Патент на изобретение №2169175

(54) МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к техническим моющим средствам, применяемым для химической обработки, очистки и обезжиривания металлических поверхностей от органических загрязнений с одновременным обеспечением их антикоррозионной защиты и способам их получения. Указанное моющее средство содержит 4-20 мас. % смеси неионо- и ионогенного ПАВ, причем отношение неионогенного ПАВ к ионогенному ПАВ равно (2-8):1; 2-12 мас.% полиэлектролита; 0,01-0,02 мас.% соли бензойной кислоты и остальное – активная составляющая. Описан также способ получения указанного моющего средства путем смешения предварительно подготовленных компонентов в смесителях периодического действия. Технический результат – высокая моющая способность с одновременной антикоррозионной защитой обрабатываемых поверхностей, причем моющий раствор средства пригоден для повторного использования. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к составам технических моющих средств, применяемых для химической обработки, чистки, обезжиривания металлических поверхностей, а также резервуаров и емкостей от органических загрязнений с одновременным обеспечением их антикоррозионной защиты, и способам их получения.

Оно может найти широкое применение во всех областях промышленности, где имеют место загрязнение поверхности продуктами органического происхождения: от масел, смазок, нефти, асфальтосмолопарафиновых отложений, эмульсий и т.п.

Одним из важнейших условий, обеспечивающих эксплуатационную надежность транспортных средств, устройств и оборудования, является чистота их деталей, узлов и агрегатов. Необходимый уровень чистоты техники обеспечивается за счет проведения эффективной очистки в условиях эксплуатации и при ее ремонте. Для проведения очистки надо выполнить целый комплекс работ, в частности определить характер загрязнений, установить порядок очистки и промывки, подобрать соответствующие растворители и технические моющие средства (ТМС), а также методы и технологическое оборудование для реализации процесса. При этом должны быть учтены требования по обеспечению безопасности и исключению вредного воздействия растворителей и моющих средств на материал техники и обслуживающий персонал. В этой связи процесс очистки имеет четко выраженный комплексный характер.

Загрязнения от остатков нефти, растительных и животных масел и жиров, а также горюче-смазочных материалов и продуктов их преобразования являются наиболее распространенными в эксплуатации. Это могут быть продукты неполного сгорания топлива, окисления, деструкции углеводородов, полимеризации, конденсации и коагуляции углеводородных и гетероорганических соединений, а также продукты коррозии и биоповреждения металлов в среде ТСМ.

Известны способы и композиции (Лабомид, МС – 61, МЛ – 51, МЛ – 52, МЛ – 80 и другие), а также различные растворители для очистки металлических поверхностей от масляно-грязевых, нефтяных и асфальто-смолистых загрязнений, которые нашли широкое применение в промышленности, которые подробно рассмотрены в труде, авторами которого являются: Б.Г.Петрик, П.В.Чулков и С.И.Калашников “Справочник: Растворители и составы для очистки машин и механизмов”, М. “Химия”, 1989 г.

Как правило, применяются универсальные растворители, способные растворять различные вещества, входящие в состав загрязнений. Это очень важно, т. к. загрязнения могут включать композицию веществ сложного состава органического и неорганического происхождения.

К основным недостаткам использования в качестве моющих жидких растворителей разного рода относятся : высокая пожароопасность, экологическая вредность, как для окружающей среды, так и для обслуживающего персонала. Известны растворители с высокой температурой воспламенения (трихлорэтан, трихлорэтилен и др. ), но они крайне опасны для здоровья и требуют обеспечения соответствующих условий работы с ними и жесткого соблюдения техники безопасности.

Использование топлива, бензина и других органических растворителей для очистки и промывки техники не позволяет автоматизировать и механизировать указанные процессы в основном из-за высокой пожаро – и взрывоопасности этих средств. По этой причине в общей технологии ремонта и обслуживания техники ее очистка являлась самым трудоемким и неквалифицированным этапом в процессе ремонта техники.

Водорастворимые ТМС, применяемые для очистки, включают широкий ассортимент жидких и твердых компонентов, а для реализации процесса очистки требуется сложное технологическое оборудование, а также требуют перехода на высокотемпературную обработку.

Актуальной задачей является процесс дальнейшей переработки и утилизации отработанных промывочных и сточных вод.

Общим недостатком жидких моющих средств является неудобства их транспортировки и хранения по сравнению с сухими порошкообразными ТМС.

В состав ТМС включаются поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые, как правило, проявляют универсальные гидрофобно-гидрофильные свойства. Они подразделяются на ионогенные и неионогенные: первые в водных растворах диссоциируют на ионы, вторые ионов не образуют. Большее распространение получили неионогенные ПАВ, так как они сохраняют моющую способность в жесткой воде и других средах в широком диапазоне pH.

Введение в эксплуатацию новых эффективных ТМС и растворителей позволило сократить, а в некоторых случаях и исключить загрязнение окружающей среды.

Для практических целей при подборе растворителей и ТМС необходимо знать их механизм действия на материал очищаемой поверхности, тип и характер загрязнений, особенности взаимодействия моющих растворов с загрязнениями и т.д.

Современная теория рассматривает моющий эффект как результат проявления комплекса физико-химических свойств моющего препарата, т.е. растворяющей, смачивающей, эмульгирующей, диспергирующей, стабилизирующей и пленкообразующей способности.

Известны технические моющие средства (ТМС), которые в той или иной степени решают некоторые из этих проблем, но малая изученность влияния совокупности свойств каждого из компонентов, входящих в ТМС, на свойства самого ТМС, не позволяет практически предсказать результат его воздействия на загрязнение и обычно требуются дополнительные исследования для корректировки окончательного состава ТМС.

Известны моющие композиции для очистки металлических поверхностей, имеющие, следующий состав, мас.%: метасиликат натрия – 28,5-39,5; триполифосфат натрия – 30,0-40,0; ПАВ – 0,5-1,5 и кальцинированная сода до 100% (заявка N 96122419/04, Опубл. БИ N 18, 1998 г.) и соответственно: метасиликат натрия – 43,5-45,0: ПАВ (полиэтиленгликолевый эфир) – 1, 2 – 1, 6 и сода кальцинированная до 100% (Патент РФ N 2132368, опубл. БИ N 18, 1999 г.).

Общим недостатком обоих технических решений является большое содержание метасиликата натрия, т.к. при содержании его более 20% на очищаемой поверхности происходит выделение SiO₂, который препятствует очистке, т.е. снижает моющую способность средства; а также малое содержание ПАВ, что влияет на качество очистки от загрязнений.

Известен моюще-дезинфицирующий состав для очистки поверхности, который содержит, мас.%: смесь катионного и неоногенного ПАВ, причем содержание катионного ПАВ – 1,5-15, а неионогенного 0,05-5,0; пирофосфат натрия – 10-30; углекислый натрий – 10-55; гидроокись натрия 2,0-5,0; карбамид – 8,0-30,0 и серно-кислый натрий – остальное до 100% (Патент РФ N 2131914, опубл. БИ N 17, 1999 г.).

Состав содержит соли трех минеральных кислот, щелочь, окислитель и ПАВ, но применение его ограничено. Его целесообразно применять для очистки эмалированной посуды и неметаллических поверхностей. Для очистки металлических поверхностей применение его нецелесообразно, т.к. он обладает ярко выраженными коррозийными свойствами из-за присутствия в нем карбамида и большего количества нитратных и сернокислотных ионов. Количество неионогенного ПАВ, обладающего свойствами ингибитора коррозии, явно мало, чтобы уменьшить этот эффект.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является водорастворимое моющее средство для очистки поверхности от органических загрязнений, которое имеет следующий состав, мас.%: неионогенное ПАВ – 0,2-14; полиэлектролит – 2,2-5,5; активная добавка – остальное до 100% (Патент РФ N 2132367, опубл. БИ N 18, 1999 г.).

В качестве полиэлектролита используется натриевая соль полиакриловой кислоты, в качестве неионогенного ПАВ – неонол, а активная добавка имеет три варианта, причем соотношение ее компонентов следующее, мас.%: а) кальцинированная сода – 81,0-83,4 и карбамид – 16,6-19,0; б) кальцинированная сода – 40,0-46,0 и метасиликат – 54,0-60,0; в) кальцинированная сода – 39,5-44,0; метасиликат – 55,0-59,0 и карбамид – 0,8-1,5.

Некоторые недостатки моющих составов, содержащих большое количество метасиликатов (потеря степени очистки из-за выделения SiO₂ на очищаемой поверхности), и большой уровень ценообразования при большом содержании неонола уже были отмечены выше.

Кроме того, неонол и натриевая соль полиакриловой кислоты (деэмульгатор, флокулянт) способствуют вторичному использованию очищающего раствора, создавая условия для его самоочистки, но для более полного разрушения загрязнений необходимы введение ПАВ, отщепляющих их от металлической поверхности. Особенно актуальна эта проблема для старых загрязнений.

Общим недостатком ТМС является то, что они используются в качестве слабоконцентрированных моющих растворов, а до их практического приготовления должны храниться на складе, при этом было замечены потеря цвета и снижение некоторых моющих свойств при длительном хранении моющего средства. Причиной является микробиологическое разложение некоторых компонентов, входящих в состав моющего средства.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение такого моющего состава для очистки поверхностей от углеводородных и подобных им загрязнений, который обладал бы комплексом физико-химических свойств: растворяющей, смачивающей, диспергирующей, эмульгирующей и антикоррозионной способностью, и, кроме того, чтобы сохранялась способность самоочистки моющего раствора, т.е. возможность повторного использования его.

Технический результат достигается за счет того, что в моющее средство для очистки поверхности от органических загрязнений, содержащее неионогенное ПАВ (неонол), полиэлектролит (натриевую соль полиакриловой кислоты) и активную составляющую (добавку), в качестве которой использовалась только кальцинированная сода или различные соотношения ее с метасиликатом натрия и карбамидом, введены дополнительные компоненты, а также внесены изменения в соотношение компонентов как общего состава ТМС, так и в его активной составляющей. Для получения заявляемого состава внесены изменения в последовательность и параметры технологического процесса.

Новыми компонентами моющего средства являются ионогенные ПАВ и консервант, в качестве которого применяются соли бензойной кислоты, например, бензоат натрия, имеющий формулу C₆H₅COONa. Соли бензойной кислоты обладают бактерицидной и бактериостатической активностью, а бензоат натрия используется в промышленности для коксервации пищевых продуктов.

К ионогенным ПАВам отнесены как анионо-, так и катионо-активные ПАВ.

Анионными ПАВ называют вещества, содержащие в молекуле гидрофобную часть и одну или несколько полярных групп и диссоциирующие в водном растворе с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих их поверхностную активность.

Катионо-активные ПАВы диссоциируют в водных растворах с образованием положительно заряженного иона-катиона с гидрофобной цепью.

Гидрофобная часть обычно представлена предельными, непредельными алифатическими и алкилароматическими цепями. Гидрофольность молекулы обусловлена наличием функциональных групп – COO(H, Me), – OSO₂ (H, Me), – SO₃ (H, Me).

Выбор в качестве анионо-активного ПАВ алкилсульфонатов, в частности алкилбензолсульфоната натрия или алкилбензолсульфонатамина, который получается при нейтрализации алкилбензосульфоновой кислоты триэтаноламином, объясняется тем, что они обладают диспергирующими и смачивающими действием, т.е. разрушают твердые загрязнения и выделяют их в моющий раствор и являются наиболее распространенными и относительно дешевыми. Диспергирование твердой фазы загрязнений в моющем средстве происходит из-за адсорбции ПАВ на частицах загрязнений за счет возникновения расклинивающего эффекта между частицами загрязнений.

Неонол – неионогенный ПАВ, оксиэтилированный моноалкилфенол состава R-C₆H₄O(C₂H₄O)_nH, где n = 10-12, a R – углеводородный радикал, имеющий 9 атомов углерода. Как выше уже отмечалось, неионогенные ПАВ (неонол, cинтанол и др. ) обладают деэмульгирующими и стабилизирующими способностями, т.е. связывать пленкой выделившиеся на поверхность моющей жидкости загрязнения, препятствуя обратному осаждению их на очищаемую поверхность: Недостатком их, как это уже отмечалось, является сильное пенообразование, но анионо-активные ПАВ не являются пеногасителями, поэтому целесообразно в качестве ионогенного ПАВ применять и катионо-активные ПАВ. Они применяются как антистатики, предохранители от коррозии, пеногасители и т.п.

Наиболее распространенными НПАВ являются оксиэтилированные спирты (ОС) с общей формулой: RO(CH₂CH₂O)_nH.

К ним относится и синтанол, являющийся смесью полиэтиленгликолевых эфиров и синтетических жирных спиртов. Наиболее известны марки, выпускаемые отечественной промышленностью – ДТ-7, ДС-10.

Из многообразия существующих катионных ПАВ (КПАВ) ближе по химической структуре к выбранным анионо-активным ПАВам является триэтаноламин, который получают взаимодействием водного раствора аммиака с окисью этилена. Триэтаноламин, имеющий формулу (HOCH₂CH₂)₃N, применяется как ингибитор коррозии и препятствует солеотложению на очищаемой поверхности. В качестве КПАВ можно применять и аммониевые основания со смешанными алкильными цепями алифатической и ароматической структур.

Понятие “аммониевые основания с алкильными цепями алифатической структуры” в основном относится к азотсодержащим катионо-активным ПАВ (КПАВ) и их можно разделить на шесть основных групп:
– Соли аминов – RNR R-HX.

– Моно- и бисчетвертичные аммониевые основания с алкильными цепями алифатической структуры.

– Моно- и бисчетвертичные аммониевые основания со смешанными алкильными цепями алифатической и ароматической структур.

– Четвертичные аммониевые основания с различными функциональными группами в гидрофобной цепи.

– Моно- и бисчетвертичные аммониевые основания с атомом азота в гетероциклическом кольце.

Эта группа соединений объединяет сотни КПАВ, имеющих промышленное значение. Важнейшие из них: соединения пиридина, хинолина, фталазина, бензимидазола, бензатиазола, бензотриазола, морфолина, тиаморфолина, пиперидина, бензоксазина и др.

Исходным сырьем для синтеза КПАВ являются первичные, вторичные и третичные амины. Основной процесс синтеза четвертичных солей аммониевых оснований – кватернизация третичных алкиламинов. Превращение третичных аминов в четвертичные соли аммониевых оснований (кватернизацию) обычно проводят при помощи метилхлорида, бензоилхлорида или диметилсульфата.

Классический путь синтеза первичных алкиламинов взаимодействием алкилхлоридов с аммонием приводит к получению смеси из первичных, вторичных и третичных алкиламинов.

Кроме перечисленных известен “аспарал”- тетранатрийсульфоаминсульфонат и др.

Из рассмотрения вышеперечисленных ПАВ можно сделать вывод, что представители каждого из этих классов различаются не только химическим строением, но и основными коллоидно-химическими свойствами, а также санитарно-гигиенической характеристикой, а при правильном подборе соотношения их в смеси можно достигнуть наиболее оптимальных результатов их действия.

На основании исследований, проведенных авторами, было установлено, что наилучшие результаты достигаются при массовом соотношении неионогенного и ионогенного ПАВ (2-8):1.

Учитывая, что общее содержание ПАВ в моющем средстве должно находиться в пределах 4-20, но не превышать верхнего предела по причинам, изложенным выше, (интенсивное образование пены, что затрудняет работу технологического оборудования), содержание ионогенного ПАВ менее 1% не окажет влияния на недостатки, присущие неионогенному ПАВ, т.е. на диспергирование загрязнения и снижение количества пены, при большом содержании ионогенного ПАВа, например 4 и более процентов, снижаются эмульгирующие и антикоррозионные свойства моющего средства, повышается токсичность его.

При малых содержаниях неионогенного ПАВ достаточно введения в моющий состав только активно-анионного ПАВ, при значительных количествах неионогенного ПАВ необходимо ведение дополнительно КПАВ, причем его количество увеличивается с увеличением количества неионогенного ПАВ, чтобы снизить пенообразование и сохранить ингибирующие свойства ТМС.

Полиэлектролиты, с одной стороны, интенсифицируют физико-химические процессы, в частности действие ПАВ, а с другой, обеспечивают флокуляцию загрязнений, т.е. образование на поверхности крупных капель углеводородных загрязнений. При содержании полиэлектролита менее 2% процесс флокуляции выражен слабо, что сказывается на самоочистке моющего раствора, т.е. на возможность его дальнейшего применения для очистки металлических поверхностей.

Содержание полиэлектролита в ТМС более 12 мас.% негативно сказывается как на скорости процесса очистки, так и на эффективность очистки в целом. Это вызвано тем, что увеличение содержания полиэлектролита препятствует “отщеплению” жидких углеводородов от очищаемой поверхности и образованию эмульсии. В качестве полиэлектролита можно использовать соль щелочного металла или аммония полиакриловой кислоты или полиакриламид, например, полиакрилат натрия, модифицированный эфирными группами -OC_nH_2n-1, где n = 2-4.

Активная составляющая моющего средства может содержать только кальцинированную соду, но для повышения моющих свойств целесообразно применение фосфатов и/или метасиликата, причем последний компонент может быть заменен на жидкое стекло.

Полифосфаты увеличивают моющую способность, усиливают комплексообразование, повышают пептизацию неорганических загрязнений, повышают pH моющего раствора. Триполифосфат натрия проявляет ингибирующее действие за счет абсорбции на поверхности деталей и создания на них защитных пленок и умягчает водный раствор. Тринатрийфосфат легко поглощает воду, с ионами кальция и магния образует труднорастворимые в воде соединения, которые выпадают в осадок.

Силикат натрия в водных растворах гидролизуется с выделением коллоидных поликремниевых кислот, которые при оптимальном содержании их в составе ТМС повышают способность растворов диспергировать загрязнения и удерживать их в объеме раствора. Обычно в составе ТМС используют метасиликат натрия с модулем 0,97 (это соотношение компонентов силикатов Na₂O:SiO₂), а также водный раствор силикатов (40-60 мас.%) с модулем 2,5-3,0 – жидкое стекло. Силикаты натрия проявляют в ТМС ингибирующие свойства, что снижает коррозионное поражение металлической поверхности и позволяет осуществлять процесс очистки при более высоких pH 11,5-12,8. Малое содержание менее 10 мас.% ухудшает моющие свойства средства, больше 20 мас.% ухудшает степень очистки из-за выделения SiO₂ на поверхности очищаемого изделия.

При испытании различных составов активной составляющей выявлено, что наилучшими свойствами обладает активная составляющая, имеющая следующий состав, мас. %: триполифосфат или тринатрийфосфат – 20-30; метасиликат натрия или жидкое стекло – 10-20; кальцинированная сода – остальное.

Учитывая экономические факторы в отношении стоимости кальцинированной соды и триполифосфата натрия, а также ее стабилизирующие свойства на pH моющего средства, целесообразно отношение карбонатов к фосфатам выбирать в диапазоне (1-2,5):1.

Содержание консерванта в пределах 0,01-0,02 позволяет обеспечить сохранение свойств моющего средства, меньше 0,01 мас.% может не предохранить от бактериологического разложения, а больше 0,02 мас.% нецелесообразно, т.к. увеличивает стоимость моющего средства.

Аббревиатура О-БИС означает отмыватель безотходный ингибирующий самоочищающийся. Готовый продукт представляет порошок белого или светло-желтого цвета с коричневыми вкраплениями, с насыпной плотностью 0,8-1,1 г/см³ и концентрацией водородных ионов (pH) в пределах 10,5-12,0.

Производство сухого моющего концентрата осуществляется методом физического смешения предварительно подготовленных компонентов в смесителях периодического действия, которые широко применяются в различных отраслях промышленности.

Известен способ получения чистящего средства, включающий смешение природного цеолита, кальцита, карбоната натрия, ПАВ и отдушки, в соответствии с которым предварительно кальцит смешивают с карбонатом натрия, нагревают до 70-80^oC при постоянном перемешивании, а затем добавляют ПАВ, в который предварительно вводят отдушку с последующим смешением полученной массы с природным цеолитом (а.с. N 1707058, БИ N 3, 1992 г.).

Недостатком способа являются значительные энергозатраты.

Известен способ получения цинкфосфатного концентрата, включающий смешение окиси цинка с водой и раствором монофосфата цинка в определенном массовом соотношении, с последующим введением азотной кислоты и заданного количества азотнокислого кальция (в пересчете на кальций), причем температуру реакционной смеси поддерживают 50-60^oC, а азотную кислоту вводят со скоростью 70-120 кг/мин (Патент РФ N 2100275, БИ N 36, 1997 г.).

Недостатком этого способа получения концентрата является то, что смешение осуществляется в жидкой фазе и для получения концентрата необходима дополнительная операция – сушка со значительными затратами до доведения к требуемой влажности готового продукта.

Известен способ получения ингибитора коррозии, включающий смешение жирной кислоты, органического растворителя аминопарафина и неионогенного ПАВ, который осуществляют последовательным смешением перечисленных компонентов при определенном соотношении между ними (Патент РФ N 2112079, БИ N 15, 1998 г.).

Известен также способ получения порошкообразных моющих средств, которые получают смешением ПАВ с водой и жидким стеклом, с последующим нагревом до 60-80^oC и добавлением органических и неорганических добавок в определенном соотношении и последующую обработку получаемой композиции органической кислотой в заданном количестве (А.С. N 1833421, БИ N 11, 1993 г). Недостатками этого способа являются:
– при смешении ПАВ с водой и жидким стеклом образуются коллоидные сгустки, которые влияют на качество готового продукта при последующем смешении с сухими компонентами;
– требуется дополнительная операция – обработка органической кислотой, что дестабилизирует pH моющего средства.

Анализ известного уровня техники показывает, что для получения технических моющих (чистящих, обезжиривающих и т.п.) средств основной операцией является смешение компонентов, причем такое смешение осуществляется как последовательным смешением их, так и порознь отдельных компонентов, входящих в ее состав, при заданных соотношениях, температуре, с последующим смешением полученных частей композиции, при необходимости, с последующим введением отдушки (консерванта) и т.д. или специальной обработке.

Порядок осуществления технологического процесса получения заявляемого моющего средства зависит от конкретного состава целой композиции и отдельных ее частей.

Способ получения моющего средства заключается в следующей последовательности.

1. Полиэлектролит со склада сырья поступает на вибросито – 500 мкм, где происходит рассев порошка для выделения указанной фракции. Крупная фракция (более 500 мкм) возвращается в измельчитель и последующее фракционирование. Кондиционная фракция поступает в бункер, снабженный дозатором.

2. В биконический смеситель загружаются шары диаметром 20-25 мм в количестве 20% от рабочего объема смесителя.

3. Мелкая фракция полиэлектролита поступает в смеситель, куда одновременно из соответствующего бункера через дозатор загружается первая порция кальцинированой соды (50-55% от заданного количества) и смешивается вращением барабана в течение 15 мин. Затем в смеситель загружают вторую порцию кальцинированной соды (оставшееся количество) и продолжают перемешивание в течение 15 мин.

4. ПАВ хранятся на складе в бочках или бидонах при 40^oC. Учитывая склонность неонола к кристаллизации его перед смешением с ионогенными ПАВами устанавливают на специальное приспособление и перемешивают (усредняют). Затем в эту емкость в заданном соотношении подают анионо-активное ПАВ, например, алкилбензолсульфонатамин, и, если необходимо катионо-активное ПАВ, например, триэтаноламин или бисчетвертичное аммониевое основание и перемешивают в течение 20 мин.

5. В массу перемешанного порошка (кальцинированная сода+полиакрилат натрия) вливают или распыляют смесь ПАВов и перемешивают в течение 60 мин до получения однородной массы. Перемешивание ведут при нормальной температуре и давлении. Одновременно с перемешиванием вводят консервант – бензоат натрия.

6. Готовый продукт (150 мкм) выгружается из смесителя в тару, взвешивается и отправляется на склад. Он должен соответствовать требованиям ТУ 2381- 001 – 00205357 – 99.

Если в качестве активной составляющей, кроме кальцинированной соды используется триполифосфат натрия, тринатрийфосфат натрия и/или метасиликат натрия, то они поступают в смеситель из своего бункера через соответствующее дозирующее устройство. В этом случае осуществляется последовательное смешение сухих компонентов, а затем вводят суспензию смеси ПАВов. При использовании жидкого стекла не рекомендуется его смешение с неонолом или ионогенным ПАВ.

Для очистки поверхности от загрязнений применяют моющий раствор порошка с концентрацией 2,0-3,5% в зависимости от объекта очистки и рода загрязнения. Растворение порошка в воде производят при температуре воды 45-60^oC. Конкретизация концентрации оговаривается в конкретном технологическом процессе на область и способ применения водного раствора.

Для испытания моющего средства с различным содержанием компонентов были приготовлены металлические пластины из стали 3 и/или марки 12X18H10T, размер 30 х 30 мм на них наносились загрязнения из сырой нефти и оставляли на 7 суток. Пластины взвешивались до нанесения нефти и после нанесения загрязнения, а затем погружали их в емкость с раствором моющего средства и выдерживали их в растворе при постоянном перемешивании его в течение 20 мин. Во всех нижеприведенных опытах применялся 2,5%-ный раствор моющего средства. Затем пластины промывали водой, сушили и взвешивали.

Моющую способность (степень очистки) определяли по формуле

где P₀ – исходная масса образца, г;
P₁ – масса образца с загрязнением, г;
P₂ – масса образца после очистки, г.

Оставшуюся после отмывки эмульсию сливали в мерный цилиндр и оставляли до полного разделения органической и водной фаз. Время полного разделения фиксировалось и служило оценкой эмульгирующих свойств ТМС. Водную фазу отделяли путем фильтрации и использовали для повторной очистки загрязненных пластин, а фильтр взвешивали. По разнице измерений фильтра до и после фильтрации определяли количество выделявшейся нефти и определяли коагулирующую способность раствора (г/см²). Моющая способность вторично использованного состава практически не изменялась.

Для определения пенообразования каждого раствора 100 мл его помещали в закрытый сосуд и взбалтывали 20 раз, а затем фиксировали высоту пены.

Об антикоррозионной способности раствора судили по внешнему виду очищенных пластин – визуально.

Составы моющего средства, на основе которых приготовлялись моющие растворы и полученные результаты каждого опыта, сведены в таблицу.

В этой же таблице приведен пример с использованием моющего раствора той же концентрацией, приготовленного на основе моющего средства-прототипа (пример 11).

Анализ примеров, приведенных в таблице, показывает следующее.

Состав по примеру 1 не соответствует требованиям, предъявляемым к нему по моющей и деэмульгирующей способностям, а антикоррозионные свойства практически отсутствуют. Это объясняется малым количеством неионо- и ионогенного ПАВ.

Несмотря на некоторую коррекцию состава (пример 2), хотя результаты несколько лучше, чем в примере 1, но по моющей и деэмульгирующей способностям еще не совсем оптимальная и слабо выражены антикоррозионные свойства, т.е. также мало ПАВ, в первую очередь неонола.

В примере 3 состав не является оптимальным, т.к. пенообразовние несколько выше оптимального (9 см) и деэмульгирующая способность несколько выше верхнего допустимого предела 10 мин, в примере 12 мин.

В примере 4 только pH незначительно ниже оптимального, 10,3 вместо 10,5, a также из-за большого количества неонола и алкилбензолсульфонатамина уровень пены выше оптимального, что затрудняет работу технологического оборудования.

В примере 6 из-за большого количества неонола для стабилизации пенообразования пришлось ввести значительное количество триэтаноламина. В результате количество ПАВ превысило допустимое значение, а из-за недостатка активной составляющей снизились pH раствора и его моющая способность.

Из-за недостатка флокулянта (полиакрилата натрия) в составе по примеру 8 резко снизилась коагулирующая способность моющего средства.

Из результатов примера 9 видно, что превышение содержания полиакрилата натрия заданного диапазона приводит еще к более худшим последствиям. Из-за снижения моющей способности ухудшились коагуляционные свойства, pH раствора ниже оптимального (10,0, а необходимо не менее 10,5). Антикоррозионные свойства выражены слабо.

Из примера 10 видно, что превышение допустимого количества метасиликата натрия уменьшает насыпную плотность моющего средства увеличивает pH до 12,5 и слабо выражены коагуляционные и антикоррозионные свойства.

Результаты испытания раствора, приготовленного на основе состава-прототипа и той же концентрации, показывает, что он уступает всем остальным примерам, приведенным в таблице.

Это объясняется очень большим содержанием в моющем средстве метилсиликата натрия, что привело к отложению SiO₂ и резко ухудшились моющие и коагуляционные свойства из-за образования коллоидного раствора, очень высокий pH 14.

Результаты, полученные в примерах 7, 12, где составы являются наиболее оптимальными, являются наилучшими. Некоторое преимущество имеет пример 7, где в состав активной составляющей входят триполифосфат натрия и метасиликат натрия, а в примере 12 – только кальцинированная сода.

Результаты примера 5 соответствуют требованиям ТУ и заявляемого технического решения, но несколько уступают примерам 7, 12, видимо из-за большого количества неонола.

На основании проведенного анализа можно сделать однозначный вывод, что составы моющего средства, соответствующие заявляемому составу и отношению отдельных компонентов, обладают хорошими моющими, деэмульгирующими и коагулирующими свойствами, а также антикоррозионными свойствами, достаточными для хранения деталей и узлов без специального нанесения антикоррозионного покрытия: пассивация, гальванизация, фосфатирование и т.п.

В этом выражается преимущество заявляемого моющего средства перед известными ТМС. В настоящее время разработаны технические условия на моющее средство, изготовлены опытные партии, которые прошли испытания в различных отраслях промышленности.

Многочисленные испытания и опыт применения показали хорошую технологичность работы оборудования, значительное снижение энергоресурсов и трудозатрат, обеспечение экологической безопасности и улучшения условий труда обслуживающего персонала.

Формула изобретения

1. Моющее средство для очистки поверхности от органических загрязнений, содержащее неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), полиэлектролит и активную составляющую, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ионогенное ПАВ и соли бензойной кислоты, причем соотношение неионогенного и ионогенного ПАВ равно (2 – 8) : 1, при следующем соотношении компонентов моющего средства, мас.%:
Смесь неионо- и ионогенного ПАВ при указанном соотношении – 4 – 20
Полиэлектролит – 2 – 12
Соли бензойной кислоты, например бензоат натрия – 0,01 – 0,02
Активная составляющая – До 100
2. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве неионогенного ПАВ оно содержит неонол, или синтанол, или их смесь.

3. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве ионогенного ПАВ оно содержит катионо- и/или анионоактивные ПАВ.

4. Моющее средство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что в качестве анионоактивного ПАВ оно содержит соли алкилбензолсульфокислоты, например алкилбензолсульфонатамин или алкилбензолсульфонат натрия.

5. Моющее средство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что в качестве катионоактивного ПАВ оно содержит триэтаноламин или аммониевые основания с алкильными цепями алифатической структуры.

6. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит в качестве полиэлектролита соль щелочного металла или аммония полиакриловой кислоты, например полиакрилат натрия.

7. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве активной составляющей оно содержит по крайней мере одно натриевое соединение фосфорной, и/или углекислой, и/или другой минеральной кислоты или соли щелочного металла этих кислот.

8. Моющее средство по пп.1 и 7, отличающееся тем, что в качестве активной составляющей оно содержит кальцинированную соду и фосфаты при их соотношении (1 – 2,5) : 1.

9. Моющее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве активной составляющей оно содержит кальцинированную соду, фосфат натрия и метасиликат или жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триполифосфат или тринатрийфосфат – 20-30
Метасиликат натрия или жидкое стекло – 10-20
Кальцинированная сода – Oстальное
10. Способ получения моющего средства по п.1, включающий предварительную подготовку компонентов для смешения их в заданном соотношении в смесителях периодического действия в течение заданных времени и температуры, отличающийся тем, что перед дозированием неионогенного ПАВ его усредняют путем перемешивания при 20 – 40°С, затем смешивают с ионогенным ПАВ с последующим введением cмеси ПАВ на смешение с другими компонентами композиции в шаровой мельнице в течение 60 мин.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что компоненты активной составляющей моющего средства смешивают с полиэлектролитом в несколько стадий путем последовательной загрузки в смеситель заданной порции с периодичностью 15 – 20 мин.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что смесь ПАВов вводится в смеситель после окончания перемешивания активной составляющей с полиэлектролитом путем разбрызгивания или слива до получения заданного соотношения в композиции.

РИСУНКИ

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:

Общество с ограниченной ответственностью “Чистые технологии”

(73) Патентообладатель:

ООО Компания “Чистые технологии”

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 22.11.2005 № 21383

Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006