常用的有機(jī)酸

1、、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，成本比較高，需要在較高溫度下操作，清洗耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，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 C時(shí)密度為2.126g/cm3，熔點(diǎn)為205 C,在209 C開(kāi)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

2、有不揮發(fā)，無(wú)臭味，對(duì)人毒性極小的特點(diǎn)。但長(zhǎng)時(shí)間與皮膚接觸，或進(jìn)入眼睛也是有害的，應(yīng)注意避免。但當(dāng)相對(duì)濕度大于70時(shí)，氨基磺酸開(kāi)始潮解，在高溫下會(huì)水解生成硫酸銨和硫酸氫銨：NH2SO3H+H2O=NH4HSO42NH4HSO4=(NH4)2SO4+H2504清洗溫度一般要控制在 60 C以下，以減少其水解。當(dāng)溫度超過(guò)130 C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(huì)引起爆炸，在使用中要引起注意。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 C以下溫度除垢，一般在 1h內(nèi)可將90%的鈣鎂垢轉(zhuǎn)

3、變成可溶性氨基磺酸鹽而去除。反應(yīng)式為：CaCO3 十 2NH2S03H=Ca(NH2S03)2+H20+C02MgCO3+2NH2S03H=Mg(NH2SO3)2+H2O+QO2Mg(OH)2+2NH2S03H=Mg(NH2SO3)2+2H2O 氨基磺酸水溶液對(duì)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，從而朋效 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(huì)在清洗液中產(chǎn)生沉淀。而氨硼酸對(duì)金屬腐 蝕性小，所以常被用來(lái)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 磺酸還是唯一可用做鍍鋅金屬表面清洗的酸。例如，用氨基磺酸去除船舶用鍋爐

4、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 C溫度 下處理。在10%氨基磺酸清洗液中加入隊(duì) 25 %緩蝕劑Lan-826，在60 C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 C溫度下對(duì)制藥廠的多效蒸餾水機(jī)進(jìn)行循環(huán)酸洗，去污效果好,對(duì)設(shè)備腐蝕率低。實(shí)踐證明，5%濃度上述清洗液在60 C時(shí)對(duì)各種材料的腐蝕率都很低。表8-6列出3%酸的水溶液的腐蝕數(shù)據(jù)相對(duì)比較值。表8-6 3%酸的水溶液的

5、腐蝕數(shù)據(jù)相對(duì)比較值(溫度為22 C 土 2 C時(shí))金屬磺酸氨基04H2SHCI金屬氨基磺酸O4H2SHCl1010鋼很快12.64.2鋅12.2腐蝕鑄鐵13.23.2銅11.56.7鍍鋅163.0很快腐蝕青銅11.5鐵皮2.8181.023.0黃銅14.0錫7.0110.0很快腐蝕鉛10.6305.3不銹2 乙酸俗稱醋酸，是一種二元有機(jī)弱酸，其熔點(diǎn)為16.7 C。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、乙醚都可以混溶。酚式電離平衡常數(shù)K=1.76X10-5(25 C )是較弱的酸。由于醋酸對(duì)金屬腐蝕性低，對(duì)人體毒害作用小，它的鹽易溶于水，所

6、以適 合清洗水垢和鐵銹等腐蝕產(chǎn)物，特別是對(duì)黃銅和對(duì)晶呵腐蝕敏感的材料適合用乙酸清洗。對(duì)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(duì)銹垢的 溶解能力也比乙酸大，而它對(duì)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(guò)熱部分的四氧化三鐵等氧化皮。國(guó)外通常用2%羥基乙酸和1%甲酸酌混合液作清洗劑， 在82 104 C溫度下循環(huán)流動(dòng)清洗， 對(duì)鐵 銹和氧化皮有較好的清洗效果。中國(guó)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

7、較強(qiáng)的酸，是一種五色結(jié)晶狀固體，它的水溶液遇到強(qiáng)酸 會(huì)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(duì)鐵銹有較好的溶解 力，因此可用于去除銹垢，但對(duì)碳酸鈣溶解力很差：這與生成的草酸鈣不溶于水，所以不能用它去除碳酸 鈣水垢。草酸對(duì)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(huì)生成草酸鐵 保護(hù)膜，能阻止腐蝕的進(jìn)行；鋁、鎳、銅、不銹鋼等材料對(duì)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。 page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，

8、 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(guò)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 ）。它與鐵銹生成的檸檬酸鐵在水中溶解度小，所以在檸檬酸溶液中加入氨，俗稱氮化檸檬酸， 這時(shí)它就通過(guò)絡(luò)合作用生成溶解度很高的檸檬酸亞鐵銨和檸

9、檬酸高鐵銨復(fù)鹽而達(dá)到提高去除氧化鐵的效 應(yīng)。其反應(yīng)過(guò)程為檸檬酸與氨水反應(yīng)生成檸檬酸單銨鹽，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)生成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(jí)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。

10、而檸檬酸根離子對(duì)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， 生成的絡(luò)離子也越穩(wěn)定。檸檬酸根離子對(duì)鐵離子的絡(luò)合能力比對(duì)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(lái)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(guò)控制pH（加氨水）、使之等于 3.5 ，使容易被絡(luò)合的鐵離子形成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵而被去除，也防止溶度積很小的Fe（OH）3 沉淀產(chǎn)生，在鐵化合物被溶解去除之后再溺 pH=9 提高溶液中的檸檬酸根離子濃度以絡(luò)合銅離子而去除銅銹 污

11、垢。檸檬酸在化學(xué)清洗中常被用于去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(duì)金屬的腐蝕還加入緩蝕劑。如在90 C, pH=3.5的3%檸檬酸銨溶液中加入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(lái)漂洗以去除留下的鐵鹽，可以使清洗后胚金屬表面 更容易進(jìn)行鈍化處理。垢: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：以去除金屬面的水由于檸檬酸清洗成本較高，工業(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

12、稱乙底酸，康潑來(lái)宗H或軟水劑B o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 ），它能與許多 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是一個(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)量比例分配。如在醞pH12時(shí)主要以y4-形式存在。EDTA溶解去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

13、 EDTA分子中兩個(gè)能形成配位鍵的原子 （N和0）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)共生成五個(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 002gEDTA ，為了加大其 溶解度， 清洗溫度需提高至100 C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(jiǎn)稱為 EDTA ;（注意不要混淆）i

14、EDTA對(duì)不同金屬離子螯合能力是不同的，對(duì)Fe3+離 子的螯合能力要比對(duì) 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+完 全螯合。為防止溶液中 Fe3+與0H-離子結(jié)合成Fe(0H)3沉淀要控制溶液pH值減少0H-離子濃度，所以 一般溶解鐵銹垢時(shí)要控制 pH10舶堿性， 使溶液中游離的Y4-離子濃度較大時(shí)才能完全去除碳酸鈣等水垢。由于EDTA水溶性差，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中都是使其二鈉鹽，通過(guò)對(duì)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)成本高，通常只在不能使用鹽酸清洗的特 殊場(chǎng)合才用。7 有機(jī)酸固體清洗劑有機(jī)

15、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。最常用的有機(jī)酸有檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚馬來(lái)酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羥基亞乙基二磷酸(HEDP)。在清洗過(guò)程中起主要作用的是有機(jī)酸。由于有機(jī)酸對(duì)金屬腐蝕性小、無(wú)毒、污染、無(wú)三廢排放、清洗時(shí)較安全，因此 國(guó)內(nèi)外貴重工業(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(wú) 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(guò)浸潤(rùn)、

16、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(duì)Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+等金屬離子有很好的螯合能力， 對(duì)CaS04，MgSiO3 等無(wú)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。表8 ?列出有機(jī)多元膦酸的分類。表88列