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工业污垢的种类与清洗方法详解

泰然健康网
2025-09-05 09:08

工业污垢是在工业生产过程中不可避免的问题，它不仅影响设备的运行效率，还可能损害产品质量，甚至引发安全隐患。为了有效应对这一问题，我们必须深入了解污垢的类型和性质。污垢的成分往往具有独特性，其形成原因、化学组成以及物理化学性质，都是选择合适的清洗剂和工艺的关键。其中，油垢是工业污垢中的一种常见类型，它由油脂、尘土、盐粒等疏油性杂质组成，呈黏稠状富油沉淀。其来源广泛，可能来自于油性原料或产品的残留，也可能来自于机械加工用品的污染。了解这些信息，将帮助我们更好地选择和制定针对工业污垢的清洗方案。
（1）生物油脂，包括植物油脂和动物油脂，是由各种脂肪酸与甘油形成的酯，常温下呈液态的被称为油，如我们熟悉的豆油，而呈固态或半固态的则被称为脂，例如可可脂。值得注意的是，油脂并不完全溶于水，但可溶于有机溶剂，如烃类、醇类等。此外，油脂还能与碱金属的氢氧化物发生皂化反应，生成脂肪酸的碱金属盐和甘油。同时，油脂还参与多种其他化学反应，如卤化、氢化等。

（2）矿物油，主要包括石油、页岩油、煤焦油等，其核心成分是碳氢化合物的混合物。

油垢的危害不容忽视。它不仅影响材料的美观度和加工性能，还可能对食品生产带来安全隐患。针对油垢的清洗，我们通常采用以下几种方法：首先是碱的水溶液清洗法，它能使生物油脂发生皂化反应，从而生成水溶性的物质；其次是表面活性剂水溶液清洗法，这种清洗剂能有效降低表面张力，提高湿润性和浸润性，从而快速清除污垢；最后是有机溶剂清洗法，虽然成本较高且存在安全隐患，但针对不溶于水的物质和多种有机类污垢具有显著效果。
工业上，含有较多钙、镁离子的水被称为硬水。这些离子容易与碳酸根结合，形成难溶的碳酸盐，从而在设备和管道内沉积结垢。此外，当水中存在硫酸钙、硅酸钙等无机盐，或在水处理过程中加入磷酸盐时，这些无机盐也可能因水分散失而局部浓度升高，最终在受热设备表面沉积成垢。

水垢一般可分为硬垢和软垢。在高温煮沸条件下，若水中含有胶体、细菌和有机物等杂质，这些杂质会与碳酸盐共同作用，与容器（或管道）表面黏附在一起，形成硬垢。然而，若能去除这些黏性物质，即使水中钙、镁离子和碳酸根离子浓度较高，也只会形成洁白而松散的碳酸盐软垢，这种软垢易于去除。

水垢的危害

水垢主要在受热面上生成，例如锅炉、换热器、循环冷却水系统以及采暖系统等。这些水垢的导热性极差，会严重影响设备的传热效率，从而造成能源的浪费。特别是在热水器或锅炉的内壁，若形成硬垢，由于热胀冷缩和受力不均，可能会引发设备爆裂甚至爆炸的风险。此外，水垢在金属表面沉积，还会引发垢下腐蚀，加速设备的损坏。在管道中，水垢会缩小有效管径，甚至完全堵死，严重影响生产流程。

水垢的清洗方法

酸的水溶液清洗法：适用于强碱弱酸盐的清洗，如碳酸盐垢、磷酸盐垢、硅酸盐垢等。对于磷酸盐垢，应选用盐酸或硝酸清洗；而硅酸盐垢则可用氢氟酸溶液或含氟化钠的盐溶液清洗。碱的水溶液清洗法：硫酸钙是强酸盐，不能在酸中溶解，因此需用氢氧化钠的水溶液来清洗。对于硫酸钙和碳酸钙的混合垢，可交替使用酸和碱进行清洗。机械方法清洗：对于不便使用酸碱或适宜用机械方法清洗的设备表面的水垢，可采用机械方法进行清洗。

锈垢的产生与性质

锈垢是工程材料（如钢铁等金属材料）在环境介质或生产原材料中发生腐蚀所产生的物质。这些腐蚀产物包括铁锈等难溶性产物，主要成分为+2或+3价铁的氧化物或氢氧化物，还可能含有少量铁盐。这些物质不溶于水、醇、醚等非水溶剂，但可溶于盐酸、硝酸和硫酸等。其中，四氧化三铁具有磁性。氢氧化铁则为棕色或红褐色粉末，在水中呈絮状沉淀或胶体，烘干时易分解成氧化铁。其溶解度随制成时间而异，新生成的氢氧化铁垢易溶于酸，而陈旧的则难以溶解。
铝和铝合金在不同环境中的腐蚀产物，主要包括氧化铝和氢氧化铝。氧化铝，这种高硬度化合物，不溶于水，却能溶于强酸和强碱。而氢氧化铝，呈白色粉末状，几乎不溶于水，但它能有效地凝聚水中的悬浮物，并能溶于酸或碱。

再来看铜及铜合金的腐蚀产物。铜锈，其主要成分是铜的氧化物及其无机盐，包括碳酸铜、硫化铜和氧化铜。在潮湿的空气中，还可能生成氯化铜。这些腐蚀产物不仅影响设备的美观和性能，还可能对生产流程造成不利影响。

此外，锈垢的危害也不容忽视。它会影响设备表面的光滑度，进而影响设备的正常运行，严重时甚至可能导致工业产品质量下降和生产设备损坏。在输水管道中，锈垢还会污染水质并阻塞管道，给生产和生活带来诸多不便。

面对锈垢问题，我们可以采取多种清洗方法进行处理。物理方法如手工除锈、电动工具除锈和喷砂除锈，都是有效的清除锈垢的手段。同时，酸洗除锈也是一种常用的方法，通过采用硝酸、硫酸、盐酸或它们的混合溶液进行清洗，可以有效地去除铁锈及金属氧化物。在选择清洗方法时，我们需要根据合金成分和表面锈垢的实际情况进行合理的选择和搭配。
由无机酸或有机酸、表面活性剂、促进剂、缓蚀剂等精心配制的复合除锈剂，能够在高效除锈的同时，确保对工件材质无任何腐蚀。

对于铝及铝合金的腐蚀产物，如氧化铝和氢氧化铝，它们具有两性特点，既可用酸洗法清除，也可用碱洗法处理。氢氧化钠水溶液能迅速溶解铝的表面氧化物垢，但需注意控制时间，并加入适当的缓蚀剂以减轻对基体的损伤。

此外，微生物泥垢也是一个不容忽视的问题。它主要由微生物在繁殖过程中分泌的黏液混合环境中的无机盐、砂尘土、腐蚀产物、淤泥和油污等形成。这种黏泥状沉积物常附着在管壁和塔壁上，严重影响换热设备的传热效率和冷却效果，同时还会减小水管内截面，导致水流量的显著降低。
当金属表面被微生物泥垢覆盖时，会导致局部缺氧，进而形成氧的浓差电池，引发金属的垢下氧浓差腐蚀，即微生物腐蚀。这种腐蚀现象会进一步促进厌氧性细菌的滋生，形成恶性循环，加剧微生物泥垢的危害。

为了清除微生物泥垢，可以采取以下方法：

化学方法除垢：利用包含马来酸共聚物、丙烯酸共聚物、过氧化氢、次氯酸钠等的溶液作为清洗剂和剥离剂，这些化学物质能够使微生物污泥分散为细小颗粒，并防止其重新沉积或吸附在器壁上。过氧化氢则能分解污泥中的黏稠物，其发泡作用还有助于污泥的剥离、脱落和分散。

表面活性剂清洗除垢：清洗剂中的表面活性剂能增加对微生物污泥的润湿性，从而改善清洗剥离效果。在循环清洗系统中加入阳离子表面活性剂，还能起到一定的灭菌作用。

此外，科学的管理和控制也是减少微生物泥垢危害的关键措施。
①创造不利于微生物生存的环境
例如，通过遮光措施可以抑制那些依赖光合作用的藻类生长。同时，减少使用含磷洗涤剂也能有效控制水域中黑菌和藻类的繁殖。
②阻断微生物的进入途径
例如，在补充水进入循环冷却水系统之前，采用过滤处理可以有效防止微生物泥垢的生成。
③维持设备表面与环境的清洁，是防止微生物滋生的又一关键措施。

糖垢的形成与清理

糖垢，这一在工业生产中常见的污垢，其形成与多种因素相关。在加工过程中，糖类物质可能附着在设备表面，经过长时间的积累和反应，逐渐形成坚硬的糖垢。这些糖垢不仅影响设备的正常运行，还可能对产品质量造成不利影响。因此，及时清理糖垢显得尤为重要。

糖垢的清理方法

清理糖垢的方法多种多样，常用的包括物理清除、化学清洗和生物清洗等。物理清除主要是通过手工铲、喷丸等方式去除糖垢；化学清洗则是利用碱性或酸性清洗剂来溶解或分解糖垢；而生物清洗则是利用微生物的代谢活动来去除糖垢。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的清理方法。
在制糖工业中，糖汁浓缩时，会析出溶解度较小的钙盐和焦化糖，这些物质在壁上逐渐积累形成糖垢。同时，食品工业中的糖类、蛋白类和大分子胶类在加工过程中，因受热硬化而附着在器壁或管道壁上，同样能形成糖垢。

糖垢的种类和性质

糖，作为多羟基醛、多羟基酮及其缩合物和某些衍生物的总称，其结构复杂多样。单糖是最简单的糖类，易溶于水并具有还原性和甜味。二糖如麦芽糖、蔗糖和乳糖等，能在特定条件下水解为单糖，同样具有甜味和易溶性。而多糖则是由单糖聚合而成的高分子碳水化合物，大多不溶于水，但有些能形成胶体溶液。

糖垢的危害不容忽视。

它不仅会影响加热效率和蒸发强度，增加生产成本，还会缩短设备的使用寿命。同时，糖垢也会损害食品及其包装的洁净和美观，因此及时清除食品加工设备中的糖垢至关重要，以确保产品的品质。

为了有效清除糖垢，我们可以采取多种清洗方法。物理方法如快速冷却或加热垢层，使其龟裂后通过刷铲或水力喷射清除。化学方法则包括使用酸性或碱性清洗剂进行煮垢清洗，或酸碱交替清洗。此外，还可以采用防垢阻垢措施，如使用阳离子交换树脂、添加螯合剂、防垢剂等，以及电磁防垢技术和涂防垢涂料等方法。

在清洗过程中，我们需要对所清洗的材料及其性能有所了解。碳钢和普通铸铁是应用广泛的金属材料，但它们的耐蚀性不佳，容易在特定环境中发生腐蚀。因此，在选择清洗方法和材料时，需要充分考虑这些因素，以确保清洗效果的同时尽量减少对材料的损害。
碳钢和普通铸铁在潮湿环境中易被腐蚀，初期生成以三氧化二铁为主要成分的铁锈。随着锈层增厚，氧扩散受阻，但已形成的铁锈仍可继续作为氧化剂，逐步转化为以四氧化三铁为主要成分的铁锈。当碳钢和铸铁暴露于含溶解氧的水中时，腐蚀速度会显著增加，特别是在同时存在少量活性离子如氯离子的情况下，可能发生严重腐蚀甚至局部穿孔。然而，在常温下的碱性环境中，如氢氧化钠浓度小于30%时，这些金属表面会形成不溶性的氢氧化亚铁和氢氧化铁，从而产生钝化效果，减缓腐蚀速度。此外，在非氧化性酸中，碳钢和铸铁容易发生氢去极化腐蚀，且酸浓度越高，腐蚀越快；但在氧化性酸如浓硫酸和硝酸中，其表面会再次发生钝化，显示出耐腐蚀性。

为了应对这些腐蚀问题，人们研发了耐蚀铸铁，通过在铸铁中加入特定合金元素如硅、镍或铬来增强其耐蚀性。例如，高硅铸铁在常温下对多种酸如盐酸、磷酸和浓硝酸等表现出良好的耐蚀性；高镍铸铁则因其优良的耐碱性和在海洋性大气、海水及中性盐溶液中的耐腐蚀性而被广泛应用于海洋设备；而高铬铸铁则以其出色的抗氧化性和耐磨性在有摩擦与冲刷作用的氧化性介质中大放异彩。

另外，不锈钢也是一种重要的耐腐蚀合金钢，其抵抗大气、酸、碱、盐等腐蚀的能力特别强。不锈钢中的铬或镍含量较高，特别是对于能耐酸及其他强腐蚀性介质的不锈耐酸钢而言，其含铬量一般不低于17%。

综上所述，针对不同类型的腐蚀环境和介质，人们通过研发和应用不同类型的耐蚀合金铸铁和不锈钢等材料来有效应对金属腐蚀问题。这些材料在工业生产、海洋环境以及其他各种恶劣条件下都发挥着至关重要的作用。
铜，这种标准电极电势较高的半贵金属，通常展现出高度的热力学稳定性。在酸或碱溶液中，只要不含有氧化剂或酸根不具氧化性，铜便能保持良好的耐蚀性。然而，一旦溶液中存在氧化剂或酸根具有氧化性，铜的腐蚀速度便会加快。

在海水、淡水或中性盐类水溶液中，铜表面会生成氧化亚铜、氧化铜和氢氧化铜等难溶氧化膜，使铜进入钝态并增强耐腐蚀性。溶解氧的存在甚至有助于这些难溶氧化膜的生成，从而进一步降低腐蚀速度。但需注意的是，若溶液中存在如三价铁离子或铬酸盐等氧化性盐，则会显著加速铜的腐蚀。

再来看铝及其合金。

纯铝，这种银白色的轻金属，以其金属光泽、良好的延展性和导电性而闻名。其在水溶液中的电极电势较低，表现活泼，但极易被氧化并在表面形成一层致密的氧化膜，赋予了铝在中性或近中性水和大气中的高稳定性。这使得铝成为一种自钝化金属，在制造日用器皿方面有着广泛的应用。同时，其轻合金也常用于制造飞机和其他运输机械。

值得注意的是，铝对非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）的耐蚀性较差，但对氧化性酸（如10%以下的硝酸等）以及许多有机酸（特别是无水乙酸）则展现出良好的耐蚀性。此外，铝对碱或碱性盐溶液的耐蚀性也不强，但可以抵御氨水和硅酸钠（水玻璃）的侵蚀。

综上所述，了解金属的腐蚀与耐蚀特性对于选择合适的材料和处理工艺至关重要。不同类型的金属在不同的腐蚀环境和介质中表现出不同的耐蚀性，因此需要针对性地研发和应用耐蚀合金铸铁、不锈钢等材料来应对金属腐蚀问题。同时，在工业生产过程中，对污垢的类型和成因进行深入理解也是有效清洗和保护设备的关键。

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