CN102492952B - 一种无磷除油粉、生产工艺及无磷除油工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无磷除油粉，所述无磷除油粉按质量百分比包括：表面活性剂2-20％、氢氧化钠10-40％、络合剂A92R 2％-15％、助洗剂SoKalan CP52％-15％、碳酸钠10％-30％、硫酸钠5％-25％。本发明所述的无磷除油粉配制的无磷除油液不含磷，对环境友好，清洗效果好，除油液使用范围宽，使用寿命更为长久，且产生的废水更易处理。

Description

一种无磷除油粉、生产工艺及无磷除油工艺

技术领域

本发明涉及一种除油粉，特别地，本发明涉及一种无磷除油粉、生产工艺及无磷除油工艺，适用于钢铁、不锈钢管制品的镀前、涂前处理。

背景技术

除油粉，别名脱脂粉，广泛应用于五金塑胶电镀，喷涂行业的前处理的一种化学品，也用于各种五金清洗行业，其按性质可以分为化学除油粉和电解除油粉，按种类还可以分为钢铁除油粉和合金除油粉。

除油粉为采用多种优质表面活性剂、去污剂、渗透剂、助洗剂等精制而成的低泡除油脱脂剂，具有良好的润湿，增溶和乳化等能力，有较强的去油能力。清洗后的工件表面无可见油膜或油斑。其主要应用于铝合金，锌合金，镁合金等合金材料的清洗，对工件无损伤现象。

磷酸盐具有较好的螯合能力、助洗效果，其作为一种助洗剂与表面活性剂等复配成除油粉后，被广泛地应用于传统工业等领域。然而，由于此种除油粉中含磷，在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素，从而出现植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态，造成了极大的环境污染，严重影响了生态平衡以及人与自然的和谐相处。

含磷除油粉的废水处理可以采用沉淀超滤-反渗透组合回收含有磷酸盐的除油粉，但是其回收成本较高，极大制约了含磷酸盐的除油粉的发展。

从上世纪90年代开始，越来越多的科研院所和企业开始研发无磷除油粉。然而，由于所采用的代磷助洗剂在清洗效果、螯合能力、洗去性等综合性能上无法与磷酸盐助洗剂媲美，所以可以完全取代含磷酸盐的除油粉的研究进展比较缓慢。

CN102094205A公开了一种无磷除油粉，包括以下质量份的原料：10-25份的氢氧化钠、20-32份的碳酸钠、20-35份的无磷助洗剂、5-10份硫酸钠、1-5份柠檬酸钠、1-5份葡萄糖酸钠、6-12份表面活性剂。其使用工艺包括，首先将无磷除油粉与水配制成洗液，加入到清洗槽中，并在一定温度和pH值范围下将工件放入清洗槽中进行清洗。本发明的无磷除油粉不含磷，对环境友好，且清洗效果较好。

但是，目前即使通过研究得到的无磷除油粉，其组成中表面活性剂由于仅仅是单一的表面活性剂，或者是几种表面活性剂的简单复配，分散效果较差，除油效果与含磷清洗剂相比差距仍然较大，且其工作浓度较高，除油速度较慢，严重的制约了无磷除油粉的大规模应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种无磷除油粉，其废水处理简单、工作浓度较低、使用寿命较长，并且除油效果好且速度快。

所述无磷除油粉，采用特定的成分组合，其组成按质量百分比包括：

优选地，本发明所述无磷除油粉，其组成按质量百分比包括：

除油是利用碱对油污的皂化作用来去除皂化类油脂和利用表面活性剂的乳化作用来去除皂化类油脂，同时为使在低温下有强的除油效率，还要求表面活性剂发挥润湿、渗透、卷离和分散作用，即利用表面活性剂在金属-油污界面渗透，取代油污相，使金属相被润湿，从而迫使大量油污被卷离到液面以达到脱脂效果。

根据固体表面润湿的原理，对于一定的固体表面，液体的表面张力越低，润湿性能越好。润湿是固体表面清洗过程的第一步。在添加除油剂的浸洗除油过程中，金属表面的油污主要依靠除油液中表面活性剂的选择性润湿、渗透、卷离和扩散作用将油污置换，使金属表面润湿。选择合适的表面活性剂可大大降低除油液的表面张力，提高除油液对金属工件表面油污的润湿、渗透、卷离和扩散作用，提高去污效果。

本领域技术人员能够获知的表面活性剂均可实现本发明，作为优选方案，本发明所述的表面活性剂是由60wt％的非离子表面活性剂、30wt％的阴离子表面活性剂、5wt％的渗透剂、5wt％的润湿剂复配得到的复配表面活性剂。所述非离子表面活性剂为ANTAROX 17 R4表面活性剂，购自法国罗地亚集团，所述渗透剂为BOS-1585渗透剂，购自法国罗地亚集团，所述润湿剂为ANTAROX 225润湿剂，购自法国罗地亚集团，所述阴离子表面活性剂为AES表面活性剂，购自吉林石化。

渗透剂，表面活性剂的一种，主要起渗透作用，可以增强除油液对工件表面油污的渗透作用。其也是具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。

润湿剂，指能使固体物料更易被液体浸湿的物质。通过降低其表面张力或界面张力，使液体能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把固体物料润湿。其通常是一些表面活性剂，如磺化油、肥皂、拉开粉BX等。也可用大豆卵磷脂、硫醇类、酰肼类和硫醇缩醛类等。润湿剂一般通用的是一种具有很高耐水硬度的聚氧化乙烯烷化醚类。而磺化油、肥皂等都具有中等的润湿性能、优良的去垢能力和增溶的倾向。

采用复配表面活性剂可以达到加和增效结果，即协同效应。即把不同类型的表面活性剂人为地进行混合，得到的混合物性能比原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所述的“1+1＞2”的效果。

氢氧化钠是一种强碱，具有很强的皂化能力，狭义的讲，皂化反应仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合，得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应。而且，氢氧化钠可以与油污中的有机酸中和并产生中和热，有利于油污的软化。氢氧化钠是已有产品，可以通过市场购买得到。

络合剂，能与钙、镁、铅、锌、铁、铬等多种多价金属离子在相当宽的pH值范围内发生螯合作用，形成较稳定的水溶性络合物，起着螯合钙、镁等金属离子软化硬水的作用，有利于油污的清除。本发明所述络合剂为络合剂A92R，化学名称为氮川三乙酸三钠，分子式为C₆H₈NNa₃O₇，分子量为275.099，CAS号为18662-53-8，分子结构式为：

络合剂A92R是一种高效金属络合剂，螯合性能即结合金属离子的能力是EDTA-的1.5倍，性价比是EDTA的1.5倍。再加上络合剂A92R可以完全生物降解，而EDTA不能完全生物降解，符合环保标准，可适用于除油液。

助洗剂为一种增效助剂，加入除油粉中以调整其碱度或增加其污物悬浮力。本发明所述助洗剂为助洗剂SoKalan CP5，是马来酸和丙烯酸的共聚物，为无磷型助洗剂，重均分子量为70000，是一种性能优异的分散剂和助洗剂，可以起到分散和悬浮固体，分散钙镁离子，防止污垢再沉积，促进清洗效果，并达到环保效果。

本发明所述碳酸钠是除油溶液中的主要成分之一，为弱碱性，碳酸钠溶于水后，即发生水解反应，生成的氢氧化钠与油脂发生皂化反应除去油污，碳酸钠在除油溶液中起到补充所消耗的氢氧化钠的作用，并对溶液的pH值起到缓冲作用。

本发明所述硫酸钠为无水硫酸钠，又名元明粉，中性盐，相对分子质量为322.19，密度为1.468g/cm³。它能提供阴离子，增加离子强度，吸附污垢中的阴离子，起到降低表面张力和提高表面活性的作用，还能改善清洗分散能力，并起到降低成本的作用。

所述无磷除油粉可以仅包含碳酸钠、硫酸钠、络合剂A92R、助洗剂SoKalanCP5、氢氧化钠、表面活性剂。同时，本领域技术人员根据需要还可以添加其它成分，来达到去除油污的效果。不管无磷除油粉包括何种成分，所述无磷除油粉的各组分之和均应为100％。典型的但非限制性的例如可以添加偏硅酸钠。偏硅酸钠的活性碱度和pH缓冲指数较高，有较强的润湿、乳化和皂化油脂的作用，在去除、分散和悬浮污垢方面具有优秀的表现，并能阻止污垢的再沉积。加入偏硅酸钠一方面可除去不能发生皂化反应的油脂；二是硅酸钠的分子能在零件表面形成薄膜，保护铝、锌、铜层表面免受氢氧化钠的腐蚀。

本发明的目的之二在于提供一种无磷除油粉的生产工艺，其生产工艺为将上述所述的碳酸钠、硫酸钠、络合剂A92R、助洗剂SoKalan CP5、氢氧化钠搅拌混合2-5min后，再加入如上述所述的表面活性剂，继续搅拌5-10min后，包装即可得到无磷除油粉。

本发明的目的之三在于提供一种无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为9-11.5；

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗。

所述无磷除油粉的浓度为40-60g/L。

本领域技术人员可根据除油水洗后工件表面水膜呈连续均匀的水膜为除油干净的标准来确定该工件的清洗浸泡时间。作为优选方案，本发明所述浸泡清洗的时间为1-20min，优选2-15min，进一步优选4-10min。

所述除油液的温度为15-90℃，优选20-85℃，进一步优选25-80℃。提高温度有助于油污软化并可以降低与金属的附着力。

由于通过本发明所述无磷除油粉配制得到的除油液与水泥有缓慢的反应和浸透作用，因此，本发明所述清洗槽为PVC清洗槽。

本领域技术人员能够获知的可使PVC清洗槽中的除油液加热的加热方式均可实现本发明，作为优选方案，本发明所述除油液的加热可采用不锈钢加热管或者钛加热管加热。

所述工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。

在进行无磷除油工艺过程中，当除油液除油能力减弱时，本领域技术人员可根据其掌握的专业知识补加除油粉或更换除油液。

本发明的有益效果：本发明通过选用氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、表面活性剂、无磷助洗剂SoKalan CP5以及可生物降解的络合剂A92R混合，得到一种无磷除油粉。利用本发明所述的无磷除油粉配制得到的无磷除油液具有如下优点：

(1)不含磷，对环境有好，且产生的废水更易处理；

(2)除油液使用范围宽，不腐蚀基体，除油速度快，清洗效果优于常规的前处理除油工艺；

(3)除油液浓度低，使用寿命更为长久。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例一

按本发明所述生产工艺制备得到无磷除油粉，无磷除油粉的组成如表1所示：

表1.无磷除油粉的组成

原料	质量百分比(％)
		复配表面活性剂	20
氢氧化钠	30
		络合剂A92R	2
助洗剂SoKalan CP5	10
		碳酸钠	20
硫酸钠	18

所述复配表面活性剂是由60wt％的非离子表面活性剂、30wt％的阴离子表面活性剂、5wt％的渗透剂、5wt％的润湿剂复配得到的复配表面活性剂。

无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成浓度为40g/L的除油液，加入到PVC清洗槽中，除油液的pH为8.5，采用不锈钢管加热，调整除油液的温度为15℃。

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗1min，工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm2∶1L。

采用水膜试验得到除油效率99.9％，并利用水膜试验法评价脱脂效果，其上形成均匀的水膜，水膜不破裂，试片脱脂干净。

实施例二

按本发明所述生产工艺制备得到无磷除油粉，无磷除油粉的组成如表2所示：

表2.无磷除油粉的组成

原料	质量百分比(100％)
		表面活性剂	12
氢氧化钠	10
		络合剂A92R	8
助洗剂SoKalan CP5	15
		碳酸钠	30
硫酸钠	25

无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成浓度为50g/L的除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为10，采用不锈钢管加热，调整除油液的温度为90℃。

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗20min，工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。

采用水膜试验得到除油效率99.8％，并利用水膜试验法评价脱脂效果，其上形成均匀的水膜，水膜不破裂，试片脱脂干净。

实施例三

按本发明所述生产工艺制备得到无磷除油粉，无磷除油粉的组成如表3所示：

表3.无磷除油粉的组成

原料	质量百分比
		表面活性剂	15
氢氧化钠	25
		络合剂A92R	10
助洗剂SoKalan CP5	10
		碳酸钠	25
硫酸钠	15

无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成浓度为60g/L的除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为8.8，采用不锈钢管加热，调整除油液的温度为45℃。

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗10min，工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。

采用水膜试验得到除油效率99.8％，并利用水膜试验法评价脱脂效果，其上形成均匀的水膜，水膜不破裂，试片脱脂干净。

实施例四

按本发明所述生产工艺制备得到无磷除油粉，无磷除油粉的组成如表4所示：

表4.无磷除油粉的组成

原料	质量百分比
		表面活性剂	2
氢氧化钠	40
		络合剂A92R	15
助洗剂SoKalan CP5	2
		碳酸钠	10
硫酸钠	5
		偏硅酸钠	26

无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成浓度为50g/L的除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为9.2，采用不锈钢管加热，调整除油液的温度为55℃。

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗8min，工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。

采用水膜试验得到除油效率99.7％，并利用水膜试验法评价脱脂效果，其上形成均匀的水膜，水膜不破裂，试片脱脂干净。

实施例五

按本发明所述生产工艺制备得到无磷除油粉，无磷除油粉的组成如表5所示：

表5.无磷除油粉的组成

原料	质量百分比
		表面活性剂	10
氢氧化钠	40

络合剂A92R	2
		助洗剂SoKalan CP5	2
碳酸钠	30
		硫酸钠	16

无磷除油粉的无磷除油工艺，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成浓度为50g/L的除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为9.5，采用钛加热管加热，调整除油液的温度为50℃。

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗4min，工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。

采用水膜试验得到除油效率99.6％，并利用水膜试验法评价脱脂效果，其上形成均匀的水膜，水膜不破裂，试片脱脂干净。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (14)

1.一种无磷除油粉，其特征在于，其按质量百分比包括：

2.根据权利要求1所述的无磷除油粉，其特征在于，其按质量百分比包括：

3.根据权利要求1或2所述的无磷除油粉，其特征在于，所述表面活性剂是由60wt％的非离子表面活性剂、30wt％的阴离子表面活性剂、5wt％的渗透剂、5wt％的润湿剂复配得到的复配表面活性剂。

4.一种权利要求1-3任一项所述的无磷除油粉的生产工艺，其特征在于，将碳酸钠、硫酸钠、络合剂A92R、助洗剂SoKalan CP5、氢氧化钠搅拌混合2-5min后，再加入表面活性剂，继续搅拌5-10min后，包装即可得到无磷除油粉。

5.一种采用权利要求1-3任一项所述的无磷除油粉的无磷除油工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)将无磷除油粉与水配制成除油液，加入到PVC清洗槽中，调整除油液的pH为9-11.5；

(2)将工件置于除油液中浸泡清洗。

6.根据权利要求5所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述无磷除油粉的浓度为40-60g／L。

7.根据权利要求5或6所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述浸泡清洗的时间为1-20min。

8.如权利要求7所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述浸泡清洗的时间为2-15min。

9.如权利要求8所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述浸泡清洗的时间为4-10min。

10.根据权利要求5所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述除油液的温度为15-90℃。

11.如权利要求10所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述除油液的温度为20-85℃。

12.如权利要求11所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述除油液的温度为25-80℃。

13.根据权利要求5所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述除油液的加热采用不锈钢加热管或者钛加热管加热。

14.根据权利要求5所述的无磷除油工艺，其特征在于，所述工件的表面积与除油液的体积比为100-125dm²∶1L。