碳?xì)淝逑磩┢?、總結(jié)

自從有碳?xì)淝逑磩┏鍪垡詠?，作為臭氧層破壞性物質(zhì)或含氯系溶劑的替代品，在日本國內(nèi)以及亞洲各國的電機、電子器件、汽車、精密部件及熱處理等各產(chǎn)業(yè)得到廣泛使用。

雖然碳?xì)湎稻哂锌扇夹砸约安蝗绾认蹈稍镄院玫热觞c，但通過清洗設(shè)備上的改進可以得到充分補償。

其蒸發(fā)損失少因而使用量少、運行費較低，對環(huán)境并無惡劣影響，清洗性能也能得到充分保障。因而目前碳?xì)湎狄灾饾u成為清洗劑的主流。而且從ISO14000系列環(huán)境管理角度看碳?xì)湎登逑磩┮彩亲詈线m不過的。

當(dāng)清洗槽內(nèi)的清洗液不能確保清洗效果時就作為廢液處理。若清洗槽只有一個時其槽內(nèi)加工油濃度超過基準(zhǔn)濃度時便全部廢棄。若加工油達到2%便不能確保清洗效果則與98%的清洗液一起被廢棄。顯然是十分可惜的。除清洗槽外再加潤濕槽共有二槽、三槽時，最終槽的加工油濃度達2%時第1槽全部廢棄，將后邊的槽移至前邊，給最終槽補充新液。引入蒸餾再生機時蒸餾機的廢液將被廢棄。

排液的處理方法一般是燃燒廢棄。進行清洗的工廠有鍋爐時便成為其燃料，也有專門引入廢油鍋爐、廢油爐的。廢液量少時用破布浸濕后用焚燒爐燃燒廢棄。在自己公司內(nèi)燃燒時要考慮燃燒排放的氣體。清洗劑餾分燃燒并不產(chǎn)生大量的有害物，由于同時加工油中的添加劑也被燃燒，因此應(yīng)選擇燃燒時不產(chǎn)生有害氣體的加工油。

使用含氯、含氟系清洗劑時需委托專門的產(chǎn)業(yè)廢棄物處理公司處理。視國情不同可能有不同的處理方法，但都應(yīng)嚴(yán)格依照法律基準(zhǔn)進行安全處理。

人們就知道碳?xì)湎登逑磩┑淖畲笕秉c是其可燃性。這點即使現(xiàn)在本質(zhì)上也無變化。因此需要建立防火、防爆的相應(yīng)對策。

現(xiàn)在可燃性清洗劑清洗時的安全對策技術(shù)與以前相比有了很大的進步。以前多使用煤油、燈油作為清洗劑，作為氟里昂、三氯乙烷替代品新登場的碳?xì)湎登逑磩┎粌H盡量減少了芳香族的使用充分考慮了環(huán)境問題，而且引火點也相應(yīng)地高安全性較好。另外，還開發(fā)了清洗機密閉式減壓蒸汽清洗可能的系統(tǒng)，安全性得到了很大的提高。

為了使具有引火性能的碳?xì)湎等軇┤紵?，需要滿足三個條件:

存在引火性蒸汽

有點火源

有燃燒時必要的氧存在

這些稱作燃燒三要素，即使缺一，溶劑也無法燃燒。自動滅火裝置

免滿足上述第一項條件"存在引火性蒸汽"在選擇清洗劑及清洗系統(tǒng)時尤為重要。具體對策有。

a、為保持低的蒸汽濃度需使用適當(dāng)?shù)膿Q器裝置

b、在此引火點溫度低的條件下使用溶劑等

由于清洗裝置液面的蒸發(fā)，取出非清洗物、容器等操作使清洗槽周圍清洗氣體濃度較高，因此為使清洗裝置外部配備強制性排氣功能。對于未加罩子的敝開式清洗裝置清洗定內(nèi)必須充分換氣。

實際清洗時按消防法的分類使用的時第2類石油(引火點在21~70℃)和第三類石油(引火點在70~200℃之間)，最近由于干燥性能受到重視使用第2類石油的情況大大增加。

特別是使用敝開式系統(tǒng)時推薦使用的清洗槽溫度要在引火點的15℃以下。這是由于氣體泄漏檢測器的警報鈴設(shè)定在爆炸下限的1/4，與此相當(dāng)?shù)恼羝麎簱Q算成溫度大約在引火點15℃以下。夏季或與超聲波并用時液溫容易上升至35℃，故應(yīng)選擇引火點在50℃以上的物質(zhì)。

第二項條件"有點火源"主要制清洗系統(tǒng)的對應(yīng)使用者的安全管理問題。

具體對策為:1、隔離火花、明火等點源。2、使用防爆型電部件。4、為防止靜電蓄積，應(yīng)進行清洗機完全接地工事。

為了隔斷點火源，應(yīng)防止從清洗槽內(nèi)清洗液加熱器、超聲波振子等密閉結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)產(chǎn)生的點火花，采用隔開控制部與清洗部，使用具備防爆性能的電子機械部件等對策。在清洗作業(yè)中應(yīng)注意的是:不要在高溫時投入非清洗物、不靠近明火，溶接火花、接點電火花等。

對于點火源系統(tǒng)應(yīng)采取的安全對策:

環(huán)泵、供排泵使用的馬達應(yīng)使用"安全增防爆結(jié)構(gòu)馬達"或"空氣驅(qū)動馬達"等。

作為被清洗物移動用驅(qū)動源的馬達使用"安全增防爆結(jié)構(gòu)馬達"或空氣缸(air cylinder)。

送風(fēng)用扇的馬達使用"耐壓防爆結(jié)構(gòu)馬達"。

控制盤采用"內(nèi)壓防爆結(jié)構(gòu)"。這是由于內(nèi)部有點火源通過空氣凈化使用控制盤內(nèi)部壓力增高，外部可燃?xì)怏w不易侵入。

同樣，對于超聲波振子由于內(nèi)部使用高電壓亦成為點火源采用"內(nèi)壓防爆結(jié)構(gòu)"。

加熱可燃性體使用電加熱器作加熱源，當(dāng)液面降低時加熱器表面暴露于空氣中表面成為高溫，此時該處若有可燃性液體會產(chǎn)生可燃性蒸汽，從而引起燃燒。因此使用強力加熱源時應(yīng)采用蒸汽間接加熱方式。 另外，清洗機要確保接地，被清洗物可清洗劑在絕緣狀態(tài)下不要高速摩擦，防止靜電產(chǎn)生，應(yīng)考慮如何防止帶電等。實際的清洗設(shè)備是將這些手段并用使火災(zāi)、爆炸降至最低限度。

要隔離燃燒必須的氧是極其困難的。這是因為在作業(yè)環(huán)境中只要有人在則必須有用于呼吸的氧，隔離燃燒所需要的氧便隔離了呼吸必須的氧。因此曾考慮將清洗槽做或密閉結(jié)構(gòu)封入隨性氣體，但在取放被清洗物時必然要混入空氣，因此并不現(xiàn)實。在氧存在下的敝開體系中使用蒸汽清洗及噴霧清洗方式在安全方面雖有問題，通過減壓操作防止燃燒三要素得已滿足也是可行的。

在此替代例中減壓超聲波侵潤、減壓蒸汽清洗、真空干燥等步驟在一槽內(nèi)完成，是減壓條件下的完全密閉體系。以前使用的是三氯乙烷蒸汽清洗，使用了碳?xì)湎登逑磩?第2類石油)的此體系后清洗劑消耗量降低了1/3耗資也可能大幅度降低。清洗劑經(jīng)內(nèi)存的減壓蒸餾再生機可以重復(fù)使用。

那使采取了迄今為止所述的對策，何時會發(fā)生何種泄漏，產(chǎn)生麻煩是不可預(yù)見的。為防止萬一，已有對應(yīng)于可燃性清洗劑的各種防災(zāi)裝置的商品出售。氣體濃度檢測報警器就是裝在清洗槽下部、隨時監(jiān)視泄漏氣體濃度，萬一接近爆炸限度的蒸汽濃度時可發(fā)出警報(一般在達到爆炸下限濃度的1/4時發(fā)出警報)的裝置。

另外，在清洗槽開口處設(shè)置泡沫滅火器，當(dāng)槽內(nèi)放生火災(zāi)時，通過溫度傳感器檢測到初期火災(zāi)，在發(fā)出警報的同時使設(shè)備自動停止工作，具有槽內(nèi)短時間可進行初期滅火性能的裝置也有出售。

如前所述只要避免同時滿足三要素，便可防止火災(zāi)的發(fā)生。實際設(shè)備中為防止萬一一種對策不能正常工作時的情況還應(yīng)采取防止三要素同時滿足的雙重防護措施(Feiyelself的方案)。

用語解說(對于作為點火源安全對策的各種結(jié)構(gòu))。

a、 耐壓防爆結(jié)構(gòu):為全密閉式結(jié)構(gòu)，當(dāng)容器內(nèi)部易發(fā)爆的氣體發(fā)爆時，容器承受了該壓力，而且不易使外部易爆性氣體引火的結(jié)構(gòu)。

b、本質(zhì)安全增防爆結(jié)構(gòu):機器正常運轉(zhuǎn)及故障時發(fā)生火花或由于熱，也不使易爆性氣體或蒸汽點火，此點通過點火試驗或其他方法確認(rèn)該機器的電路有此性能。

c、安全增防爆結(jié)構(gòu):為不使不應(yīng)該發(fā)生點火花或產(chǎn)生高溫的部分發(fā)生火花或產(chǎn)生高溫，在結(jié)構(gòu)上以及溫度上升過程中特別增加了安全性的結(jié)構(gòu)。

d、內(nèi)壓防爆結(jié)構(gòu):通過向容器內(nèi)封入保護氣體(如正常的空氣或惰性氣體)在運行開始之前驅(qū)逐進入的易爆性氣體的同時，還能連續(xù)不斷地防止運行中氣體的侵入的一種結(jié)構(gòu)。

如非水系清洗劑的原理部分所述，非水系清洗劑的清洗力依賴于溶解作用。污染物加工油是礦物油時也有不能溶解的物質(zhì)。用選定的清洗劑能否溶解污物需事前試驗，從而選擇溶解性能好的清洗劑。

用同樣的清洗劑清洗同樣的污物，若清洗條件(溫度、時間、物理作用力等)不同也會得到不同的清洗效果。溫度越高、時間越長，拋動或加超聲波等物理作用力，則清洗效果越好。必須在與實際使用清洗機相同或更加嚴(yán)格的條件下先進行試驗。

洗劑失效后，液體將被更換，廢液便成了廢棄物。碳?xì)淝逑磩┯捎诳扇伎梢匀紵龔U棄，還有可能作為燃料得到再利用。但含氯系清洗劑自己是無法處理的，需委托專門的廢棄物處理公司，此時會增加費用。因此需選擇易于處理的清洗液以降低費用。

減少殘油量的方法:

1、減少附著的清洗劑量。

2、減少附著清洗劑中的加工油量。

附著清洗劑量的方法主要由產(chǎn)品的形狀、表面粗糙程度、清洗劑性質(zhì)(表面張力、膜厚等)決定，因此通過在清洗設(shè)備上采取相應(yīng)措施如除液法(旋轉(zhuǎn)除夜等)、除液時間(長時間)、溫度(高溫下降低粘度)等。

降低附著清洗劑中加工油的量的方法有設(shè)置潤濕槽、增加潤濕槽數(shù)量清洗設(shè)備方面的相應(yīng)措施以及最終清洗采用新清洗液，設(shè)備蒸餾再生機使?jié)櫇癫蹆?nèi)加工油濃度控制在一定量以下等。液體管理措施。

2、蒸餾再生法

介紹前面提到的蒸餾再生。清洗劑可由于被清洗物上附著的污物(加工油、潤滑脂、防銹油、蠟、液晶等)的混入，主要成分的分解、添加劑的消耗等原因被污染從而變質(zhì)，隨污染變質(zhì)的進行清洗劑將逐漸不能再使用。蒸餾再生裝置利用液體的沸點隨壓力降低而降低的性質(zhì)進行減壓蒸餾，只回收清洗液中的清洗劑而將加工油等作為廢液處理的方法。

濾器除去溶劑中的金屬粉等雜質(zhì)，用預(yù)熱器加熱溶劑使之汽化，通過分離槽除去不純物。再生后的溶劑經(jīng)凝氣液化，暫時停留在溶劑回收槽后返回清洗槽。

一般的運行條件為壓力50~100Torr 溫度90~120℃，要得到純度較好的回收品提高回收率可根據(jù)清洗液和加工油的性狀改變上述條件。一般提高了回收品的純度其回收率便降低，要得到高回收率其純度就低。

應(yīng)根據(jù)清洗槽、混入加工油的量、加工油的種類、清洗性能等的要求選擇適當(dāng)?shù)恼麴s再生機。

一般作為廢液排出的是混入的加工油量+α量，因此要選擇適宜于可處理混有大量加工油清洗液的再生機。

還要注意，若無法保證清洗效果。一般選擇每日可處理1次清洗槽內(nèi)液體的蒸餾機。例如清洗槽+潤濕槽內(nèi)液體的總量為360L，工作時間為8h/日，則30L/h的蒸餾機清洗槽內(nèi)液體理論上的清洗頻度可達0.7次/日。若此時蒸餾機的回收率為95%，則30L/h×0.05×8h=12L/日即每日排出的廢液量為12L，若每月工作25日，則需補充300L的清洗液。回收率為98%時，30L/h×0.02×8h=4.8L/日同樣每月工作25日，需補充清洗液12L?；厥章?%則損失的量差2.5倍，故需認(rèn)真研究廢液量(或補充液量)的差額。

含氯及氟系列清洗劑與碳?xì)湎迪啾确悬c較低，與其說是通過減壓蒸餾使溶劑再生，不如說引入可進行蒸汽清洗的清洗設(shè)備一邊再生一邊清洗。此時重要的是要管理清洗槽內(nèi)清洗液中究竟混入了多少加工油。選擇清洗劑時除了清洗劑的價格外，還需研究蒸餾再生時的回收率，純度等，綜合考慮總的費用再決定。

前面已經(jīng)提到碳?xì)淝逑磩┛煞譃檎龢?gòu)烴、異構(gòu)烴、環(huán)烷烴和芳香烴等。其特點為:

對金屬加工油的清洗力強→由于表面張力小，細(xì)縫、細(xì)孔部的清洗效果好。

對液晶污物，尤其是聯(lián)苯系污物的相溶性好。

最近已有了各種污物(水溶性加工油、login、flaks)具有清洗作用的清洗劑。

不腐蝕金屬。

對樹脂的影響小→正構(gòu)烴、異構(gòu)烴、環(huán)烷烴。

大多數(shù)碳?xì)湎登逑磩┙?jīng)過蒸餾可以再循環(huán)利用，使用經(jīng)濟。

碳?xì)湎档娜觞c在于引火點低，需注意清洗設(shè)備及周圍場所的防爆。

非水系清洗劑的清洗原理簡單地說是依據(jù)溶劑的溶解力進行清洗?；趯τ椭蛴托晕廴镜娜芙庑缘拿撝瑱C理是:相似相溶原則。汽油、燈油等碳?xì)浠衔锶菀兹芙庵赜停渌鼰N類，易與相近的鹵代烴(四氯化碳、三氯乙烷等)互溶。水能與具有與水結(jié)構(gòu)相似OH的化合物如R-COOH(低級脂肪酸)、R-OH(低級醇)等互溶也是基于此。異種液體間的溶解性與表面張力、界面張力有密切關(guān)系。例如，苯、環(huán)烷烴等溶劑的表面張力與焦油、潤滑油的表面張力差別不大，兩者間的界面張力值近似容易互溶。對于溶劑對油脂或油性污物的溶解性，不同溶劑一定溫度下的溶液在冷卻過程中，溶質(zhì)分離的溫度越低其對溶質(zhì)的溶解度就越大。

KB值是噴漆、涂料工業(yè)如表示天那水的溶解力而使用的值，指25℃下從120g標(biāo)準(zhǔn)kauri gum-丁醇溶液中析出kauri gum所需要稀釋劑的ml數(shù)，KB值越高溶解性越好。作為清洗用溶劑溶解力的判別曾以KB值作為指標(biāo)，但KB值是指對樹脂的溶解性，與清洗力無直接關(guān)系因而難于作為基準(zhǔn)。

清洗用溶劑的溶解性能指標(biāo)有溶解度參數(shù)SP值。SP值用下式表示:

SP值:δ=(△E/V) △E:蒸發(fā)能V:摩爾體積

SP值相近的物質(zhì)具有相近的凝集能，因而易于互相溶解。此現(xiàn)象即相似相溶的經(jīng)驗規(guī)則。各物質(zhì)的SP值如另頁所示。一般碳?xì)湎登逑磩┑腟P值為7~8，此值因與加工油的SP值(7~8)一致，因此易于溶解，且有高的清洗力。但與樹脂的SP值相距甚遠，因而不易侵蝕這些材料。同時對于含樹脂的污物，醇類的溶解性較差清洗效果不好。選擇清洗劑時SP值可以作為一個指標(biāo)，但僅以數(shù)值作為判斷比較危險，必須用實際污染油等作清洗性能實驗進行評價。

影響清洗力的因素除溶劑的溶解力外，還有熱、攪拌、摩擦力、加壓、減壓、研磨、超聲波等物理作用力的影響。不是只考慮其中的一種因素，而是將所有因素通盤考慮才能提高清洗效果。表2是影響清洗力的因素總結(jié)。

影響清洗力的因素

化學(xué)力:溶解力…界面張力…表面活性劑(助劑)化學(xué)反應(yīng)力…

物理力:加熱 …促進其它清洗因素的反應(yīng)、污物的物理變化，被清洗物的物性變化。超聲波…由超聲所引起的空化作用、加速度、直進流引起的強力剝離、分散。攪 拌…為促進被清洗表面與新鮮清洗液的接觸的攪拌，由于均一化作(搖動、用提高清洗效果、機械促進被清洗表面污物的剝離，分散剝離回轉(zhuǎn))后的污物于清洗液中，防止清洗面的再附著。減壓…使減壓液向細(xì)微處浸透，使污物膨脹除去。根據(jù)以上影響清洗力的幾點因素，碳?xì)淝逑丛O(shè)備在設(shè)計和配置上要有所針對性，例如清洗的主功能槽的配置通常如下:工作原理:第一階段:首先由操作者將欲清洗的產(chǎn)品放入洗籃，然后將洗籃放進設(shè)備上料區(qū)，通過操作員控制機械臂將洗籃提到清洗主槽。這時氣缸驅(qū)動槽蓋自動關(guān)閉清洗槽，真空脫氣系統(tǒng)啟動，將槽內(nèi)空氣抽盡.在真空狀態(tài)下可以將需要清洗的產(chǎn)品的狹小縫隙內(nèi)氣體及含在清洗劑中的氣體抽出，超聲波啟動，搖擺裝置啟動，帶動洗籃轉(zhuǎn)動，使清洗劑可以充分進行清洗;到設(shè)定的時間后，真空釋放,氣缸驅(qū)動將蓋子打開,機械臂將洗籃提出,進入第二槽清洗.至于需要幾個槽進行真空清洗,則需要根據(jù)產(chǎn)品表面的油污,雜質(zhì)等物質(zhì)及產(chǎn)品的產(chǎn)量來決定.

清洗(五槽清洗機舉例)

序分 清洗工程 清洗方式清洗介質(zhì) 清洗時間 使用溫度 過濾方式 加熱方式 真空脫氣 備注

1 初 洗 超聲浸洗拋動+旋轉(zhuǎn) 炭化水型號另選 3–30min可以調(diào)節(jié) 常溫–100℃根具選用的清洗液定可以調(diào)節(jié)筒式過濾 導(dǎo)熱油加熱 有 強制冷卻有

2 精 洗 超聲浸洗拋動+旋轉(zhuǎn) 炭化水型號另選 3–30min可以調(diào)節(jié) 常溫–100℃根具選用的清洗液定可以調(diào)節(jié)筒式過濾 導(dǎo)熱油加熱 有 強制冷卻有

3 漂 洗 超聲浸洗拋動+旋轉(zhuǎn) 炭化水型號另選 3-30min可以調(diào)節(jié) 常溫–100℃根具選用的清洗液定可以調(diào)節(jié)筒式過濾 導(dǎo)熱油加熱 強制冷卻有

4 5 切液+真空干燥 高速風(fēng)刀+旋轉(zhuǎn)真空干燥 高速熱 風(fēng) 3-30min可以調(diào)節(jié) RT-150℃ 中效過濾 電加熱 排氣有

6 回 收 真空減壓蒸餾回收 炭化水型號另選多段式蒸餾回收 ------------ ----------- 導(dǎo)熱油加熱 -----

通過蒸餾原油得到的餾分溶劑有石油系、石油系碳?xì)浠衔?、碳?xì)浠衔锵怠N(烴)、工業(yè)用汽油等稱謂，其定義至今尚不明確。碳?xì)浠衔镱櫭剂x，只是由兩種元素組成的化合物。以前曾簡單將原油蒸餾精致得到的燈油直接作為清洗劑，由于有臭味，引火性以及從干燥性方面考慮以逐漸不被使用。

現(xiàn)在使用的大多數(shù)碳?xì)湎登逑磩┎⒉皇窃秃唵握麴s精致的產(chǎn)品，而是化學(xué)合成品或經(jīng)過高級精煉處理的產(chǎn)品。碳?xì)湎登逑磩暮?、臭味小。將燈油餾分過分子篩萃取，蒸餾調(diào)整沸點。也有單一組分的物質(zhì)。

異構(gòu)烴:結(jié)構(gòu)式為CnH2n+2的飽和鏈烴。與直鏈的正構(gòu)烴相其化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為正構(gòu)烴系、異構(gòu)烴系、環(huán)烷烴和芳香烴四類。

正構(gòu)烴:結(jié)構(gòu)式為CnH2n+2的飽和鏈烴。直鏈烴的安定性比，異構(gòu)烴具有支鏈，其安全性也好、臭味小。大多為合成制得。

環(huán)烷烴:結(jié)構(gòu)式為CnH2n的飽和鏈烴。碳原子數(shù)不同，可有單純的環(huán)狀烷烴，具有側(cè)鏈的環(huán)烷烴等。從結(jié)構(gòu)上看比鏈烴的溶解性好，但安定性、臭味方面稍差。一般將含環(huán)烷烴多的原油蒸餾或向芳香系中加入核水至得。

芳香烴:含苯環(huán)，溶解力強，由于擔(dān)心其毒性現(xiàn)在較少使用。

曾經(jīng)被廣泛使用的清洗行業(yè)的優(yōu)秀清洗劑CFC-113(氟里昂)以及1.1.1-三氯乙烷(乙烷)已經(jīng)被全面禁止生產(chǎn)、進口、使用。目前仍在使用的有氯系清洗劑(三氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷等)、水系清洗劑及碳?xì)湎登逑磩┑忍娲?，面對于大多?shù)用戶而言，由于含氯系清洗劑可以通過對原有設(shè)備略加改造即可使用的優(yōu)點，可以推測這些用戶曾有一段時間均改為使用含氯清洗劑。

然而含氯清洗劑由于有毒，環(huán)境控制很嚴(yán)，且由于ISO14000系列對含氯清洗劑有限制要求，企業(yè)為了取得ISO14000證書，現(xiàn)在都開始改用碳?xì)湎档那逑磩┖退登逑磩６登逑磩┑脑O(shè)備投資成本高、不易干燥，清洗后的產(chǎn)品常會生銹跡、斑點，還需考慮排水問題，及在中國水資源缺乏等問題，現(xiàn)在各廠家已逐步開始研究其替代品。

另一方面，使用非水系清洗劑時需要分開考慮可燃性和不可燃性的問題。碳?xì)湎涤锌扇夹?，而且與含氯系清洗劑相比具有不易干燥的弱點。但這些方面已逐步在清洗設(shè)備上得到補償，從而預(yù)測碳?xì)湎登逑磩⒅鸩匠蔀楫?dāng)今替代清洗劑的主流。因此本文以碳?xì)淝逑磩┘霸O(shè)備為中心進行介紹。