李彩霞

南風(fēng)化工（運(yùn)城）集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，山西運(yùn)城，044000

混合鹽是指兩種或兩種以上的鹽類物質(zhì)的混合物，主要成分是氯化鈉和硫酸鈉，部分還含有一定量的有機(jī)物?；旌消}可以代替洗衣粉中的元明粉使用，專利CN111422885A[1]就報(bào)道了一種基于焦?fàn)t煙氣脫硫灰的混合鹽的制備方法和應(yīng)用，制備的混合鹽應(yīng)用于洗衣粉中，從去污方面與正常添加硫酸鈉和碳酸鈉的洗衣粉進(jìn)行比較，效果基本一致。

本文所用混合鹽為礦井副產(chǎn)的氯化鈉和硫酸鈉的混合物，在洗衣粉類產(chǎn)品中代替元明粉?；旌消}的使用不僅能實(shí)現(xiàn)廢物再利用，而且在一定程度上降低洗衣粉的成本，切實(shí)降低對(duì)環(huán)境的污染，符合國(guó)家清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排的戰(zhàn)略方針，促進(jìn)日化產(chǎn)品良性、可持續(xù)發(fā)展。但由于混合鹽中含大量的氯離子，氯離子濃度超過(guò)一定值會(huì)對(duì)洗衣粉生產(chǎn)過(guò)程中的金屬設(shè)備和管道造成腐蝕[2]，也有可能在使用過(guò)程中對(duì)消費(fèi)者的洗衣機(jī)滾筒造成腐蝕，因此需要制定切實(shí)可行的方案模擬不同濃度的混合鹽對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的金屬設(shè)備和管道的影響以及使用過(guò)程中對(duì)消費(fèi)者的洗衣機(jī)滾筒的影響。除此之外，部分混合鹽會(huì)混有一些大分子的有機(jī)物，在洗衣粉生產(chǎn)中會(huì)造成料漿黏度過(guò)大，增大洗衣粉料漿的流動(dòng)性，不易輸送，影響正常生產(chǎn)。因此，作者對(duì)不同加量梯度的混合鹽對(duì)洗衣粉料漿及不同材質(zhì)的金屬設(shè)備、管道的洗衣機(jī)造成的影響進(jìn)行研究，從而確定混合鹽的最佳加量和加入工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料和設(shè)備

混合鹽，自產(chǎn)；砂紙，240號(hào)；S型鉤；丙酮（99.5%），分析純，潤(rùn)景化工；實(shí)驗(yàn)室配制洗衣粉基本原料，均為工業(yè)級(jí)。

Z30一級(jí)鑄鐵（GB 718），50 mm×25 mm×（3～6）mm；1Gr18Ni9Ti不銹鋼（GB 3280），50 mm×25 mm ×（3～6）mm；45號(hào)碳鋼（GB 710），50 mm×25 mm ×（3～6）mm；LY12-BC2硬鋁（GB 3880），50 mm×25 mm×（3～6）mm，均購(gòu)自中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院。

YC-015實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)，上海雅程儀器設(shè)備有限公司；RHLQ Ⅲ型立式去污測(cè)定機(jī)，中國(guó)日用化學(xué)化工研究院；101-2A電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.2 洗衣粉生產(chǎn)設(shè)備和洗衣機(jī)滾筒及管道材質(zhì)

1.2.1 洗衣粉生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)

洗衣粉生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 洗衣粉生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)

1.2.2 洗衣機(jī)滾筒及管道材質(zhì)

洗衣機(jī)滾筒及管道材質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 洗衣機(jī)滾筒及管道材質(zhì)

1.3 腐蝕性測(cè)試方法

1.3.1 試片的打磨和清洗

參照QB/T 2117—1995《通過(guò)水基金屬凈洗劑》試片的打磨和清洗方法，用240號(hào)砂紙將金屬片表面銹打磨干凈，打磨方向平行于試片的長(zhǎng)邊。打磨好的試片吊掛在S型鉤上，浸入無(wú)水乙醇中，用鑷子夾脫脂棉進(jìn)行擦拭，直到擦掉表面所有雜質(zhì)，把試片移至丙酮中進(jìn)行漂洗，用熱風(fēng)吹干，把干凈試片連S型鉤吊掛在試片架上備用。

1.3.2 全浸試驗(yàn)

將洗衣粉料漿和一定濃度的洗衣粉溶液放在燒杯里，將選定的干凈金屬片全部浸入洗衣粉料漿和洗衣粉溶液中，用保鮮膜封住，于80～90 ℃的烘箱中放置1周，定期觀察金屬片的腐蝕情況。

1.3.3 半浸試驗(yàn)

將洗衣粉料漿和一定濃度的洗衣粉溶液放在燒杯里，將選定的干凈金屬片連S型鉤吊掛在試片架上，部分浸入洗衣粉料漿和洗衣粉溶液中，試片的上方離料漿和溶液上表面2 cm，用保鮮膜封住，于80～90 ℃的烘箱中放置1周，定期觀察金屬片的腐蝕情況。

1.3.4 試驗(yàn)用洗衣粉料漿和洗衣粉溶液的配制

試驗(yàn)用洗衣粉料漿：按配方加量加入液堿和磺酸，中和后加入泡花堿、沸石、元明粉和混合鹽，攪拌均勻即可。

試驗(yàn)用洗衣粉溶液：按配方配制好的洗衣粉料漿通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥塔噴成粉末，再依次加入后配原料，攪拌均勻即為洗衣粉。將洗衣粉分別配成2%的洗衣粉溶液，備用。

1.3.5 腐蝕試驗(yàn)后的試片表面評(píng)價(jià)定級(jí)

鋼和鑄鐵：0級(jí)—表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化；1級(jí)—表面無(wú)銹，輕微變色或失光；2級(jí)—表面輕銹或不均勻變色；3級(jí)—表面大面積銹蝕。

鋁：0級(jí)—表面無(wú)明顯變化；1級(jí)—表面輕微變色或失光；2級(jí)—表面不均勻變色、失光，局部有斑點(diǎn)；3級(jí)—表面嚴(yán)重變色或腐蝕。

1.4 評(píng)價(jià)方法

（1）產(chǎn)品外觀、pH值等理化指標(biāo)和去污性等性能指標(biāo)依據(jù)洗衣粉GB/T 13171.2—2022《洗衣粉第2部分：試驗(yàn)方法》的方法。

（2）產(chǎn)品泡沫力測(cè)試按照GB/T 13173-2021《表面活性劑 洗滌劑試驗(yàn)方法》的方法。

（3）金屬腐蝕性判斷參考QB/T 2117—1995《通用水基金屬凈洗劑》的方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 混合鹽成分剖析

抽取6批混合鹽進(jìn)行檢測(cè)和應(yīng)用研究，第1批次為裝置首次開(kāi)車時(shí)取樣，其余5批次為裝置正常運(yùn)行后隨機(jī)取樣，成分組成見(jiàn)表3。由表3可以看出，每批次混合鹽的硫酸鈉和氯化鈉含量各自不同，第1批次混合鹽800 ℃灼燒失量較高，為1.32%。依據(jù)混合鹽中的兩種鹽Na2SO4和NaCl的性能（高溫不分解），認(rèn)為800 ℃灼燒失量即為有機(jī)物含量。裝置首次開(kāi)車會(huì)帶進(jìn)去有機(jī)物，這進(jìn)一步證實(shí)了第1批混合鹽中有機(jī)物高的原因。

表3 6批次混合鹽成分剖析結(jié)果

2.2 混合鹽對(duì)洗衣粉料漿黏度和粉體白度的影響

選取白度不同批次混合鹽（第1批、第2批和第4批），測(cè)試洗衣粉的粉體白度，同時(shí)測(cè)試洗衣粉配制過(guò)程的料漿黏度（表4）。第1批混合鹽加入后在攪拌過(guò)程中發(fā)現(xiàn)洗衣粉料漿流動(dòng)性較小，且混合鹽沉于容器底部，不易攪拌，預(yù)示著生產(chǎn)過(guò)程料漿輸送難度較大。第2批和第4批混合鹽在配料過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)料漿流動(dòng)性沒(méi)有影響，洗衣粉生產(chǎn)不存在輸送難度。三批混合鹽在洗衣粉中應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品的白度沒(méi)有影響。

表4 混合鹽對(duì)洗衣粉料漿黏度和粉體白度的影響測(cè)試結(jié)果

依據(jù)2.1混合鹽的成分分析可知第1批、第2批以及第4批混合鹽在成分上最大的區(qū)別為第1批有機(jī)物含量較高。判斷第1批混合鹽在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)料漿流動(dòng)性差的原因?yàn)橛袡C(jī)物含量過(guò)高。

2.3 混合鹽對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和洗衣機(jī)材質(zhì)的影響

混合鹽的主要成分是氯化鈉，氯離子基于其半徑小、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可優(yōu)先選擇吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽(yáng)離子結(jié)合成可溶性氯化物，在新露出的基底金屬的特定點(diǎn)上生成小蝕坑，進(jìn)而造成對(duì)設(shè)備的腐蝕[3]。混合鹽應(yīng)用于洗衣粉生產(chǎn)料漿對(duì)不同材質(zhì)的設(shè)備、管道和洗衣粉使用中對(duì)洗衣機(jī)金屬內(nèi)筒和管道的影響進(jìn)行研究，確定混合鹽的適宜加量和加入工藝條件。由于對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕的主要是氯離子，選擇正常工況下生產(chǎn)的氯離子含量區(qū)別大的兩批（第4批和第6批）進(jìn)行腐蝕性測(cè)試（表5）。

表5 第4批和第6批混合鹽對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和洗衣機(jī)材質(zhì)的影響評(píng)估加量表

2.3.1 料漿對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕影響

在洗衣粉生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生腐蝕的部位為配料罐和輸送管道，而生產(chǎn)廠的配料罐和輸送管道的材質(zhì)為不銹鋼和碳鋼，為此選擇45#碳鋼、不銹鋼、鑄鐵試片進(jìn)行測(cè)試。用不同加量的混合鹽配制而成的洗衣粉料漿進(jìn)行全浸和半浸試驗(yàn)，將容器放入電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，模擬配料鍋的溫度，在80～90 ℃放置1周，觀察試片腐蝕情況。

圖1為第4批混合鹽測(cè)試結(jié)果，第6批混合鹽所測(cè)結(jié)果與第4批基本一致。

圖1 金屬片在料漿中半浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）半浸泡實(shí)驗(yàn)：從圖1可看出，1#料漿和4#料漿對(duì)45#碳鋼試片均有腐蝕作用，料漿上方的部分大面積銹蝕，達(dá)到3級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)1Gr18Ni9Ti不銹鋼試片，無(wú)論是露在空氣中的部分還是浸入料漿的部分均沒(méi)有腐蝕作用，符合0級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)表面無(wú)銹、無(wú)明顯變化的特點(diǎn)；對(duì)Z30一級(jí)鑄鐵試片，不論露在空氣中的部分還是浸入料漿的部分均發(fā)生了腐蝕作用，露在空氣中的部分大面積腐蝕，符合3級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，浸入料漿的部分不均勻變色，符合2級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。

（2）全浸泡實(shí)驗(yàn)：從圖2可以看出，1#、2#、3#和4#對(duì)45#碳鋼試片、1Gr18Ni9Ti不銹鋼試片均沒(méi)有腐蝕作用，符合0級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化的特點(diǎn)；對(duì)Z30一級(jí)鑄鐵試片均有腐蝕作用，1#、2#和3#料漿浸泡的鑄鐵試片不均勻變色，符合2級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，4#料漿浸泡的鑄鐵試片大面積腐蝕，符合3級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 金屬片在料漿中全浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 洗衣粉溶液對(duì)洗衣機(jī)的腐蝕影響

將1#、2#、3#和4#料漿通過(guò)小型噴霧干燥塔噴成基粉，再加上后配物料，攪拌均勻得洗衣粉成品，將4個(gè)洗衣粉樣品分別制成2%含量的溶液進(jìn)行1Gr18Ni9Ti不銹鋼試片和LY12-BC2硬鋁試片的腐蝕性測(cè)試。從圖3可看出，1Gr18Ni9Ti不銹鋼試片和LY12-BC2硬鋁試片在1#、2#、3#和4#洗衣粉溶液中于80～90 ℃溫度下，浸泡1周后顏色和光澤與浸泡前相比均無(wú)變化，符合0級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化的特點(diǎn)，說(shuō)明采用混合鹽的洗衣粉在洗滌過(guò)程中對(duì)洗衣機(jī)的金屬部件沒(méi)有影響。

圖3 金屬片在洗衣粉溶液中全浸泡圖

2.4 對(duì)去污的影響

日常研究未發(fā)現(xiàn)不同含量的Na2SO4、NaCl對(duì)去污有顯著影響，對(duì)去污最可能有影響的是有機(jī)物，因此選擇有機(jī)物含量不同的兩批（第1批和第2批）進(jìn)行去污檢測(cè)。在國(guó)內(nèi)，含磷洗衣粉已經(jīng)被禁止使用，但在外貿(mào)洗衣粉中仍然存在一定量的含磷洗衣粉。為了進(jìn)行更加全面的應(yīng)用研究，在含磷洗衣粉中也進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試。

第1批混合鹽和第2批混合鹽不同加量生產(chǎn)的含磷洗衣粉和無(wú)磷洗衣粉，按GB/T 13174—2021《衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測(cè)定》進(jìn)行去污測(cè)試。

2.4.1 第1批次混合鹽對(duì)洗衣粉性能的影響測(cè)試

（1）無(wú)磷洗衣粉：從表6可看出，混合鹽的加入降低了皮脂污布的去污力，加入量越高，降低的趨勢(shì)越明顯。混合鹽替代量超過(guò)50%對(duì)去污造成明顯影響，因此第1批混合鹽代替量不宜超過(guò)50%。

表6 第1批混合鹽在無(wú)磷洗衣粉中應(yīng)用去污結(jié)果

由于第1批混合鹽中有機(jī)物含量在1.3%左右，其余批次混合鹽在0.3%左右，根據(jù)第1批混合鹽替代比例推算混合鹽中有機(jī)物含量不超過(guò)0.65%即可在無(wú)磷洗衣粉中全部代替而不影響去污。

（2）含磷洗衣粉：從表7可知，第1批樣品應(yīng)用在含磷洗衣粉中進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明混合鹽的加入對(duì)含磷洗衣粉沒(méi)有影響。

表7 第1批混合鹽在含磷洗衣粉中應(yīng)用去污結(jié)果表

2.4.2 第2批次混合鹽對(duì)洗衣粉性能的影響測(cè)試

從表8可知，第2批混合鹽分別應(yīng)用于含磷洗衣粉和無(wú)磷洗衣粉中進(jìn)行去污測(cè)試，混合鹽全部替代配方中元明粉對(duì)去污沒(méi)有明顯影響。

表8 第2批混合鹽在含磷和無(wú)磷洗衣粉中應(yīng)用的去污結(jié)果

對(duì)第1批次混合鹽和第2批次混合鹽進(jìn)行成分比較，第1批次混合鹽中有機(jī)物含量在1.3%左右，對(duì)無(wú)磷粉去污的影響主要是有機(jī)物引起，而這種影響在含磷粉中由于三聚磷酸鈉強(qiáng)大的螯合和分散作用得以抵消；第2批次的混合鹽有機(jī)物含量均在0.3%左右，在含磷粉和無(wú)磷粉中對(duì)去污均無(wú)影響。

2.5 對(duì)泡沫的影響

選取剛開(kāi)車時(shí)取樣的第1批和最能代表正常運(yùn)行工況的第2批和第3批混合鹽以不同加入量代替洗衣粉中的元明粉來(lái)配制無(wú)磷洗衣粉，進(jìn)行泡沫影響測(cè)試。測(cè)試條件：濃度0.25%；溫度40 ℃。

從表9可看出，第1批混合鹽有機(jī)物較高，對(duì)泡沫有一定程度的降低作用，混合鹽代替量超過(guò)50%泡沫下降明顯。由于第1批混合鹽中有機(jī)物含量在1.3%左右，根據(jù)第1批混合鹽替代比例推算混合鹽中有機(jī)物含量不超過(guò)0.65%即可在無(wú)磷洗衣粉中全部代替而不影響泡沫；第2批混合鹽和第3批混合鹽對(duì)泡沫均無(wú)影響；第2批和第3批的數(shù)據(jù)正好驗(yàn)證了第1批的結(jié)論。

表9 混合鹽在洗衣粉中應(yīng)用對(duì)泡沫的影響

3 結(jié)論

（1）混合鹽中有機(jī)物對(duì)洗衣粉的白度沒(méi)有影響，對(duì)料漿黏度、泡沫和去污均有影響，在無(wú)磷洗衣粉中對(duì)去污影響明顯，在含磷洗衣粉中對(duì)去污沒(méi)有影響。有機(jī)物含量低于0.65%的混合鹽在洗衣粉應(yīng)用中對(duì)洗衣粉的料漿黏度、泡沫和去污影響較小，可以使用。

（2）混合鹽以不同加量配制的洗衣粉料漿對(duì)碳鋼生產(chǎn)設(shè)備均有腐蝕，應(yīng)用于洗衣粉生產(chǎn)需后配加入，且需采用不銹鋼材質(zhì)系統(tǒng)。未發(fā)現(xiàn)混合鹽配制的洗衣粉對(duì)洗衣機(jī)滾筒（不銹鋼或鋁）具有明顯腐蝕性。