1、1家用环保型水垢水锈清洗剂的研究与应用李平，田红丽(银川能源学院 石油化工系，宁夏 银川 750105)摘要：以食品酸为主剂开发了水垢水锈清洗剂，通过大量实验和优化组合，筛选出适合家庭使用的环保型水垢水锈清洗剂，并最终确定了清洗剂的配方为柠檬酸三钠、冰乙酸、活性剂和 EDTA，通过实际应用，发现该清洗剂对水垢和水锈都用良好的去除能力。关键词：水垢；水锈；食品酸；清洗剂中图分类号：TQ11 文献标识码：A自来水中钙镁离子的存在导致在使用过程中产生水垢，而水垢又导致了一些列不利的影响。例如，平 时 家 里 的 毛 巾 老 化 、 热 水 器 结 垢 、 各 种 人 类 的 结 石 病 症 、 诱
2、发 心 血 管病 、 影 响 厨 房 卫 生 间 瓷 器 的 美 观 等 。 水 垢 同 样 也 在 严 重 影 响 着 工 业 生 产 ， 尤 其 是 锅 炉 和换 热 器 ， 但 是 工 业 中 采 用 的 除 垢 剂 大 部 分 是 无 机 强 酸 ， 虽 然 效 果 好 ， 但 是 污 染 大 、 腐蚀 性 强 ， 不 适 合 家 庭 生 活 中 使 用 。 文 献 也 报 道 了 一 些 有 机 酸 清 洗 剂 ， 但 是 仍 然 摆 脱 不了 强 刺 激 、 污 染 大 的 特 点 1-2。 本 实 验 主 试 剂 均 采 用 食 品 酸 ， 经 过 组 合 制 备 的 清 洗 剂
3、 具有 对 皮 肤 无 刺 激 、 无 污 染 、 使 用 方 便 等 优 点 。1 实 验1.1 主 要 试 剂 和 仪 器仪 器 ： HH-1 数 显 恒 温 水 浴 锅 。试 剂 ： 柠 檬 酸 三 钠 、 EDTA、 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 、 草 酸 、 冰 醋 酸 、 碳 酸 钙 、 硫 酸 镁 ，均 为 分 析 纯 。1.2 清 洗 剂 的 制 备在 200mL 的烧杯中加入 160mL 去离子水，在恒温水浴锅内恒温在 40，将称量好的主试剂、活性剂、助剂，pH 值调节剂按比例依次加入，缓慢搅拌让其完全溶解，待溶解后在室温下备用。1.3 清洗性能测试用碳酸钙和硫酸镁的固体
4、混合物来模拟水垢，称取一定量的水垢加入到清洗液中，搅拌，静止反应。收稿日期：2012-9-26基金项目：银川能源学院校级科研项目作者简介：李平（1983-）男,宁夏固原人（回族） ，研究生，主要从事工业催化究。22 结果与讨论2.1 主清洗剂的筛选待选有机酸有：柠檬酸、甲酸、冰醋酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸和 EDTA。分别在 200mL 烧瓶盛入 160mL 去离子水，在 40恒温下加入 5g 待选酸，溶解后，在室温下静止备用。分别加入 0.2g 碳酸钙和 0.2g 硫酸镁固体混合物，搅拌后静止反应。反应结束后过滤，滤渣在 100干燥 2h，除去水分，称量。结果见表 1。表 1 有机酸对水垢的
5、溶解能力比较有机酸 残余固体质量/g柠檬酸 0.001冰醋酸 0.010草酸 0.140甲酸 0.350EDTA 0.240羟基乙酸 0.370酒石酸 0.360可见，柠檬酸、冰醋酸和草酸的对混合固体的溶解能力是最强的，其他均比较弱或者难溶，但是 EDTA 具有良好的络合能力，能防止二次沉淀，因此最终选择柠檬酸、冰醋酸、草酸和 EDTA 作为主清洗剂。从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。柠檬酸是一种较强的有机酸，有 3 个 H+可以电离，虽然对水垢水锈具有良好的溶解能力，但是高浓度的柠檬酸对皮肤和金属都有腐蚀性，因此本实验选用其钠盐，性质温和对皮肤无
6、刺激性，对金属的腐蚀性很弱。2.2 组合性能实验以柠檬酸三钠和草酸为主剂分别添加相同量的醋酸和活性剂，来比较柠檬酸和草酸对水垢的溶解能力 3。试样 1：恒温 40，在 160mL 去离子水中加入柠檬酸三钠或者草酸 5.0g，冰乙酸 2g，溶解后，在室温下备用。试样 2：恒温 40，在 160mL 去离子水中加入柠檬酸三钠或者草酸 5.0g，活性剂0.1g，溶解后，在室温下备用。3在试样中分别加入 0.4g 的碳酸钙和硫酸镁组成的“水垢” ，搅拌后静止 5min 后过滤，干燥，称量。结果见表 2表 2 柠檬酸三钠和草酸的清洗能力比较序号 主试剂筛选 pH 残余固体质量/g 现象柠檬酸三钠+冰乙酸
7、 4.5 0.003 清洗剂清澈1草酸+冰乙酸 1.5 3.510 清洗剂白色乳状液柠檬酸三钠+活性剂 5.0 0.002 清洗剂清澈2草酸+活性剂 2.5 3.673清洗剂白色乳状液，表面有泡沫可见，柠檬酸三钠在酸性条件下对水垢的溶解能力优于草酸的能力。因此，本实验中最佳的主体清洗剂确定为柠檬酸三钠。以柠檬酸为主体，添加了助剂、活性剂和络合剂，在同样的条件下制备了 5 种试样，配比见表 3（其余为 160mL 去离子水） 。结果显示试样 5 的配比能达到最佳的清洗效果。其中柠檬酸三钠是清洗剂主体；冰醋酸是 pH 调节剂，是柠檬酸的激活剂和缓冲剂；活性剂是表面溶蚀的催化剂；EDTA 是良好的络
8、合剂，能防止少量沉淀的二次沉淀 4。表 3 不同配比柠檬酸三钠溶液对水垢的清洗能力比较序号 试剂配比 /g pH 残余固体质量/g 现象1 柠檬酸三钠 5 6.0 3.720 有白色沉淀2 柠檬酸三钠 5 + 冰乙酸 2 4.5 0.003 清洗剂清澈3 柠檬酸三钠 5 + 冰乙酸 2 + 活性剂 0.1 4.9 0.002 清洗剂清澈4 柠檬酸三钠 5 + 冰乙酸 2 + EDTA 0.05 4.1 0.002 清洗剂清澈5柠檬酸三钠 5 + 冰乙酸 2 + 活性剂 0.1+ EDTA 0.054.5 0.001 清洗剂清澈2.3 清洗性能影响因素清洗剂的清洗性能受到多种因素的影响，在实验和
9、应用中发现主要的影响因素有：主体清洗剂的选择；清洗剂的 pH 值；试剂的纯度；各组分的配比；清洗的时间和温度；水垢的结垢程度等。3 实际应用效果本清洗剂能有效地清除热水壶、热水器、浴霸等容器内的水垢，清洗能力见图 1，4左侧烧杯中的使用本清洗剂，右侧使用草酸为清洗剂，可以看到左侧烧瓶是澄清的，无沉淀；二右侧的浑浊不清。这说明本清洗剂对水垢具有良好的清洗能力。图 1 对水垢清洗能力比较本清洗剂除了用来清洗水垢外，还可以用于水锈的清洗，部分地区由于输水管道的老旧，导致自来水中含有大量的水锈，长期使用严重影响厨房、卫生间瓷器的美观，见图 2。实验发现本清洗剂对水锈有良好的去除能力，见图 3。而且，柠
10、檬酸也具有良好的杀菌能力，在 80左右能杀死芽孢。图 2 清洗前的水池 图 3 清洗后的水池4 结论本实验制备的以柠檬酸三钠、冰醋酸、活性剂和 EDTA 按照质量比 5:2:0.1:0.05 制备的清洗剂不仅对水垢有良好的清洗能力，而且对水锈也有很好的清洗能力。该清洗剂以食品酸为主，pH 值基本维持在 3.55.5 之间，对皮肤无刺激，对金属的腐蚀性很弱，排放液pH 接近 6.0，且均是食品级的有机物，对环境的污染很小，是一种新型环保的清洗剂 5。5Research and appLication of Domestic EnvironmentaL Protection cLeaning ag
11、entLi Ping,Tian Hongli（Department of PetrochemicaL TechnoLogy YinChuan institute of energy, Yinchuan 750105 China）Abstract: The domestic cLeaning agent which is mainLy manufactured from food acid through Large amount of experiments was screened out. FinaLLy, the optimum conditions of formuLa with tr
12、i-sodium citrate acetic acid active agent and EDTA. With the practicaL appLication, the resuLts showed that this cLeaning agent has a good removaL abiLity of scaLe and furring.Key words: scaLe; furring; food acid; cLeaning agent参考文献1.秦国治.有机酸清洗剂及其应用J. 化工设备与防腐蚀,2000,15(6)：19-23.2.程文军.羟基乙酸在化学清洗剂中的应用J. 化学清洗,1998,7(4)：31-32.3.马广颜.有机络合除垢技术和油气田生产J. 化学清洗,1998,10(3)：30-32.4.董晓庆.草酸复合清洗剂对红富士苹果贮藏品质的影响J. 园艺学报,2009,11(4):14-16.5.郭彤梅.中国工业清洗剂市场现状J 清洗世界,2006,23(2):9-11.
