МОЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
WASHING COMPOSITION FOR PURIFICATION OF SURFACES OF VARIOUS SOLID BODIES

Изобретение относится к производственным процессам, где применяются моющие вещества с чистящими свойствами: для устранения копоти, грязи, белковых жиро-, солеотложений на рабочих поверхностях в пищевой, текстильной, автомобильной отраслях, в области медицины и ветеринарии, удаление консервационных маслосмазочных компонентов в нефтеперерабатывающей, авиа- и машиностроительной промышленностях, солеотложений различного типа в области химии.
Известно моющее средство для очистки металлических поверхностей, содержащее неионогенное и/или анионное поверхностно-активное вещество, комплексообразователь и активатор моющего действия при соотношении (0,41-1,09):(0,11-0,40):(1) [RU 2200188 от 2000.10.09]. В качестве анионного ПАВ используется алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилфосфаты, жирные спирты с добавлением этиленоксида и пропиленоксида, смачиватели. В качестве активатора моющего действия используют соединения из ряда бораты, силикаты, карбонаты щелочных металлов.
Недостатками известного моющего средства являются ограниченность применения - только для очистки металлических поверхностей, недостаточная моющая способность для высокомолекулярных консервационных масел и смазок, а также малая возможность повторного использования растворов, что требует их полной замены.
Известно моющее средство для очистки металлической поверхности [Патент РФ №2291894, 07.06.2005], содержащее гидроксид натрия, карбонат натрия, метасиликат натрия, триполифосфат натрия, оксиэтилированный монононилфенол на основе тримеров пропилена с 9-12 молями окиси этилена и флокулянт в количестве 0,1-2,0 % мас. Флокулянт представляет собой полимер проп-2-енамида с N,N,N-триметил-3-[(1-оксо-2-пропенамино)-пропанаминий хлоридом].
Недостатком этого моющего средства является использование неорганического компонента неиногенного ПАВ (с изменениями по количеству в составе, что и выше в перечисленных изобретениях) и флокулянта, который относится к катионным полимерам. Катионные продукты обладают в большей степени бактерицидным действием, чем моющим, и применяются в большинстве случаев в качестве бактерицидных средств (Краткая химическая энциклопедия «Советская энциклопедия», М., 1964, стр.335; химическая энциклопедия, «Большая Российская энциклопедия», М., 1992, стр.1166). Оксиэтилированный мононилфенол на основе тримеров пропилена с 9-12 молями окиси этилена является канцерогенным веществом, кроме того, при попадании в окружающую среду может накапливаться в почве, водоемах и влиять на флору и фауну, вызывать гибель рыб, нарушать кислородный обмен в водоемах и отрицательно влиять на растительность в приближенных районах.
Наиболее близким по технической сущности техническим решением является моющее средство для очистки металлической поверхности [Патент РФ №2134719, 08.01.1998], содержащее неорганические компоненты, г/л: 6,44-11,04 гидрооксида натрия; 1,26-2,16 триполифосфата натрия; 5,74-9,84 кальцинированной соды; 0,42-0,72 метасиликата натрия; 0,084-0,144 оксиэтилированного моноалкил фенола на основе триммеров пропилена, содержащего в молекуле 12 молей оксиэтилена; 0,056-0,096 оксиэтилироваанного моноалкилфенола на основе тримеров пропилена, содержащего в молекуле 9 молей оксиэтилена; и воду до одного литра.
Недостатками моющего средства согласно данному изобретению являются как недостаточная моющая способность для высокомолекулярных консервационных масел и смазок, так и малая возможность повторного использования растворов, что требует их полной замены. Кроме того, они предназначены для очистки металлических поверхностей. Используемый в данном моющем средстве оксиэтилированный мононилфенол на основе тримеров пропилена с 9-12 молями окиси этилена является канцерогенным веществом, не безопасен для окружающей среды (при попадании в окружающую среду может накапливаться в почве, водоемах и влиять на флору и фауну, вызывать гибель рыб, нарушать кислородный обмен в водоемах и отрицательно влиять на растительность в прибрежных районах).
Целью настоящего изобретения является расширение сфер применения моющих композиций для различных разнородных твердых поверхностей, повышение моющей способности, возможности регенерации и повторного использования, а также повышение экологической безопасности при использовании данной моющей композиции.
Предлагаемая новая моющая композиция содержит пятиводный метасиликат натрия, триполифосфат натрия, гидроксид натрия, карбонат натрия, в качестве ПАВ используется кокамидопропилдиметиламина оксид и анионный аддукт проп-2-енамида с проп-2-еноатом натрия в количестве 0,07-2,5 мас.%, Общий состав моющей композиции в пересчете на сухой остаток следующий:
Метасиликат натрия 5-водный
21,5-29,92%
Карбонат натрия
20,0-21,0%
Гидроксид натрия
25,0-35,0%
Триполифосфат натрия
12,0-20,0%
Кокамидопропилдиметиламина оксид
2,0-12,0%
Аддукт проп-2-енамида с проп-2-енатом натрия
0,07-2,5%
В данной композиции вместо катионного продукта оксоэтилированного мононилфенола на основе тримеров пропилена, содержащих 9-12 молей оксиэтилена и катионного полимера проп-2-енамида с N,N,N-триметил-3-[(1 оксо-2-пропенамино)-пропанаминийхлорида], используется высокоактивный полиэлектролит - аддукт проп-2-еналида с пром-2-еонатом натрия в количестве 0,07-2,5 мас.%. Использование в композиции меньшего (0,07% масс.) количества полиэлектролита не дает высокого моющего эффекта, использование большего, чем 2,5 % мас. количества становится экономически нецелесообразно.
Применение данного аддукта дает полное и четкое разделение по высоте растворимого продукта раствора и грязи и позволяет проводить декантацию раствора с отделением его от некондиционного (грязного, ненужного) продукта с последующим его удалением на утилизацию, при этом рабочий раствор возвращается в цикл, увеличивая общее время его работы. По физическим свойствам анионный компонент обладает меньшим насыпным весом и динамической вязкостью, чем катионный. Мы полагаем, меньший насыпной вес повышает массообмен в системе твердое тело-твердое тело, а малая динамическая вязкость увеличивает межфазную поверхность в системе жидкость-твердое тело. В качестве ПАВ предлагается кокамидопропилдиметиламина оксид. Соотношение компонентов оптимальной моющей композиции в пересчете на раствор (1,2-1,5 мас.% водный), мас.%:
Метасиликат натрия пятиводный
19,7
Гидроксид натрия
20,7
Триполифосфат
19,4
Карбонат натрия
21,2
Кокамидпропилдиметиламина оксид
1,8
Аддукт проп-2-енамида-2-енатом натрия
1,5
Остальное вода
До 100
Ниже следующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но не ограничивают его.
Пример 1.
3
В реактор-смеситель, снабженный ленточно-лопастным транспортером, загружают 157,6 кг пятиводного метасиликата натрия при перемешивании 89,8 кг триполифосфата натрия, 157 кг гидроксида натрия, 118 кг карбоната натрия, 37,3 кг кокамидопропилдиметиламина оксид (ПАВ), 98,5 кг водЫ и 2,2 кг полиэлектролита. После перемешивания в течение 5 минут реакционную массу выгружают в моечную машину (ванну с циркуляцией реакционной смеси по контуру с помощью центробежного насоса типа ЦНГ), вместительностью 3,2 м. В моечную машину помещают трубы с Первоуральского трубного завода с консервированными маслосмазочными материалами. Результаты приведены в табл.1.
Пример 2.
В реактор-смеситель загружают 152 кг пятиводного метасиликата натрия, 101 кг триполифосфата натрия, 169 кг гидроксида натрия, 112 кг карбоната натрия, 27 кг ПАВ, 98 кг воды и 1 кг полиэлектролита. После перемешивания содержимое реактора загружают и отправляют в моечную машину. Результаты сведены в табл.1.
Пример 3.
В реактор-смеситель загружают 142 кг пятиводного метасиликата натрия, 68 кг триполифосфата натрия, 187 кг гидроксида натрия, 118 кг карбоната натрия, 45 кг ПАВ, 7 кг полиэлектролита, перемешивают и после перемешивания отправляют в моечную машину. Данные результаты представлены в таблице 1.
Пример 4.
В реактор-смеситель загружают 165,6 кг пятиводного метасиликата натрия, 70 кг триполифосфата натрия, 142,8 кг гидроксида натрия, 114 кг карбоната натрия, 68,6 кг ПАВ, 10 кг электролита и 89 кг воды. Перемешивают и после перемешивания отправляют в моечную машину. Данные результаты представлены в таблице 1.
Пример 5.
В реактор-смеситель загружают 128 кг пятиводного метасиликата натрия, 114,8 кг триполифосфата натрия, 177,7 кг гидроксида натрия, 114 кг карбоната натрия, 26 кг ПАВ, 12 кг электролита и 88 кг воды. Перемешивают и реакционную массу отправляют в моечную машину. Данные результаты представлены в таблице 1.
Пример 6.
В реактор-смеситель загружают 143 кг пятиводного метасиликата натрия, 86 кг триполифосфата натрия, 190 кг гидроксида натрия, 121 кг карбоната натрия, 20,8 кг ПАВ, 14 кг полиэлектролита и 86 кг воды. Содержимое реактора после перемешивания отправляют в моечную машину. Данные сведены в табл.1.
Пример 7.
В реактор-смеситель загружают 132 кг пятиводного метасиликата натрия, 100 кг триполифосфата натрия, 157 кг гидроксида натрия, 114,8 кг карбоната натрия, 56,6 кг ПАВ, 0,46 кг полиэлектролита и 86 кг воды. Содержимое реактора после перемешивания отправляют в моечную машину. Данные сведены в табл.1.
Пример 8.
В реактор-смеситель загружают 163 кг пятиводного метасиликата натрия, 78,6 кг триполифосфата натрия, 162,8 кг гидроксида натрия, 117 кг карбоната натрия, 39,6 кг ПАВ, 0,55 кг полиэлектролита и 86 кг воды. Содержимое реактора после перемешивания отправляют в моечную машину. Данные сведены в табл.1.
Отмывка от маслосмазочных материалов с Первоуральского трубного завода проводились в ОАО «Сургутнефтегаз».
Данные результатов приведенных выше примеров в табл.1.
Таблица 1
№№ примера п/п
Объем моечной машины, м<sup>3</sup>
Концентрация раствора, масс.%.
Температура раствора в машине, °С
Число загруженных труб, шт.
Время отмывки, мин
Общее время работы раствора до его полной замены, час
1
3,2
1,5
70/60
14
12
98
2
3,2
1,5
70/60
14
11
95
3
3,2
1,5
70/60
14
11
96
4
3,2
1,5
70/60
14
11
96
5
3,2
1,5
70/60
14
11
98
6
3,2
1,5
70/60
14
10,5
98
7
3,2
1,5
70/60
14
13
97
8
3,2
1,5
70/60
14
11
96
прототип
7,6
1,8
70
12
15-20
40-82
Из анализа результатов видно, что предлагаемое изобретение превосходит прототип, т.е. использование катионного продукта по моющей способности в 1,36-1,82 раза и общее время работы моющего средства в 1,15-1,20 раза. Оптимальное количество полиэлектролита = 0,07-2,5 масс.%.
На ОАО «Галополимер» проведены работы по определению моющей способности анионного аддукта с прототипом для сравнения моющих свойств. Испытания проводились по отмывке шлама из полиэтиленовых труб на канализации смеси плавиковой, соляной кислот, солей фтористого и хлористого натрия. Испытания проводились методом окунания в замкнутой системе. Для испытаний были приготовлены растворы анионной моющей композиции с концентрацией 8 г/л и катионного моющего средства с концентрацией 10 г/л. Промывка полиэтиленовых труб методом окунания при перемешивании сжатым воздухом производилась в течение 10 мин. При температуре анионного состава 40-45°С, катионного (прототипа) при температуре 60-65°С. Чистота поверхности определялась весовым методом. Результаты испытаний сведены в таблицу 2.
Таблица 2
№ п/п
Наименование показателей
Композиция анионная
Композиция катионная
1
Внешний вид
Прозрачный жидкий
Прозрачный жидкий
2
Концентрация, г/л
8
10
3
РН
12,7
12,7
4
Метод промывки
Окунание при перемешивании
Окунание при перемешивании
5
Температура промывки
40-45
60-65
6
Чистота поверхности, млг/см
0,002
0,005
Перемешивание производилось барботированием сухим воздухом под слой жидкости. Испытания показали, что анионная моющая композиция обладает лучшей моющей способностью по сравнению с катионным моющим средством.
Также на ОАО «Галополимер» проводились испытания фильтров из полипропилена с трубопроводов жидкого фтористого водорода для очистки от механических примесей (ржавчины, окалины, продуктов окисления и т.д.) пред подачей его в реактор. Испытания проводились в замкнутой системе при перемешивании сжатым азотом. Данные по очистке фильтров по методике ВНИИПКНефтехим (методом отпечатков) сведены в таблицу 3.
Таблица 3
№ п/п
Испытуемый состав
Концентрация
Внешний вид фильтра
1
Анионная композиция
3 г/л
1 фильтр -6 рыжих пятен ø<1 мм 5 рыжих пятен ø>1 мм2 фильтр -1 рыжее пятно ø <1 мм 5 рыжих пятен ø>1 мм
2
Анионная композиция
5 г/л
1 фильтр -3 рыжих пятна ø<1 мм 1 рыжее пятно ø>1 мм2 фильтр - 2 рыжих пятна ø<1 мм 5 рыжих пятен ø>1 мм
3
Анионная композиция
7 г/л
На двух фильтрах по 3 рыжих ø >1 мм
4
Анионная композиция
10 г/л
Отсутствие поражений
5
Катионная композиция
10 г/л
1 фильтр - 4 рыжих пятна ø>1 мм2 фильтр - 6 рыжих пятен ø>1 мм
6
Катионная композиция
20 г/л
Отсутствие поражений
Из таблицы видно, что моющая способность у анионной композиции выше, чем у катионной.
Таким образом, предлагаемая композиция по своей моющей способности превосходит известные. Соотношение компонентов оптимальной моющей композиции в пересчете на раствор (1,2-1,5 мас.% водный), мас.%:
Метасиликат натрия пятиводный
19,7
Гидроксид натрия
20,7
Триполифосфат
19,4
Карбонат натрия
21,2
Кокамидпропилдиметиламина оксид
1,8
Аддукт проп-2-енамида-2-енатом натрия
1,5
Остальное вода
До 100