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飛機(jī)廁所管道清洗劑研制分析

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飛機(jī)廁所管道清洗劑研制分析

摘要:文章介紹了符合美國(guó)飛機(jī)維修化學(xué)品和材料委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEAMS1454—2010飛機(jī)廁所管道的制備方法。選擇腐蝕性低,除水垢效果好的甲磺酸、丁二酸、乳酸總含量為10%的復(fù)合有機(jī)酸作為主要有效成分,十二烷基苯磺酸、氨基酸衍生物A、纖維素B組成復(fù)合緩蝕作為金屬保護(hù)劑,加上螯合劑、表面活性劑作為輔助清洗劑,能有效飛機(jī)廁所管道的水垢,不損傷飛機(jī)上的金屬和非金屬材料,有效替代國(guó)外同類產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞:飛機(jī)廁所管道清洗劑;有機(jī)酸;緩蝕劑

引言

民航客機(jī)廁所系統(tǒng),是由馬桶通過(guò)管道連接廢水箱構(gòu)成,成分有非金屬和金屬。非金屬主要是聚碳酸酯和硅橡膠、丁晴橡膠、氟橡膠構(gòu)成;金屬材料主要是鋁合金、鈦合金和不銹鋼構(gòu)成,管道主要是金屬,連接部分是用橡膠密封。飛機(jī)飛行過(guò)程中,隨著廁所使用的時(shí)間增加,管道中會(huì)慢慢產(chǎn)生水垢,水垢增厚,管道變窄,容易堵塞,影響排污。飛機(jī)每飛行數(shù)個(gè)月,需要清潔管道中的水垢,保持暢通[1]。由于飛機(jī)的特殊性,飛機(jī)上使用的清洗劑采用適航證制度,洗滌劑必須通過(guò)飛機(jī)上的金屬材料和非金屬材料安全測(cè)試,需要通過(guò)中國(guó)民航測(cè)試中心測(cè)試符合適航標(biāo)準(zhǔn)才能夠上飛機(jī)使用。目前飛機(jī)廁所管道清洗劑主要還是國(guó)外產(chǎn)品占主要市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)的占有量比較少,因此飛機(jī)廁所管道清洗劑的研制和產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的市場(chǎng)前景。按照中國(guó)民航航油航化適航審定中心規(guī)定,飛機(jī)廁所管道清洗劑需要符合美國(guó)飛機(jī)維修化學(xué)品和材料委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEAMS1454—2010《清洗/除垢復(fù)合飛機(jī)真空廁所系統(tǒng)》“Cleaning/ScaleRemovingCompoundAircraftVacuumToiletSystems”[2](如表1所示),才能用于飛機(jī)廁所管道清洗。從表1可見(jiàn),飛機(jī)廁所真空管道清洗劑要求對(duì)飛機(jī)上的金屬、橡膠塑料和涂料都沒(méi)有損傷,普通清潔劑是難以達(dá)到要求的。真空管道中水垢一般是鈣鎂的碳酸鹽為主,少量硅酸鹽,尿堿[3]。要清洗這些水垢,通常采取酸洗的方法,使碳酸鹽和酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生水溶性鹽,容易清除掉。但是鋁合金不耐酸也不耐堿,既要符合SAEAMS1454—2010的標(biāo)準(zhǔn)要求,又需要對(duì)水垢有較強(qiáng)的清洗能力,清洗水垢需要酸性,酸性強(qiáng)了對(duì)金屬和非金屬都有腐蝕不符合標(biāo)準(zhǔn)要求,如何解決這一對(duì)矛盾,是技術(shù)難點(diǎn)。

1酸的篩選

酸的作用是溶解水垢,常用的鹽酸和硫酸腐蝕性太大,不宜采用,一般采用有機(jī)酸,表2為常見(jiàn)有機(jī)酸對(duì)4049鋁合金的腐蝕數(shù)據(jù)。從表2可以看到,氨基磺酸腐蝕量偏大,不采用;甲磺酸是一種強(qiáng)酸,比硫酸鹽酸的酸性還強(qiáng),但是金屬腐蝕量和檸檬酸差不多,適當(dāng)采用甲磺酸增強(qiáng)清潔水垢的速度;丁二酸和乳酸酸性適中,有緩沖pH作用,除水垢效果好,同時(shí)有殺菌消毒效果,對(duì)于馬桶清有重要意義。因此,采用丁二酸、乳酸作用主要酸,復(fù)配甲磺酸增效,經(jīng)過(guò)試驗(yàn),飛機(jī)廁所管道清洗劑,總有機(jī)酸含量10%比較合適,過(guò)低清洗效果不佳,過(guò)高4049夾層腐蝕難以達(dá)標(biāo),因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)要求是原液測(cè)試。

2緩蝕劑的篩選

有機(jī)酸雖然對(duì)鋁合金浸泡腐蝕性低,但是不加緩蝕劑,4049鋁合金夾層腐蝕(38℃干濕交替168h)試驗(yàn),出現(xiàn)大面積腐蝕。因此,選擇合適的緩蝕劑進(jìn)一步降低對(duì)鋁合金的腐蝕是技術(shù)關(guān)鍵,通常一種緩蝕劑難以達(dá)到技術(shù)要求。常用的酸洗緩蝕劑有氨基酸類、咪唑啉類,苯丙三氮唑、六亞甲基四胺。通過(guò)篩選,我們使用添加三種緩蝕劑復(fù)配通過(guò)了SAEAMS1454—2010中對(duì)4049鋁合金、鈦合金和304不銹鋼全浸腐蝕和夾層腐蝕的要求:十二烷基苯磺酸0.3%;氨基酸衍生物A0.3%;纖維素B0.1%。表3:基礎(chǔ)配方是甲磺酸3%、丁二酸4%、乳酸3%、水余量,表3是分別在基礎(chǔ)配方中加入不同的緩蝕劑對(duì)各種金屬全浸腐蝕和夾層腐蝕的數(shù)據(jù)。從表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到,配方1單獨(dú)添十二烷基苯磺酸0.7%;配方2單獨(dú)添加氨基酸A0.7%;配方3單獨(dú)添加纖維素B0.7%;4049鋁合金、鈦合金和304不銹鋼腐蝕都不同程度降低,特別是氨基酸衍生物A比較明顯,但是鋁合金4049的夾層腐蝕不能達(dá)到0級(jí)水平,配方4緩蝕劑組成:十二烷基苯磺酸0.3%、氨基酸衍生物A0.3%、纖維素B0.1%,緩蝕劑總量還是0.7%,三種金屬腐蝕性大大低于單獨(dú)添加0.7%的水平,可以符合SAEAMS1454—2010中的金屬腐蝕性的要求,十二烷基苯磺酸、氨基酸衍生物A和纖維素B協(xié)同作用明顯。

3清洗助劑的選擇

飛機(jī)廁所管道清洗劑除了有機(jī)酸和緩蝕劑的選擇,還需要加一些清洗助劑:(1)適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┛梢詽B透濕潤(rùn)水垢,促進(jìn)水垢的軟化溶解,使用生物降解性能好,濕潤(rùn)能力強(qiáng)的異構(gòu)醇聚氧乙烯醚非離子比較合適[4];(2)有機(jī)酸的硅酸鹽水垢清洗性能差,還需要加適當(dāng)螯合劑增加對(duì)硅酸鹽水垢的清除,經(jīng)過(guò)篩選,添加1%~2%的HEDP,對(duì)硅酸鈣硅酸鎂的清洗能力最好;(3)適當(dāng)?shù)酿ざ仁潜仨毜?,增加清洗劑?duì)V型管道和垂直真空管道的停留時(shí)間,需要添加耐酸性的高分子增稠劑,經(jīng)過(guò)篩選,漢生膠對(duì)酸性黏度穩(wěn)定,添加0.5%左右合適;(4)因?yàn)镾AEAMS1454—2010有技術(shù)要求對(duì)橡膠和塑料的30d浸泡體積膨脹率不能超過(guò)10%,經(jīng)過(guò)篩選,添加橡膠塑料溶脹抑制劑C達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求;(5)此外,為了增加產(chǎn)品檔次,飛機(jī)廁所管道清洗劑還需要加一點(diǎn)除異味劑中和衛(wèi)生間臭味,添加0.5%~1%的柏木油有明顯的中和異味效果。

4清洗效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)配方篩選,得到的飛機(jī)廁所管道清洗劑配方是:甲磺酸3%、丁二酸4%、乳酸3%、復(fù)合緩蝕劑0.7%、螯合劑2%、非離子表面活性劑2%、漢生膠0.5%、橡膠溶脹抑制劑C5%、柏木油0.5%,去離子水余量。上述配方經(jīng)過(guò)測(cè)試符合SAEAMS1454中的全部指標(biāo)要求。我們選擇了市場(chǎng)占有率最高的某進(jìn)口產(chǎn)品GL作為對(duì)比:選取直徑4~5mm的碳酸鈣石塊,浸泡在清洗劑中,浸泡1h后的失重率,上述配方對(duì)碳酸鈣的清除率是31.2%,進(jìn)口產(chǎn)品GL對(duì)碳酸鈣的清除率是31.8%,兩者基本相當(dāng),沒(méi)有顯著差異,但是國(guó)產(chǎn)化后成本大大降低。長(zhǎng)期使用效果:每天在飛機(jī)停飛時(shí),往馬桶倒入100mL上述清洗劑,按下沖水鍵,第二天繼續(xù)使用馬桶,連續(xù)使用3個(gè)月,用內(nèi)窺鏡檢測(cè)廁所管道內(nèi)壁,表面光滑可以見(jiàn)到金屬,無(wú)腐蝕點(diǎn),對(duì)照未使用的馬桶,管道內(nèi)有一層比較厚的水垢層。

5結(jié)語(yǔ)

飛機(jī)廁所管道清洗劑研制關(guān)鍵在于有機(jī)酸和緩蝕劑的使用,有機(jī)酸的選用要在使用效果和腐蝕性均衡考慮,緩蝕劑要能夠有效保障4049鋁合金、鈦合金、304不銹鋼的不被酸腐蝕,一種緩蝕劑不能達(dá)到效果時(shí)候,要考慮兩種或者多種緩蝕劑的復(fù)配使用,以達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)。另外,輔助清潔劑也是重要的,表面活性劑和螯合劑的加入有利于促進(jìn)水垢溶劑和清除,適當(dāng)?shù)酿ざ纫彩潜匾摹?/p>

參考文獻(xiàn):

[1]Beijing,Yadilite,Aviation,等.廁所污水管路清洗劑[J].航空維修與工程,2018,319(01):14.

[2]US-SAE.清洗/除垢復(fù)合飛機(jī)真空廁所系統(tǒng):SAEAMS1454—2010[S].US:SAE,2010.

[3]葉曉玫,鄭曼英.復(fù)合型公共廁所清洗劑的研制和應(yīng)用[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2002,10(3):120-122.

[4]劉程.表面活性劑應(yīng)用大全[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,1992.

作者:鐘志威 單位:廣東潤(rùn)和新材料科技有限公司