幾種表面活性劑對不同油污清洗能力的對比

王開泉

（中國日用化學研究院有限公司，山西 太原，030001）

前言

工業清洗涉及石油開采、加工、運輸、機械部件加工、食品加工等眾多領域，現階段工業清洗發展迅速，對清洗質量及環保的要求也越來越高。根據清洗基質表面性質的不同，可分為親水表面與親油表面。玻璃、金屬和石英砂表面為親水表面。高分子聚合物表面為親油表面，被油膜覆蓋的巖石表面也屬于親油表面。根據油污類型不同，可選擇不同清洗方法，主要包括堿洗、酸洗、有機溶劑凈洗和水基清洗等。其中，水基清洗劑以表面活性劑為主要活性組分，配合助劑完成去污過程，比單一的酸洗、堿洗和溶劑清洗更安全、有效。

按照清洗機理的不同，水基清洗劑可分為乳化型和剝油型。乳化型清洗劑主要靠表面活性劑的乳化作用將油分散在水中，清洗速度快，但洗后污水處理困難，清洗劑消耗量大，目前常用的水基清洗劑一般均為乳化型。剝油型表面活性劑靠表面活性劑對基質表面的潤濕反轉、對油污的滲透、分散等作用清洗油污，清洗劑用量低、洗后油水易分離，但清洗速度較乳化型慢，且不適用于噴淋清洗。

專利CN201511015962[1]公開了一種水基金屬清洗劑其主要成分為有機硅表面活性劑、椰子油脂肪酰二乙醇胺、椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯和無機磷酸鹽等，在常溫下對各種油脂有很強的溶解能力，可溶解重質油、老化變質油脂。該洗滌劑以有機硅表面活性劑為主，價格昂貴。專利CN201510717930[2]公開了一種多功能綠色水基清洗劑及制備方法，其主要成分包括辛癸基葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰子油二乙醇酰胺等，可有效去除植物油污漬、動物油污漬、適用于廚房器具、金屬工件的油污清潔。上述兩種清洗劑均通過乳化、增溶作用清洗油污，清洗劑用量大，洗后污水難處理。專利CN201110161242[3]公開了一種水基清洗劑，其由三聚磷酸鈉、磷酸氫二鈉、硼砂、對硝基苯甲酸、氫氧化鈉、表面活性劑、聚乙二醇、三乙醇胺、消泡劑和水以一定配比復配而成，去油污能力強，特別適用于全自動清洗和超聲波清洗。該清洗劑中含有大量磷酸鹽及磷酸酯鹽，會引起土壤、水體等富營養化，不利于環境保護。專利CN201410805355[4]公開了一種水基型原油污染場地表面清洗劑，該清洗劑含亞硝酸鈉，接觸工人手、足部皮膚可發生損害。

為便于觀察實驗現象，本文以親水基質玻璃表面為清洗對象，研究了幾種常用陰離子及非離子表面活性劑對大豆油、30號機油、孤東原油及潤滑脂的清洗效果。

1 實驗

1.1 試劑

直鏈烷基苯磺酸鈉（ LAS），活性物含量大于99%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES），活性物含量為70%，烯基磺酸鈉（AOS），活性物含量為35%，中輕化工股份有限公司；新型陰離子表面活性劑CY-2，自制，活性物含量為75%；仲辛醇聚氧乙烯醚（JFC），邢臺藍天精細化工股份有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（ AEO-9），中輕日化科技有限公司； 異十醇聚氧乙烯醚（1009），浙江凱德化工有限公司；醇醚糖苷（AEG-300），活性物含量為50%，自制；烷基糖苷（C1214APG），活性物含量為50%，上海發凱化工有限公司。

大豆油；30號機油；鈣基潤滑脂；孤東原油，采自勝利油田孤東采油廠，密度為0.8136g/cm3；石油醚為分析純；實驗用水為去離子水。

1.2 實驗方法

1.2.1 油樣準備

稱取50g孤東原油于100mL燒杯中， 加入20mL石油醚稀釋， 攪拌均勻，作為待清洗油樣備用。

由于大豆油顏色較淺，為便于觀察實驗現象，加入少量稀釋后的孤東原油加深油樣顏色。稱取50g大豆油，在其中滴加5滴孤東原油，搖勻，備用。

在30mL玻璃樣品瓶中加入0.1g油污樣品，并使其在瓶中鋪展，置于70℃水浴上方加熱8h，然后置于通風櫥中于室溫下老化16h，即得待清洗樣品。

1.2.2 洗油實驗

取10mL配制好的表面活性劑溶液，用玻璃棒引流至各玻璃瓶中，開始計時；同時拍照記錄溶液與油樣的初始狀態，觀察樣品瓶表面油膜的變化情況并拍照記錄。

2 結果與討論

2.1 不同表面活性劑對玻璃表面油污的清洗效果

圖1 幾種表面活性劑對玻璃表面大豆油的清洗效果

圖3 幾種表面活性劑對玻璃表面孤東原油的清洗效果

為了考察不同表面活性劑對不同油污的清洗效果，選取去離子水為空白對照組實驗，并選取了4種陰離子表面活性劑和5種非離子表面活性劑進行洗油實驗。幾種表面活性劑溶液的活性物質量濃度均為10g/L。 實驗結果如圖1～4所示。

圖2 幾種表面活性劑對玻璃表面30號機油的清洗效果

圖4 幾種表面活性劑對玻璃表面潤滑脂的清洗效果

圖1為不同表面活性劑對玻璃表面大豆油的清洗效果。AOS、LAS、C1214APG、AEG-300、AES水溶液加入樣品瓶后，水呈渾濁狀態，大豆油被乳化，乳化程度依次降低；而CY-2、JFC、AEO9、1009加入后水溶液澄清，未發生乳化現象，主要依靠表面活性劑對瓶壁的潤濕反轉及對油污的分散作用清洗瓶壁上的大豆油，為剝油型表面活性劑。靜態清洗時，乳化型表面活性劑的清洗效果優于剝油型表面活性劑，輕輕震蕩各樣品瓶發現乳化型清洗劑和剝油型清洗劑均可將瓶壁上的大豆油清洗干凈。

圖2為不同表面活性劑對玻璃表面30號機油的清洗效果。由圖可以看出，5～9號5種非離子表面活性劑對30號機油的清洗速度較陰離子表面活性劑快。LAS、JFC、C1214APG、AEG-300為乳化型清洗劑，AES、AOS、CY-2、AEO9、1009均為剝油型。

由圖1、圖2可以看出，大豆油及30號機油室溫下呈液態，且油品黏度低，因而較易清洗。僅加去離子水即有少量油自瓶底上浮至溶液表面，加各種表面活性劑溶液后均立即產生良好的清洗效果，無需長時間浸泡，輕輕震蕩即可將瓶壁上的油污清洗干凈。

圖3為不同表面活性劑對玻璃表面孤東原油的清洗效果。由圖3可以看出，異構醇醚1009清洗效果最好，AES次之；C1214APG對孤東原油的乳化作用最強，AEG-300次之。輕微震蕩后，AES溶液洗掉的原油在液面上方完全鋪展，油邊緣呈乳化狀態；AOS下層水溶液變為淡黃色。劇烈震蕩后，靜置1min，各溶液均可將原油分散，C1214APG乳化現象最明顯，溶液呈棕黃色，但底部有少量油未洗掉；AEG-300乳化能力次之，溶液呈棕黑色；AOS乳化能力再次；JFC、AEO-9、1009溶液有分層跡象，下部棕黃色，上部分黑色；LAS和AES以分散作用為主，也有微弱的乳化作用，水溶液呈淺黃色；CY-2完全不乳化，僅將油分散在水中，靜置后油、水即分離。

圖4為幾種表面活性劑對玻璃表面鈣基潤滑脂的清洗效果。由圖可以看出，室溫下，僅LAS及C1214APG可有效清洗玻璃表面的鈣基潤滑脂。結合圖1～3可以看出C1214APG對植物油及礦物油脂均具有良好的乳化效果。鈣基潤滑脂是用天然脂肪酸鈣皂稠化中等黏度的礦物潤滑油制成，但LAS對30號機油與孤東原油的乳化能力均不強，僅對鈣基潤滑脂的清洗效果遠超其他表面活性劑，這可能是由于以脂肪酸鈣稠化后的礦物油與玻璃的黏附作用增強，導致不易清洗，但LAS耐鈣性差，其水溶液與鈣基潤滑脂接觸后，烷基苯磺酸陰離子與游離出的鈣離子生成沉淀，破壞了天然脂肪酸鈣皂對礦物油的稠化作用，減弱了其與玻璃表面的作用力，從而易于清洗。

2.2 表面活性劑濃度對清洗效果的影響

對比圖5、圖6與圖1、圖2可以看出，當活性物濃度為1g/L時，幾種表面活性劑對玻璃表面的大豆油和30號機油的清洗清洗效果與濃度為10g/L時無明顯差異。

由圖7可以看出，降低表面活性劑濃度后，各樣品的靜態乳化能力明顯降低，以乳化作用為主的C1214APG和AEG-300的靜態清洗效果明顯變差，而以潤濕反轉、分散、剝離作用為主的幾種表面活性劑的靜態清洗能力無顯著下降。

由圖8可看出，當活性物濃度為1g/L時，C1214APG的清洗能力無明顯下降，而LAS的清洗效果變差。將LAS與C1214APG按不同比例復配發現，二者呈現負協同作用。

圖5 幾種表面活性劑對玻璃表面大豆油的清洗效果

圖6 幾種表面活性劑對玻璃表面30號機油的清洗效果

圖8 幾種表面活性劑對玻璃表面潤滑脂的清洗效果

2.3 超聲清洗的輔助作用

由于大豆油、30號機油靜態清洗即可獲得良好的效果，選取孤東原油為清洗對象，表面活性劑濃度為1g/L，將樣品置于超聲波清洗儀中清洗。由圖9可以看出，乳化型清洗劑C1214APG、AEG-300、JFC、AEO-9的清洗效果有顯著提高，其余樣品的清洗效果無明顯增強。

圖9 超聲波對表面活性劑對孤東原油清洗效果的影響

3 結論

(1) 玻璃表面上的大豆油及30號機油等低黏油較易清洗，多種表面活性劑在較寬的使用濃度范圍內均可達到良好的清洗效果。

(2) 新型陰離子表面活性劑CY-2在低濃度下剝油能力很強，對油污不乳化，僅將油分散在水中，油水易分離。

(3) C1214APG與AEG-300對多種油污有良好的乳化作用。

(4) 降低使用濃度，乳化型清洗劑的洗油能力明顯變差，剝油型清洗劑的洗油能力無顯著下降。

(5) 超聲波輔助清洗對乳化型清洗劑的增效作用強于剝油型。