船用水基型快速分离清洗剂研究

1 船用清洗剂的分类及特点

1.1 溶剂型清洗剂

溶剂型清洗剂主要以有机溶剂为主体，如烃类、卤代烃、醇、醚等。这类清洗剂具有较强的溶解能力，可快速溶解油污，清洗效果显著。例如，三氯乙烯、四氯化碳等卤代烃清洗剂对油脂类污垢的溶解能力极强，曾广泛应用于船舶清洗领域。然而，溶剂型清洗剂存在诸多弊端。其挥发性强，会向大气中排放大量的 VOCs，造成臭氧层破坏，加剧温室效应。也是光化学烟雾重要前驱体，严重污染环境。且易燃易爆，在储存、运输和使用过程中存在较大安全风险。毒性大，长期接触会对人体神经系统、呼吸系统等造成损害。

1.2 半水基型清洗剂

半水基型清洗剂是介于溶剂型和水基型之间的一种清洗剂，通常由有机溶剂、水、表面活性剂及其他助剂组成。它结合了溶剂型清洗剂的强溶解性和水基型清洗剂的部分环保特性。挥发性相对溶剂型有所降低，对环境的污染程度也有所减轻。但是，其仍然含有一定量的有机溶剂，在环保和安全方面仍存在一定的隐患。且半水基型清洗剂的配方较为复杂，成本相对较高，实际应用受限。

1.3 水基型清洗剂

水基型清洗剂以水为主要溶剂，添加表面活性剂、助剂、缓蚀剂等成分。表面活性剂能够降低水的表面张力，更好地润湿船舶表面的污垢，增强清洗剂的渗透和乳化能力；助剂可以调节清洗剂的酸碱度、硬度等，提高清洗效果；缓蚀剂则可以保护船体或船舱的各种金属材料免遭腐蚀。

2 船用水基型快速分离清洗剂的配方设计

2.1 主要成分的选择

2.1.1 表面活性剂

表面活性剂的选择对水基型清洗剂性能至关重要。阴离子表面活性剂SDBS 去污、乳化能力强，水溶性好，pH 值适应范围广；非离子表面活性剂AEO-9 润湿、增溶性能优良，与SDBS 协同可增强油污渗透能力；两性离子表面活性剂CAB 泡沫稳定、性质温和，与阴离子、非离子表面活性剂相容性好。经复配实验，确定SDBS、AEO-9、CAB 质量比为3:2:1 时，清洗剂去污能力最强。

2.1.2 助剂

螯合剂选用乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na），能有效螯合水中金属离子，提高清洗剂稳定性。实验表明，添加 0.5%-1% 的 EDTA-2Na，可使清洗剂在高硬度水中去污率稳定，增强对铁锈的去除能力。碱性助剂选用碳酸钠，调节 pH 值至 8-10，既利于表面活性剂发挥作用，又避免对船舶材料过度腐蚀。

2.1.3 溶剂

水是水基型清洗剂主要溶剂，选用去离子水，避免杂质离子影响清洗剂性能，提高稳定性。助溶剂丙二醇与水和表面活性剂相互作用，增强油污渗透、溶解能力，改善低温流动性。

2.1.4 缓蚀剂

为防止水基清洗剂对船舶金属材料腐蚀，需有针对性的添加缓蚀剂。本实验选择苯并三氮唑、钼酸钠、硅酸钠等缓蚀剂。通过协同作用，在金属表面形成致密保护膜，抑制金属腐蚀。可有效防护碳钢、黄铜、铸铁、铸铝等金属材料。选用的缓蚀剂绿色环保且不影响清洗剂其他性能。

经腐蚀试验确定缓蚀剂的添加量为苯并三氮唑 、钼酸钠 0.2%-0.5%. 、硅酸钠 0.3‰

2.2 配方优化实验

采用正交试验法对清洗剂配方进行优化。以去污率、油水分离时间、对船舶材料腐蚀性为评价指标，选取表面活性剂（SDBS、AEO-9、CAB）配比、助剂（EDTA-2Na、碳酸钠、聚醚改性有机硅消泡剂、丙二醇）用量、缓蚀剂（苯并三氮唑、钼酸钠、硅酸钠）用量为影响因素，设计正交试验方案。通过对试验结果的极差分析和方差分析，确定各因素对评价指标的影响主次顺序，得到优化后的清洗剂配方为： :3% SDBS、 2% AEO-9、 1% CAB、

0.8% EDTA-2Na、 3% 碳酸钠、 0.1% 消泡剂、 0.1% 苯并三氮唑、 0.5% 钼酸钠、0.4% 硅酸钠、 3% 丙二醇、余量去离子水。

3 船用水基型快速分离清洗剂的制备工艺

3.1 原材料的预处理

去离子水经 RO 反渗透膜过滤，去除钙、镁等离子及微小颗粒杂质。固体类表面活性剂、助剂、缓蚀剂等原料在 50–60^∘C 烘箱中干燥至恒重，粉碎过100 目筛，使其粒度均匀，利于后续溶解均匀。

3.2 混合工艺

先将消泡剂用一定量去离子水预溶，计入总水量。将计量好的去离子水加入带搅拌装置的反应釜中，开启搅拌，转速控制在 300-500r/min. 。加入碳酸钠调节水溶液至微碱性，搅拌 5-lomin ，再依次加入苯并三氮唑、钼酸钠、硅酸钠等固体缓蚀剂，每种物料搅拌 10-15min ，再加入 EDTA-2Na螯合剂搅拌 5-10min ，然后加入丙二醇搅拌 10-15min ，加入预溶的消泡剂，最后依次加入SDBS、AEO-9、CAB 表面活性剂，每种物料搅拌 5-l0min 。经100 目滤网过滤应得到澄清透明溶液。

4 船用水基型快速分离清洗剂的性能测试

4.1 去污性能测试

采用重量法测试去污性能。选取船舶常见污垢，如发动机油污、甲板油污等，均匀涂抹在标准试片上，烘干称重。将试片浸泡在清洗剂溶液中，在一定温度和时间下进行清洗，取出后用去离子水冲洗，烘干再次称重。根据公式计算去污率：去污率 (%)=( （清洗前污垢质量-清洗后残留污垢质量）/清洗前污垢质量× 100‰ 。结果表明，优化后的清洗剂对发动机油污、甲板油污去污率分别达 95% 、 90% 以上，明显优于市场上现有水基型清洗剂。

4.2 油水分离性能测试

取 100mL 清洗后乳化液转移至 100mL 具塞量筒中，静置观察油水分离情况。记录油水完全分离所需时间，测量分离后水相中的含油量。实验结果显示，清洗后乳化液在 30min 内油水基本分离，分离后水相中含油量低于 50mg/L ，满足环保排放要求，油水分离性能显著优于现有水基型清洗剂。

4.3 对船舶材料的腐蚀性测试

选取碳钢、铸铁、铸铝、黄铜船舶常用金属材料标准试片。将试片完全浸泡在清洗剂溶液中，在 70^∘C 下放置，试验期有色金属 2h、黑色金属4h。结果表明，试验后四种金属的外观依旧呈金属光泽，无腐蚀、变色现象。试验前后试片质量变化值均小于 1.5mg ，符合 JB/T 4323-2019 水基金属清洗剂标准对腐蚀性的要求。

4.4 稳定性测试

主要考察高温、低温及硬水条件下清洗剂的稳定性。其中，高温及低温试验将 100mL 清洗剂样品分别装入 200mL 锥形瓶中密封，分别置于 60℃烘箱和- .18^∘C 冰箱中，存放 12h 。取出后恢复至室温观察清洗剂外观是否有分层、沉淀、结晶等现象。硬水试验将清洗剂与当地市政自来水按任意比混合，观察混合液是否有发白、絮状物等现象。结果显示，样品在高温及低温条件下，外观无明显变化，无分层、沉淀、洁净现象。硬水试验结果混合液无发白、絮状物现象。各项性能指标稳定，表明该清洗剂具有良好的稳定性。

结论

本研究制备了一种高性能船用水基型快速分离清洗剂，性能测试结果充分证明，该清洗剂对船舶油污清洗能力强，可实现油水快速分离，且对船舶常见金属材料均无不良影响，不会造成船体或设备腐蚀，完全满足船舶清洗及环保需求。

参考文献：

[1] 孙红日, 林国辉. 超声波清洗原理与工艺分析[J]. 电子工艺技术,2001,22(2):77-78.

[2]王立伟,杨坤,苟建仁,等.超声波清洗技术在管道压缩机大修中的应用[J].石化技术,2023,30(6):253-255.