的的是氟氫酸銨，它是由氫氟酸與氟化銨反應(yīng)天生的酸性緩沖溶液。

NH4F+HF———>NH4HF2   

氟氫酸銨的作用比氫氟酸要溫順，各種金屬對氫氟酸的耐腐蝕性回納如下:

鋼鐵：低濃度時(shí)能腐蝕鋼鐵。質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70％以上的高濃度氫氟酸水溶液在鋼鐵表面形成氟化鐵保護(hù)膜鈍化層使之不再受腐蝕。    

鎂：在含HFS5%(質(zhì)量)的水溶液中，表面會天生氟化鎂保護(hù)膜而耐腐蝕。  

鉻，鋁，鋅：易被腐蝕。

鎳：在含HF>60%(質(zhì)量)的水溶液中會形成氟化鎳保護(hù)膜而具有耐腐蝕性。

鉛：在表面上形成難溶性氟化鉛(PbF2)，實(shí)際上不被腐蝕。    

18—8鉻鎳不銹鋼：在氫氟酸水溶液中緩慢受到腐蝕。    

產(chǎn)業(yè)上使用氫氟酸作酸洗劑時(shí)的濃度一般在5％以下，由于溫度升高，反應(yīng)速度明顯加快，所以溫度常控制：在50℃左右。用氫氟酸清洗鐵銹和溶解氧化皮有清洗時(shí)間短、效率高的特點(diǎn)。這是由于氫氟酸有很強(qiáng)的溶解氧化鐵的能力，是靠氟離子的特殊作用，如氫氟酸與氧化三鐵接觸時(shí)會發(fā)生氟—氧交換，接著F-離子與Fe3+離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而使氧化皮溶解。

反應(yīng)過程為：  

Fe3O4+8H++12F=====Fe2++2[FeF6]3-+4H20   

產(chǎn)業(yè)上清除含二氧化硅的難除水垢采取堿洗與酸洗相結(jié)合的工藝，先用NaOH等堿使部分二氧化硅天生可溶性硅酸鹽溶解：

2NaOH+Si02====Na2SiO3+H20    

為酸洗除硅創(chuàng)造條件，再用氫氟酸清洗進(jìn)一步往除SiO2水垢，從而取得較好效果。含二氧借3硅的水垢導(dǎo)熱性極差，對鍋爐危害也大，因此常用氫氟酸加以清除。 

氫氟酸對金屬有腐蝕性，對含鉻13%～15%的高合金鋼的腐蝕性比低合金鋼高約10倍，因此常配合適當(dāng)?shù)木徫g劑使用。    

氫氟酸清洗有酸洗后殘液易于處理的優(yōu)點(diǎn)，在用石灰中和殘酸時(shí)天生無毒的氫氧化鐵和氟化鈣沉淀即可從水中除往。

3Ca(OH)2+H3[FeF6]===3CaF2↓+Fe(OH)3↓+3H20    
Ca(OH)2 +2HF===CaF2↓+2H2O

產(chǎn)業(yè)上氫氟酸通常不單獨(dú)使用而是與氟氫化銨、鹽酸、硝酸等其他物質(zhì)配合使用，如氫氟酸—氟氫化銨清洗劑主要用于清洗硅垢，也可再加進(jìn)鹽酸或硝酸用于清洗鐵銹。

而鹽酸氫氟酸清洗液主要用于除往碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和氧化鐵皮的混合物，其中鹽酸溶解碳酸鹽水垢速度很快，但不能溶解硅酸鹽水垢，而用氫氟酸可溶解硅垢和氧化鐵。

有時(shí)在鹽酸酸洗液中加進(jìn)一定量的氟化氫銨，目的是利用氟化氫銨與鹽酸反應(yīng)天生氫氟酸形成鹽酸—?dú)浞峄旌锨逑磩┮约涌焯妓猁}垢、硅酸鹽垢及鐵垢混合物的溶解能力。

而硝酸—?dú)浞釋μ妓猁}水垢、硅酸鹽水垢、各種鐵銹均有良好的溶解能力而且往垢速度快，特別適合不耐鹽酸的碳鋼，不銹鋼，碳鋼—銅組合的設(shè)備清洗，有腐蝕率低，不產(chǎn)生滲氫，常溫清洗速度快，節(jié)省能源，原料來源方便的優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)清洗換熱器、鍋爐及各種化工設(shè)備中碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢及鐵垢的最佳酸洗劑。

為減少對金屬基體腐蝕，氫氟酸酸洗劑中也要加進(jìn)緩蝕劑。

             6 分子式為H3PO2

 是一個(gè)一元中強(qiáng)酸，作為溶垢清洗劑的優(yōu)點(diǎn)是它有很強(qiáng)的還原作用。可以防止高價(jià)鐵離子(Fe3+)的點(diǎn)蝕作用。溶解水垢和鐵垢天生的鹽均溶于水，因此適合各種污垢的清洗。

清洗劑可單獨(dú)使用也可與磷酸等其他酸洗劑配合使用。

酸洗過程產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物磷酸及其鹽對鋼鐵有保護(hù)作用。

7 鉻酸(H2CrO3)

鉻酸是三氧化鉻的水溶液，在水溶液中存在鉻酸和重鉻酸兩種狀態(tài)的平衡關(guān)系：

在強(qiáng)酸性條件下形成的重鉻酸(H2Cr207)有很強(qiáng)的氧化性，常與硝酸一樣被當(dāng)作氧化劑使用。除了可與一些金屬反應(yīng)天生穩(wěn)定的鈍化保護(hù)膜之外，在金屬電鍍之前的清洗處理中常用它作氧化往除油污雜質(zhì)的酸。  

應(yīng)留意鉻酸是毒性很強(qiáng)的酸、(主要是六價(jià)鉻離子的毒性)，因此在使用時(shí)經(jīng)常要求在封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行。另外，為了往除排放廢水中含有的鉻酸以免污染環(huán)境，首先利用還原劑將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻離子：

Cr02-4+8H++3e——>Cr3+4H20 

再想法將三價(jià)鉻離子從水中除往。如采取將其轉(zhuǎn)變成不溶性的三價(jià)鉻化合物沉淀方法或用陰離子交換樹脂將其吸收的方法：

Cr3++30H-——>Cr(OH)3↓  

各種金屬與鉻酸接觸時(shí)，大多數(shù)會形成相應(yīng)的鉻酸鹽，由于這些鉻酸鹽的保護(hù)膜使金屬鈍化而不被腐蝕。具有這種性質(zhì)的金屬有鋁、鋅、鎂、鉛、鉻；鋼鐵與鉻酸反應(yīng)也形成鉻酸鐵保護(hù)膜而鈍化不被腐蝕。18—8鉻鎳不銹鋼也有良好的耐腐蝕性。只有錫和鎳會被鉻酸緩慢腐蝕。

二、清洗中常用的有機(jī)酸

用于酸洗的有機(jī)酸很多，常用的有氨基磺酸、羥基乙酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸等，用有機(jī)酸酸洗與元機(jī)酸相比，本錢比較高，需要在較高溫度下操縱，清洗耗費(fèi)時(shí)間較長，這是它的缺點(diǎn)。

但有機(jī)酸往往腐蝕性較小，有的有機(jī)酸有螯合能力，可以用在設(shè)備不停車清洗上，所以有其特點(diǎn)和使用價(jià)值。

1 氨基磺酸

 氨基磺酸分子式為NH2S03H，一元強(qiáng)酸。市售商品為固體，是由尿素和發(fā)煙硫酸反應(yīng)得到的產(chǎn)品，25℃時(shí)密度為2.126g/cm3，熔點(diǎn)為205℃，在209℃開始分解。常溫下只要保持干燥不與水接觸，它不吸潮是比較穩(wěn)定的，因而便于運(yùn)輸。

氨基磺酸的水溶液酸性與鹽酸、硫酸相似，因此又稱固體硫酸。它具有不揮發(fā)，無臭味，對人毒性極小的特點(diǎn)。但長時(shí)間與皮膚接觸，或進(jìn)進(jìn)眼睛也是有害的，應(yīng)留意避免。但當(dāng)相對濕度大于70％時(shí)，氨基磺酸開始潮解，在高溫下會水解天生硫酸銨和硫酸氫銨：

NH2SO3H+H2O===NH4HSO4

2NH4HSO4===(NH4)2SO4+H2504

清洗溫度一般要控制在60℃以下，以減少其水解。當(dāng)溫度超過130℃時(shí)，濃的氨基磺酸水溶液在密閉容器中快速分解，并產(chǎn)生大量蒸氣會引起爆炸，在使用中要引起留意。 

氨基磺酸的堿土金屬鹽有很好的溶解性，氨基磺酸與鈣鎂垢反應(yīng)劇烈。通常2E_qk上使用 7%～10%濃度的氨基磺酸水溶液作清洗劑，在60℃以下溫度除垢，一般在1h內(nèi)可將90%的鈣鎂垢轉(zhuǎn)變成可溶性氨基磺酸鹽而往除。反應(yīng)式為：    

CaCO3+2NH2S03H==Ca(NH2S03)2+H2O+C02↑

MgCO3+2NH2S03H==Mg(NH2SO3)2+H2O+CO2

Mg(OH)2+2NH2S03H==Mg(NH2SO3)2+2H2O

氨基磺酸水溶液對鐵銹作用較慢，可添加一些氯化物如NaCl等，使之緩慢產(chǎn)生鹽酸，從而高效地溶解鐵銹。 

由于氨基磺酸鹽的多數(shù)金屬鹽在水中溶解度較高，不會在清洗液中產(chǎn)生沉淀。而氨硼酸對金屬腐蝕性小，所以常被用來清洗鋼鐵、銅、不銹鋼、鋁以及陶瓷等材料制造的設(shè)備表面上的鐵銹和水垢。

氨基磺酸還是可用做鍍鋅金屬表面清洗的酸。例如，用氨基磺酸往除船舶用鍋爐中的水垢，具體做法為先配成由89%氨基磺酸、6%檸檬酸及5%二乙基硼組成的固體；再配制成10%濃度的水溶液，在80℃溫度下處理。  在10%氨基磺酸清洗液中加進(jìn)隊(duì)25％緩蝕劑Lan-826，在60℃溫度下清洗金屬設(shè)備廣緩蝕率達(dá)99.4%。  

以90%氨基磺酸，5%～6%檸檬酸，0.25%Lan-826緩蝕劑及消泡劑、指示劑配成的避酸性粉劑，使用時(shí)制備成5%～10%濃度的溶液，在60℃溫度下對制藥廠的多效蒸餾水機(jī)進(jìn)行循環(huán)酸洗，往污效果好，對設(shè)備腐蝕率低。 

實(shí)踐證實(shí)，5%濃度上述清洗液在60℃時(shí)對各種材料的腐蝕率都很低。   

2 乙酸

 俗稱醋酸，是一種二元有機(jī)弱酸，其熔點(diǎn)為16.7℃。純的醋酸在低溫下結(jié)晶成固體，所以又稱為冰醋酸。常溫下為五色有一定刺激性醋味的液體，與水、乙醇都可以混溶。酚式電離平衡常數(shù)K。＝1.76X10-5(25℃)是較弱的酸。

由于醋酸對金屬腐蝕性低，對人體毒害作用小，它的鹽易溶于水，所以適合清洗水垢和鐵銹等腐蝕產(chǎn)物，特別是對黃銅和對晶呵腐蝕敏感的材料適適用乙酸清洗。對已嚴(yán)重腐蝕的15．7MPa以上高壓鍋爐清洗時(shí)比用鹽酸貴全性好。   

3 羥基乙酸

 其分子比乙酸多一個(gè)親水的羥基，所以在水中的溶解性比乙酸更好，酸性比乙酸稍強(qiáng)，對銹垢的溶解能力也比乙酸大，而它對鋼鐵等金屬基體的腐蝕性要比鹽酸、硫酸小礙多十因此羥基乙基主要用于清除超臨界鍋爐和其他鍋爐過熱部分的四氧化三鐵等氧化皮。

國外通常用2%羥基乙酸和1%甲酸酌混合液作清洗劑，在82—104℃溫度下循環(huán)活動清洗，對鐵銹和氧化皮有較好的清洗效果。中國目前不生產(chǎn)羥基乙酸，所以使用較少。

4 草酸

草酸是乙二酸的俗稱。草酸是有機(jī)酸中較強(qiáng)的酸，是一種五色結(jié)晶狀固體，它的水溶液碰到強(qiáng)酸會分解。草酸也是一種有還原性的有機(jī)酸。  

草酸的很多鹽是難溶于水的，如鈣鹽和鎂鹽，所以不宜在硬水中使用，草酸對鐵銹有較好的溶解力，因此可用于往除銹垢，但對碳酸鈣溶解力很差：這與天生的草酸鈣不溶于水，所以不能用它往除碳酸鈣水垢。

草酸對金屬有一定腐蝕作用，如鋼鐵在常溫下能被草酸慢慢腐蝕，但在加熱情況下會天生草酸鐵保護(hù)膜，能阻止腐蝕的進(jìn)行；鋁、鎳、銅、不銹鋼等材料對草酸的耐蝕性較好，而錫、鋅等金屬在草酸稀溶液的耐蝕性較好。 

有機(jī)酸的酸性大都較弱，它們的溶垢作用除了利用電離產(chǎn)生的H+離子作用外，往往憑借酸根離子有絡(luò)合和螯合金屬離子的作用，使除垢能力加強(qiáng)，如檸檬酸、乙二胺四乙酸、草酸都有一定的螯合能力。   

5 檸檬酸

檸檬酸又稱枸櫞酸，分子式為H3C6H5O7·H20，化學(xué)名稱為3-羥基-3-羧基-1，5戊二酸或2-羥基丙烷-1，2，3—三羧酸，是富有檸檬的水果香味，易溶于水的晶體。

檸檬酸是清洗過程中使用最多的有機(jī)酸，它可以溶解氧化鐵、氧化銅等銹垢，其作用原理是一方面利用H十離子與堿性的金屬氧化物作用，另一方面是檸檬酸的絡(luò)合作用(檸檬酸是分析化學(xué)中常用的一種絡(luò)合隱蔽劑)。

它與鐵銹天生的檸檬酸鐵在水中溶解度小，所以在檸檬酸溶液中加進(jìn)氨，俗稱氮化檸檬酸，這時(shí)它就通過絡(luò)合作用天生溶解度很高的檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸高鐵銨復(fù)鹽而達(dá)到進(jìn)步往除氧化鐵的效應(yīng)。其反應(yīng)過程為檸檬酸與氨水反應(yīng)天生檸檬酸單銨鹽，再發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。    

        H3C6H5O7+NH3＝NH4H2C6H5O7(檸檬酸單銨鹽)

   檸檬酸單銨與鐵的氧化物反應(yīng)天生檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨離子等易溶物質(zhì)而把銹垢溶解：

            NH4H2C6H507+FeO=NH4FeC6H5O7+H20

                     檸檬酸亞鐵銨

       2NH4H2C6H5O7+Fe203＝2FeC6H5O7+3H20+2NH3

                  檸檬酸鐵    

 檸檬酸是一個(gè)三元酸，在水溶液中存在多級可逆電離平衡：由此可知在溶液中檸檬酸根(C6H5O7)3-的濃度受溶液pH值的影響很大，pH值越大，溶液中檸檬酸根離子濃度也越大。  

而檸檬酸根離子對各種金屬離子的絡(luò)合能力是不同的，絡(luò)合能力越高所需檸檬酸根離子濃度越小，天生的絡(luò)離子也越穩(wěn)定。    

檸檬酸根離子對鐵離子的絡(luò)合能力比對銅離子絡(luò)合能力強(qiáng)，因此當(dāng)溶液中含有少量檸檬酸根離子時(shí)，即可發(fā)生把鐵離子隱蔽起來的絡(luò)合作用，而只有在pH值較高的堿性介質(zhì)中，電離產(chǎn)生的檸檬酸根離子較多時(shí)才能與銅離子很好絡(luò)合。

因此當(dāng)設(shè)備中同時(shí)存在鐵銹和銅銹瞞可以通過控制pH(加氨水)、使之即是3.5，使輕易被絡(luò)合的鐵離子形成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵而被往除，也防止溶度積很小的Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生，在鐵化合物被溶解往除之后再溺pH=9進(jìn)步溶液中的檸檬酸根離子濃度以絡(luò)合銅離子而往除銅銹污垢。

檸檬酸在化學(xué)清洗中常被用于往除鐵銹方主的銹垢清洗，為齟快清洗速度，縮短酸銑瓣間，常保持較高溫度，另外，為防止酸對金屬的腐蝕還加進(jìn)緩蝕劑。如在90℃，pH=3.5的3%檸檬酸銨溶液中加進(jìn)0.1%的Lan-826緩蝕劑，碳鋼和合金鋼的腐蝕率都降到lmm/a以下。 

通常鍋爐用鹽酸清洗后，常用較稀的檸檬酸來漂洗以往除留下的鐵鹽，可以使清洗后胚金屬表面更輕易進(jìn)行鈍化處理。  

由于檸檬酸單銨有一定酸性可以與碳酸鈣水垢反應(yīng)促；使其溶解，所以也司：以往除金屬面的水垢:

由于檸檬酸清洗本錢較高，產(chǎn)業(yè)上通常只用于輿氏體鋼材料或單純是鐵氧化物的銹垢剛設(shè)備清洗上。    

6 乙二胺四乙酸(EDTA)

 乙二胺四乙酸又稱乙底酸，康潑來宗Ⅱ或軟水劑B。   

乙二胺四乙酸的結(jié)構(gòu)式為:

其分子中有六個(gè)可與金屬離子形成配位鍵的原子(兩個(gè)氨基氮原子和四個(gè)羧基氧原子)，它能與很多金屬離子形成穩(wěn)定而易溶于水的螯合物，因此可用于金屬化合物垢類的清洗。EDTA是—個(gè)四元酸，常用H4Y表示其分子式。

它在水中分步電離形成H4Y、H3Y-、H2Y2-和Y4-多種離子間的平衡。

EDTA在溶液中以上述五種形式存在，在一定酸度下各種形式按一定數(shù)目比例分配。如在醞 pH<2時(shí)主要以H4Y形式存在，而在pH>12時(shí)主要以y4-形式存在。    

EDTA溶解往除金屬銹垢主要不是靠H+離子的溶解作用，而是靠Y4—離子的螯合作用。隘 EDTA離子與一至四價(jià)金屬離子都是按1:1的比例進(jìn)行絡(luò)合在EDTA分子中兩個(gè)能形成配位鍵的原子(N和O)之間隔著兩個(gè)不E形成配位鍵的碳原子，因此它們與金屬離子絡(luò)合時(shí)形成一個(gè)五元環(huán)，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物6稱為螯合物。形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多，螯合物越穩(wěn)定。

從上述結(jié)構(gòu)式可以看出當(dāng)EDTA與金屬卡離子絡(luò)合時(shí)共天生五個(gè)五元環(huán)。多個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螯合物被稱為稠環(huán)螯合物。它在水中難以解6離有較高的穩(wěn)定性。  

乙二胺四乙酸在室溫下水中溶解度是很小的，100g水僅能溶0.02gEDTA，為了加大其溶解度，清洗溫度需進(jìn)步至100℃以上，所以通常使用在水：中溶解度較大的乙二胺四乙酸二鈉鹽NazHzY：把乙二胺四乙酸的鈉鹽也簡稱為EDTA；(留意不要混淆)iEDTA對不同金屬離子螯合能力是不同的，對Fe3+離子的螯合能力要比對Ca2+，Mg2+離子強(qiáng)，所以在較低pH值溶液中游離的Y4-離子較少時(shí)即可把Fe3+螯合。

為防止溶液中Fe3+與OH-離子結(jié)合成 Fe(OH)3沉淀要控制溶液pH值減少OH-離子濃度，所以一般溶解鐵銹垢時(shí)要控制pH≤9.5。而EDTA對Ca2+及Mg2+離子整合能力較差，要控制pH>10舶堿性，使溶液中游離的Y4-離子濃度較大時(shí)才能往除碳酸鈣等水垢。

由于EDTA水溶性差，實(shí)際產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中都是使其二鈉鹽，通過對鐵、鈣、鎂、鋅、銅等離子的螯合作用實(shí)現(xiàn)清洗污垢。由于EDTA價(jià)格昂貴，用它清洗除垢生產(chǎn)本錢高，通常只在不能使用鹽酸清洗的特殊場合才用。

7 有機(jī)酸固體清洗劑

有機(jī)酸固體清洗劑是一種由有機(jī)酸、緩蝕劑及其他助劑組成的清洗劑。有機(jī)酸有檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚馬來酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羥基亞乙基二磷酸(HEDP)。在清洗過程中起主要作用的是有機(jī)酸。

由于有機(jī)酸對金屬腐蝕性小、無毒、污染、無三廢排放、清洗時(shí)較安全，因此國內(nèi)外珍貴產(chǎn)業(yè)設(shè)備如船舶、鐵路機(jī)車等鍋爐都采用有機(jī)固體清洗劑清洗，清洗效果良好，只是價(jià)格較無機(jī)酸酸洗稍高。

固體清洗劑適用于清洗碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等水垢及鐵銹，有較強(qiáng)的緩蝕作用。有機(jī)酸固體清洗劑在清洗中利用有機(jī)酸的氧化性、酸性和整合能力，配合表面活性劑、緩蝕劑的作用把附著在金屬表面的氧化層污垢通過浸潤、滲透、剝離、螫合等作用而溶解分散到洗液中達(dá)到清洗的目的。    

8 有機(jī)膦酸

可用作酸洗清洗劑的有機(jī)膦有羥基亞乙基二膦酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸 (ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)。這些有機(jī)膦酸均有螯合金屬離子的作用。

實(shí)際上是螯合清洗劑，如羥基亞乙基二膦酸，在水中電離形成羥基亞乙基二膦酸根離子與多種金屬離子可形成整合物。HEDP有優(yōu)異的絡(luò)合能力及一定的緩蝕能力，它不但對Ca2+、Mg2+、 Cu2+、Fe2+等金屬離子有很好的螯合能力，對CaS04，MgSiO3等無機(jī)鹽垢也有很好的整合清除作用。

當(dāng)HEDP在水中濃度為1%～5%時(shí)的除銹效果可與鹽酸相似，而且清洗后的金屬表面光潔，性能優(yōu)于鹽酸。