杜 瑋 伊鐘毓 賈恒瓊 魏 瞾 吳邵亮 韓志強(qiáng) 相若函 劉智平 梁浚毅

（1. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司金屬及化學(xué)研究所, 北京, 100081；2. 柳州貝麗嘉涂料有限公司，廣西柳州，545000）

隨著我國(guó)高鐵事業(yè)的迅猛發(fā)展，如何經(jīng)濟(jì)有效地解決清洗防護(hù)問(wèn)題迫在眉睫。截至目前，我國(guó)高鐵運(yùn)行總里程達(dá)3.5萬(wàn)公里，居世界首位。高鐵事業(yè)的迅猛發(fā)展給人們帶來(lái)高效、便捷的出行體驗(yàn)，隨之而來(lái)也伴隨了諸多問(wèn)題。過(guò)去，我國(guó)大鐵運(yùn)行列車(chē)都是采用直排式排污方法，但這類(lèi)排污方式不僅不利于行車(chē)美觀，也嚴(yán)重影響了環(huán)境衛(wèi)生[1-2]。近十幾年，我國(guó)對(duì)環(huán)保事業(yè)高度重視，開(kāi)通高鐵后，高速鐵路動(dòng)車(chē)組排污系統(tǒng)全部更換為集便器蓄污，統(tǒng)一收集后集中處理[3-4]。因此，如何高效地清洗高鐵集便器蓄污池問(wèn)題迫在眉睫。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 集便器清洗劑的洗凈力測(cè)試

集便器內(nèi)部污物由尿堿、排泄物殘?jiān)吧倭坑椭M成，雖然垢類(lèi)污物占絕大部分，但集便器清洗劑也同樣需要一定的除油能力，以保證清洗劑的清洗效果。由于目前沒(méi)有針對(duì)動(dòng)車(chē)組集便器清洗劑的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，洗凈力的檢測(cè)方法參照Q/CR 468－2015《動(dòng)車(chē)組外表面清洗劑》進(jìn)行。

1.2 集便器清洗劑的腐蝕性測(cè)試

由于集便器內(nèi)部封閉，一些腐蝕等問(wèn)題難以被發(fā)現(xiàn)，且集便器損害會(huì)有污物泄露，對(duì)工作人員的修理造成不便，同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染。所以金屬腐蝕性作為清洗劑的一個(gè)核心指標(biāo)，必須控制在適宜的范圍內(nèi)。目前，并沒(méi)有針對(duì)動(dòng)車(chē)組集便器清洗劑腐蝕性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以實(shí)驗(yàn)參照Q/CR 468－2015進(jìn)行。

1.3 集便器清洗劑的溶垢能力測(cè)試

由于集便器內(nèi)部的主要污物是垢類(lèi)污漬，所以集便器清洗劑的溶垢能力直接反映了其清洗能力。目前沒(méi)有針對(duì)集便器清洗劑的除垢標(biāo)準(zhǔn)，所以實(shí)驗(yàn)參照QB/T 4313－2012《食品工具和工業(yè)設(shè)備用酸性清洗劑》進(jìn)行。

1.4 集便器清洗劑的COD測(cè)試

集便器清洗劑在考慮清洗性能的同時(shí)，也要關(guān)注清洗劑的環(huán)保性能，具有特定代表性的指標(biāo)就是COD（化學(xué)需氧量），它可以反映水中被還原性物質(zhì)污染的程度。該指標(biāo)也作為有機(jī)物相對(duì)含量的綜合指標(biāo)之一。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)水質(zhì)分析儀，采用消解法測(cè)試樣品的COD數(shù)值，與市場(chǎng)上的樣品進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果及分析

2.1 集便器清洗劑的洗凈力

為了更好地對(duì)比不同產(chǎn)品之間的油污洗凈力，我們從市場(chǎng)上收集了4種清洗劑產(chǎn)品，命名為競(jìng)品1、競(jìng)品2、競(jìng)品3、競(jìng)品4，本產(chǎn)品命名為自研產(chǎn)品。參照Q/CR 469－2015實(shí)驗(yàn)方法，分別對(duì)5種產(chǎn)品進(jìn)行洗凈力測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，自研產(chǎn)品和競(jìng)品1清洗效果較為明顯，而競(jìng)品2、競(jìng)品3、競(jìng)品4的洗凈力很低，如圖1、圖2所示。油污的清洗劑主要是產(chǎn)品中的表面活性劑產(chǎn)生作用，而自研產(chǎn)品加入了針對(duì)油類(lèi)污漬清洗的表面活性劑，所以洗凈力較高。

2.2 集便器清洗劑的腐蝕性

采用自研產(chǎn)品和4種競(jìng)品對(duì)比，參照Q/CR 468－2015 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別將45鋼、H62黃銅、LY12硬鋁放入5%樣品中，40℃下浸泡4 h，觀察外觀，計(jì)算腐蝕量，其結(jié)果如表2所示。

圖1 清洗前的試片

圖2 清洗后的試片

表1 5種樣品油污洗凈力測(cè)試

表2 浸泡后45鋼、H62黃銅、LY12硬鋁的腐蝕量 mg

從表2可知，競(jìng)品1與競(jìng)品4對(duì)金屬的腐蝕性最強(qiáng)，而自研產(chǎn)品與競(jìng)品2、競(jìng)品3對(duì)金屬的腐蝕性較低，緩蝕性能較好。

2.3 集便器清洗劑的溶垢能力

目前沒(méi)有針對(duì)集便器清洗劑的除垢標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)參照QB/T 4313－2012進(jìn)行。60℃下集便器清洗劑的溶垢實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，自研產(chǎn)品的清洗效果十分優(yōu)異，具有快速溶垢的特點(diǎn)，如圖3所示。根據(jù)對(duì)比可知，其他競(jìng)品在溶垢性能方面效果較差，不僅溶垢量小，而且溶垢速度較慢，整體效果并不理想?？梢灶A(yù)測(cè)，在實(shí)際清洗作業(yè)中，其他幾種競(jìng)品并不能快速有效地清洗集便器內(nèi)的污垢，作業(yè)時(shí)間也相對(duì)要延長(zhǎng)。

2.4 集便器清洗劑的COD結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)將自研產(chǎn)品及4種競(jìng)品配置成0.1%的溶液，將其放入消解器完全消解，后測(cè)試其COD數(shù)值，結(jié)果如表4所示。

圖3 本產(chǎn)品溶垢效果對(duì)比

由于自研產(chǎn)品選取配方及添加劑時(shí)，已經(jīng)考慮到相關(guān)環(huán)保性能，所以在選用原材料時(shí)，盡量選擇環(huán)保性能好的原材料，由結(jié)果可知，自研產(chǎn)品整體的COD含量較低，環(huán)保性相對(duì)較好。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

自研產(chǎn)品清洗劑已經(jīng)在某動(dòng)車(chē)所與某客車(chē)整備所投入使用，如圖4所示，效果較好，具體清洗步驟如下：

1）清洗前應(yīng)將集便器內(nèi)部污物排空。2）連接清洗管路。清洗管路一部分將馬桶下方與清洗車(chē)相連接，一部分將清洗車(chē)與集便器相連，形成回路，中間以法蘭相連接。3）將集便器清洗劑配置成10%至30%的溶液，加入清洗車(chē)中，加熱。4）待清洗劑溶液加熱至指定溫度后，開(kāi)啟清洗機(jī)，循環(huán)清洗2 h。5）待清洗結(jié)束后，關(guān)閉清洗機(jī)，拆卸清洗管路，結(jié)束清洗。

圖4 集便器清洗現(xiàn)場(chǎng)

表3 5種樣品溶垢能力（60℃）

表4 5種樣品COD值 mg/L

采用內(nèi)窺鏡分別對(duì)清洗前后的集便器內(nèi)部進(jìn)行拍照，結(jié)果如圖5、6所示。清洗前，集便器內(nèi)部底部及四壁布滿污垢，其中以下部最為明顯。通過(guò)循環(huán)加溫清洗后，其內(nèi)部大部分污垢得以去除。由圖可見(jiàn)，本清洗劑及清洗方法，可以有效去除大部分頑固污垢，清洗過(guò)后的集便器內(nèi)壁有地方已經(jīng)可以完全露出其本體結(jié)構(gòu)，證明其表面污物已經(jīng)基本清理完畢。

圖5 清洗前集便器內(nèi)壁

圖6 清洗后集便器內(nèi)壁

4 結(jié)論

目前，市面上適用于動(dòng)車(chē)組集便器蓄污池的清洗劑種類(lèi)繁多，但普遍清洗效率較低，不能滿足車(chē)輛段高效快捷的作業(yè)目標(biāo)。通過(guò)本品與4種競(jìng)品對(duì)比實(shí)驗(yàn)，表明本品在清洗效率、金屬腐蝕性、溶垢率及COD排放方面有較優(yōu)異的表現(xiàn)，可滿足動(dòng)車(chē)組集便器蓄污池清洗要求。隨著我國(guó)高鐵事業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)高鐵清洗作業(yè)高效、環(huán)保的要求會(huì)越來(lái)越高。產(chǎn)品研發(fā)要更貼合實(shí)際，綠色、環(huán)保、高效是趨勢(shì)所向。