Универсальное моющее и обезжиривающее средство для очистки поверхностей твердых тел различных структур
Владельцы патента RU 2537553:
Общество с ограниченной ответственностью Пермская производственная фирма "Фантом" (RU)
Изобретение относится к технологическим процессам, где используются моющие средства для промывки и обезжиривания оборудования предприятий пищевой промышленности, изделий черных металлов и их сплавов, полимерных и фторполимерных материалов на предприятиях машиностроения, химической, нефтехимической и добывающей промышленности. Описано моющее и обезжиривающее средство, содержащее (в расчете на сухой остаток), % мас.: гидроксид натрия 20,0-25,0, метасиликат натрия пятиводный 27,0-29,0, карбонат натрия 17,0-19,0, цитрат натрия дигидрат 5,0-7,0, сульфат натрия 11,0-18,0, анионное ПАВ 2,0-6,0, неионогенное ПАВ 1,0-5,0, трихлорэтилен 0,1-4,0, 1,1-дифтор-1,2,2-трихлорэтан (хладон-122) 0,1-3,0. Технический результат - повышение моющей способности предлагаемого средства, снижение его коррозионной агрессивности и нагрузки на экологию окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.
Изобретение относится к технологическим процессам, где используются моющие средства для промывки и обезжиривания оборудования предприятий пищевой промышленности, изделий черных металлов и их сплавов, полимерных и фторполимерных материалов на предприятиях машиностроения, химической, нефтехимической и добывающей промышленности.
Известно моющее средство для очистки металлических поверхностей [патент РФ №2062297 от 25.07.94], содержащее метасиликат натрия, кальцинированную соду, смесь полиэтиленгликолевых эфиров C10-C16 и синтетических спиртов фракций C10-C18, тетраборат натрия, сульфат натрия и воду.
Недостатком данного изобретения является использование температур 60-70°C и большое время обезжиривания. При уменьшении пределов температуры и времени теряется качество обезжиривания. Кроме того, это моющее средство предназначено для очистки только металлических поверхностей.
Известно моющее средство [патент РФ №2134719 от 08.01.98], содержащее гидроксид натрия, карбонат натрия, метасиликат натрия, оксиэтилированные мононилфенол на основе тримеров пропилена с 9-12 молями окиси этилена, триполифосфат натрия и воду.
Недостатком данного моющего средства является использование оксиэтилированных мононилфенолов на основе тримеров пропилена (неонола), которые являются канцерогенными веществами и, попадая в окружающую среду, могут накапливаться в почве, водоемах, отрицательно влиять на флору и фауну. Ряд западных стран, входящих в состав Всемирной Торговой Организации, закрыли производство этого продукта. Кроме того, используемый в данном моющем средстве триполифосфат натрия (ТПФ), попадая в водоемы, образует фосфорные соли, снижает содержание кислорода в воде, вызывает отравление водоемов, гибель флоры и фауны в них. Поэтому возникла задача полной или частичной замены ТПФ. Некоторые страны (США, Япония, Бельгия, Голландия и др.) перешли на бесфосфатные наполнители, некоторые страны (Франция, Великобритания, Италия и др.) довели содержание ТПФ до <2%, заменяя ТПФ до необходимого содержания другими наполнителями [Паронян В.Х., Гринь В.Т. «Технология синтетических моющих средств», М.: «Химия», 1984, стр.46-52].
Известно [авт. свид. СССР №1786065 от 20.03.1990], что при очистке металлических поверхностей с гальваническим покрытием полупроводниковых и других изделий от масляных и жировых загрязнений в качестве очищающих средств используют хладон-113 (CF3CCl3) в смеси с метилхлороформом.
Однако производство хладона-113 запрещено Монреальским протоколом, так как этот продукт является озоноопасным реагентом, обладает сильным наркотическим действием, действует на обмен веществ, внутренние органы, печень.
Известно моющее средство [патент РФ №2010844 от 04.02.92], содержащее, % мас.: карбонат натрия 19-23, тринатрийфосфат 14-16, гидроксид натрия 12-14, метасиликат натрия 39-42, неионогенное ПАВ 2-5, катионоактивное ПАВ (алкиламмоний- или алкилпиридинийгалогенид) 0,2-0,8 и воду.
Недостатком этого технического решения является использование тринатрийфосфата, представляющего собой агрессивное для окружающей среды соединение, причем имеющего свойство накапливаться в окружающей среде: попадая в водоемы, образует фосфорные соли, снижает содержание кислорода в воде, вызывает заболевание водоемов, гибель флоры и фауны. Многие страны (США, Япония, Бельгия, Голландия и др.) перешли на бесфосфатные наполнители. Данное моющее средство предназначено для очистки коптильных камер и труб дымоходов, не является универсальным.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является моющее средство [патент РФ №2190011 от 11.10.2000], в состав которого входят полиоксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров припилена (неонол) 0,01-4,0; натриевая соль полиакриловой кислоты 0,01-2,0; карбонат натрия 0,1-4,0; силикат натрия 0,01-5,0; фторсодержащее ПАВ 0,001-0,4, вода остальное.
Недостатком настоящего моющего средства является использование неонола, представляющего собой сильный канцероген. Моющее средство не является универсальным.
Целью настоящего изобретения является повышение моющей способности предлагаемого средства, снижение его коррозионной агрессивности, а также снижение нагрузки на экологию окружающей среды.
Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое универсальное моющее и обезжиривающее средство для очистки поверхностей твердых тел различных структур содержит (в расчете на сухой остаток), % мас.:
| Гидроксид натрия | 20,0-25,0 |
| Метасиликат натрия пятиводный | 27,0-29,0 |
| Карбонат натрия | 17,0-19,0 |
| Цитрат натрия дигидрат | 5,0-7,0 |
| Сульфат натрия | 18,0-11,0 |
| Анионное ПАВ | 2,0-6,0 |
| Неионогенное ПАВ | 5,0-1,0 |
| Трихлорэтилен | 0,1-4,0 |
| 1,1-дифтор-1,2,2-трихлорэтан (хладон-122) | 0,1-3,0 |
Исключение из состава моющего средства неонола позволяет снизить нагрузку на окружающую среду. Включенное в состав моющего средства неионогенное ПАВ, а именно алкилполиглюкозид фракции C8-C10 (октил, нонил, децил глюкозиды), является устойчивым в растворе гидроксида натрия и оказывает синергический эффект к анионному ПАВ по пенообразующей способности и устойчивости пены, что, в итоге, приводит к повышению моющей способности предлагаемого средства. В качестве анионного ПАВ (вместо неонола) используют алкилсульфат натрия фракции C12-С14. С целью перехода на бесфосфатные наполнители в моющем средстве предлагается цитрат натрия дигидрат в количестве 5,0-7,0% мас. и сульфат натрия в количестве 18,0-11,0% мас. Приготовление моющего средства осуществляется путем смешивания сырья, загружаемого в вихревой смеситель СВП-900, в определенной последовательности, с перемешиванием до получения гелеобразной массы. Предлагаемые интервалы значений для компонентов моющего средства являются оптимальными с точки зрения моющей способности средства, его экологичности и экономичности.
Следующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но не ограничивают его.
Определение моющей способности, устойчивости пены и коррозионной агрессивности нового состава моющего средства проводились в сравнении с аналогичными параметрами моющего средства по прототипу («РИК»). Определение моющей способности проводилось по методике, моделирующей обмывку деталей и узлов в моечных машинах стационарным потоком, моющая способность раствора определялась по методике определения моющей способности согласно ОСТ-6-15-1574-87. Определение концентрации водородных ионов (pH) проводилось по прибору pH-метр ОР-211/1. Степень очистки определялась по формуле:
N=(m1-m2/m2-m0)100%,
где m0 - вес чистой пластинки,
m1 - вес пластинки с загрязнением до обмывки;
m2 - вес пластинки с загрязнением после обмывки.
Определение моющей способности предлагаемого состава нового моющего средства по отношению к тяжелым нефтяным загрязнениям проводилось на установке, представляющей собой обогреваемый химический стакан емкостью 1 литр, снабженный магнитной мешалкой для перемешивания моющего раствора, контактным термометром со шкалой 0-100°C и кронштейном для укрепления образцов. Образцы размером 40-60 мм из стали-3, очищенные от отложений окиси железа, промывались ацетоном, спиртом, взвешивались с точностью до 0,001 г.
Пример 1. Моющее средство содержит (% мас.) гидроксид натрия 25,0; метасиликат натрия пятиводный - 27,0; карбонат натрия - 17,0; цитрат натрия дигидрат - 5,8; сульфат натрия - 18,0; анионное ПАВ (алкилсульфат натрия фракции C12-C14) - 2,0; неионогенное ПАВ (алкилполиглюкозид фракции C8-C10 - ARG0810) - 5,0; трихлорэтилен - 0,1; хладон-122 - 0,1.
Степень очистки (моющая способность) составляет 91% по нефтяным смешанным остаткам и 84% по битуму.
Примеры 2-9. Составы предлагаемого моющего средства приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||
| Наименование реагента | Количество реагента, % мас. | |||||||
| Номер примера | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 (по прототипу) |
| Метасиликат натрия пятиводный | 27 | 29 | 29 | 27 | 29 | 28 | 27,5 | 36 |
| Гидроксид натрия | 25 | 24 | 23 | 21 | 24 | 23 | 30 | 18 |
| Карбонат натрия | 17 | 19 | 19 | 18 | 19 | 17 | 20 | 14 |
| Сульфат натрия | 18 | 11 | 13 | 15,5 | 11 | 15 | 9 | 6 |
| Цитрат натрия дигидрат | 5,8 | 6 | 7 | 6 | 5 | 5 | 3 | 12ТПФ |
| Алкилсульфат натрия С12-С14 | 2 | 3 | 2 | 4 | 4 | 4 | 1 | Неонол 20 |
| ARG0810 алкил С8-С10 | 5 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 | 0,5 | отс. |
| Трихлорэтилен | 0,1 | 4 | 3 | 3 | 4 | 3 | 5 | отс. |
| Хладон-122 | 0,1 | 3 | 2 | 2,5 | 3 | 2 | 4 | отс. |
В качестве модельного загрязнения использовали смешанные нефтяные остатки с ОАО «Полазнанефть», Пермский край, а также битум. Результаты по моющей способности, выраженной в степени очистки, предлагаемого моющего средства приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Моющее средство по примеру | Нефтяные смешанные остатки | Битум | ||
| Время обмывки, мин | Степень очистки, % | Время обмывки, мин | Степень очистки, % | |
| 1 | 5 | 91 | 20 | 84 |
| 2 | 5 | 97 | 20 | 90 |
| 3 | 5 | 94 | 20 | 85 |
| 4 | 5 | 95 | 20 | 87 |
| 5 | 5 | 98,6 | 20 | 91 |
| 6 | 5 | 98,8 | 20 | 92 |
| 7 | 5 | 20 | ||
| 8 (по прототипу) | 5 | 90 | 20 | 83 |
Как видно из таблицы 2, моющая способность у предлагаемого средства выше, чем у средства по прототипу (состав «РИК»), по обоим видам загрязнений. Моющее средство по примеру 6 имеет самые высокие значения моющей способности, однако использование максимальных значений количества алкилсульфата и цитрата натрия считается экономически нецелесообразным, поэтому дальнейшие испытания проводили на составах по примерам 2 и 5.
Испытания пенообразующей способности проводились по следующей методике: 2%-ный раствор моющего средства (50 мл) встряхивали в медном цилиндре в течение 1 минуты (~60 раз). После этого определяли объем пены, который составил 48 и 49 мл соответственно для примеров 2 и 5 и 41 мл - для примера 8 (по прототипу).
Определение коррозионной агрессивности моющих средств проводили путем снятия потенциометрических кривых на потенциометре П582М на рабочем электроде из стали марки ШХ-4, вмонтированном в специальный тубус из эпоксидной смолы и стекла. Поляризуемая площадь составила 1 см2. Исследования показали, что коррозионная активность предлагаемого моющего средства на 30% ниже, чем у прототипа.
Таким образом, предлагаемое моющее средство обладает повышенной моющей и пенообразующей способностью, пониженной коррозионной активностью. Проводились дополнительные работы по обмывке депульсаторов с вкладышами из фтороплата-4 с насосов подачи жидкого фторводорода методом погружения при перемешивании раствора газообразным азотом с использованием барботера. Результаты показывают, что при концентрации моющего средства 20 г/л моющая способность предлагаемого средства по примеру 2 и по прототипу составляет 99,6 и 90% соответственно. Проводились сравнительные работы по очистке спецодежды из суконного материала с масляными, жировыми и смазочными пятнами: замачивание в 2%-ном растворе моющего средства в течение 150 минут, 3-кратное полоскание в горячей воде и сушка. При использовании предлагаемого моющего средства пятна в основном отсутствуют, при использовании средства по прототипу на спецодежде оставались желтые пятна.
Таким образом, предлагаемое моющее средство является универсальным и может использоваться для очистки поверхностей твердых тел различных структур.
1. Универсальное моющее и обезжиривающее средство для очистки поверхностей твердых тел различных структур, содержащее гидроксид натрия, карбонат натрия, метасиликат натрия, неионогенное ПАВ, отличающееся тем, что моющее средство дополнительно содержит цитрат натрия дигидрат, сульфат натрия, трихлорэтилен, анионное и неионогенное ПАВ и хладон-122 при следующем соотношении компонентов (в расчете на сухой остаток), % мас.:
| Гидроксид натрия | 20,0-25,0 |
| Метасиликат натрия пятиводный | 27,0-29,0 |
| Карбонат натрия | 17,0-19,0 |
| Цитрат натрия дигидрат | 5,0-7,0 |
| Сульфат натрия | 11,0-18,0 |
| Анионное ПАВ | 2,0-6,0 |
| Неионогенное ПАВ | 1,0-5,0 |
| Трихлорэтилен | 0,1-4,0 |
| 1,1-Дифтор-1,2,2-трихлорэтан (Хладон-122) | 0,1-3,0 |
2. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве неионогенного ПАВ используют алкилполиглюкозид фракции С8-С10 (октил, нонил, децил глюкозиды).
3. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве анионного ПАВ используют алкилсульфат натрия фракции С12-С14.
