概述

化學清洗過程中，根據實驗室對被清洗設備的垢樣進行分析化驗，確定工藝配方。但在具體清洗時，特別是大型化工裝置，如何判斷清洗的終點也是非常重要的。對于一個要清洗的裝置或系統(tǒng)，在清洗過程中打開設備的入孔、手孔或法蘭，檢查清洗效果是不現(xiàn)實的。判斷清洗的每個步驟是否到達終點，主要依據三點：①以前成功清洗的經驗；②掛在清洗槽中的樣管；③分析化驗的數(shù)據。分析化驗的數(shù)據是判斷化學清洗每個過程是否到達終點，是否需要再添加清洗藥劑的最直接、最準確的依據?？梢赃@樣說，清洗現(xiàn)場的化驗人員是技術負責人的眼睛。

分析化驗的采樣方式

在清洗現(xiàn)場，一般在清洗泵站上都設有進、回液的分析化驗取樣閥，打開閥門取樣時，應先放掉一定量的清洗液，確保在同時間所取的清洗液的真實性和有效性。一般情況下，取樣化驗的開始時間是根據清洗系統(tǒng)容積大小決定的。加藥完畢后，讓清洗藥劑在系統(tǒng)中循環(huán)均勻后，再開始取樣化驗?；炄訒r應有兩個錐形瓶，分別標有進液和回液字樣，防止混淆，化驗時間間隔根據化學清洗方案的規(guī)定而實施。現(xiàn)場化驗要求簡便、快速、準確。

水的pH值和濁度的測定

1.清洗液的pH值測定

在水沖洗、堿洗后水沖洗、酸洗后水沖洗、漂洗和鈍化階段都需要測定pH值。采用檸檬酸酸洗時也需要測定pH值，用氨水調pH值為3.5?4.5，具體方法可采用pH試紙和pH測定儀來測定。

2.濁度、電阻率測定

濁度測定是判斷各種水沖洗階段是否結束的最直接的數(shù)據。在使用純水或超純水清洗精密工業(yè)設備和高壓帶電設備時，要掌握溶解在水中的中性鹽的情況，迭時就要測水的電阻率。純水理論上可達到最高電阻率為18.3MΩ?cm，一般純水為16~18MΩ?cm。而普通蒸憎水只能達到10Ω?cm，自來水的電阻率為104Ω?cm。電阻率可用簡便的電阻率測定儀測定?？梢苑謩e根據實際需要，設定各種水的耐用限度。

清洗液的監(jiān)測分析

在化學清洗過程中需對酸濃度、堿濃度、鈍化液的濃度及清洗液中各種離子濃度進行監(jiān)測，其主要內容如下。

1.化驗用品明細

名稱規(guī)格數(shù)量

滴定儀（臺、桿、夾、管〉1套

錐形瓶250mL2個

燒杯250mL2個

移液管5mL1支

吸耳球1個

量筒50mL1個

試紙若干

混合指示劑1瓶

標準溶液：酸、堿、EDTA各1瓶

溫度計若干

濾紙、漏斗及勞保用品若干

急救藥品若干

2.測試項目及分析檢測時間

表格P53-54頁

3.堿濃度測定

堿濃度的測定是指對清洗系統(tǒng)酸洗前的除油脫脂和對污垢中的硫酸鹽垢轉化時的堿洗及酸洗后的中和處理步驟。堿洗液一般由氫氧化鈉、碳酸鈉或磷酸三鈉組成，必要時加少量表面活性劑。堿洗液的成分測定主要是對氫氧化鈉、磷酸三鈉和碳酸鈉的分析。

（1）堿洗液為NaOH

①分析原理H++OH-→H?O

②分析試劑H?SO?標準溶液（約為0.1mol/L）；混合指示劑（漠甲酚綠和甲基紅混合指示劑）。

③步驟

a.取體積為V（一般為5mL）的堿洗液于錐形瓶中加水至100mL。

b.加2?3滴混合指示劑，用濃度為c的H?SO?標準溶液滴定至溶液顏色由綠變紅，所消耗的標準溶液體積為V1。

公式P54頁

式中：40.0——NaOH的相對分子質量；

C—硫酸標準溶液的濃度，mol/L；

V1—消耗硫酸標準溶液的體積，mL；

V—取堿液體積，mL。

注：本書中公式為方便使用，只需將量數(shù)值代入即可，量的單位無需代入公式。另外，為簡化公式，諸如d=1g/mL也在公式中予以省略。

（2）堿洗液為兩項混合液時

①試劑0.1%酚釀乙醇溶液；0.1%甲基橙指示劑。

②步驟

a.體積為V的堿洗液（一般為5mL）于250mL錐形瓶中，稀釋至100mL；

b.滴入2?3滴酚猷乙醇溶液（此時溶液顯紅色）；

c.用濃度為c的標準硫酸溶液滴定至無色，記下耗酸量a；

d.再加入兩滴甲基橙指示劑，繼續(xù)滴定至溶液呈橙色為止，記下第二次耗酸量b（不包括a）。

③計算

公式P55-56頁

4.酸洗液的監(jiān)測分析

酸洗液中需監(jiān)測分析的主要是酸洗液的酸度和溶解產物高價金屬離子的濃度。酸洗液的濃度直接影響清洗的速度、間接反應清洗的程度。溶解產物高價金屬離子（Fe3+、Ca2+）的濃度直接影響著緩蝕劑的緩蝕效果。為了了解進入溶液中鐵的總量，F(xiàn)e2+離子的濃度也需要測定。

（1）鹽酸濃度的測定

①試劑：混合指示劑，濃度為c的氫氧化鈉標準溶液，mol/L。

②原理：鹽酸是氯化氫的水溶液，酸性較強，能與堿發(fā)生中和反應，即

HCl+NaOH→NaCl+H?O

因此加入混合指示劑后，用標準氫氧化鈉溶液進行滴定分析，顏色由紅變綠即為終點。

③儀器堿式滴定管、錐形瓶、移液管、燒杯、量筒。

④步驟

a.體積為V的溶液（一般為2mL），置于錐形瓶內加水稀釋到lOOmL。

b.加2?3滴混合指示劑（此時溶液為紅色）。

c.用濃度為c的NaOH標準溶液（mol/L）滴定，當溶液顏色由紅變綠時為止，記下消耗堿溶液體積V1（mL）。

d.計算

公式P57頁

式中：36.5——HC1的相對分子質量；

c——NaOH標準溶液的摩爾濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標準溶液的體積，mL；

V——所取酸洗液的體積，mL。

注意：當所測溶液濃度過高時，應先將其稀釋后測定。

（2）氫氟酸濃度測定

①原理氫氟酸呈酸性可與氫氧化鈉發(fā)生中和反應

HF+NaOH=NaF+H?O

因此，其濃度可用NaOH標準溶液滴定測得。

②試劑混合指示劑、飽和氯化鉀溶液、濃度為c的氫氧化鈉標準溶液。

③儀器燒杯、量筒、堿式滴定管、錐形瓶、移液管。

④步驟

a.取體積為V的酸溶液（一般為1?2mL），放入錐形瓶內，加水至100mL。

b.加入15mL飽和氯化鉀溶液及2滴混合指示劑（此時溶液為紅色）。

c.用NaOH標準溶液滴定至紅色消失，變?yōu)榫G色時，即為終點，記下消耗NaOH的體積V1（mL）。

計算：

公式P57頁

式中：20.0——HF的相對分子質量；

c——NaOH標準溶液的濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標準溶液的體積，mL；

V——所取HF溶液的體積，mL。

（3）硝酸濃度的測定

①原理：硝酸呈強酸性，加入氫氧化鈉標準溶液后發(fā)生中和反應，可表示為：

HNO?+NaOH=NaNO?+H?O

因此可以加入混合指示劑后用標準NaOH溶液進行滴定分析。

②試劑：標準NaOH溶液、混合指示劑。

③步驟

a.取體積為V的酸溶液（一般用移液管吸取5mL），放入250mL錐形瓶中。

b.將其稀釋至體積為100mL左右，加入2?3滴混合指示劑（此時溶液為紅色）。

c.用己知濃度的NaOH標準溶液滴定至綠色為止，記下此時NaOH溶液消耗的體積V1（mL）。

計算：

公式P58頁

式中：63.01——HNO3的相對分子質量；

c——NaOH標準溶液的濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標準溶液的體積，mL；

V——取樣量，mL。

（4）檸檬酸濃度的測定

①原理：游離檸檬酸濃度的測定，用NaOH標準溶液進行滴定，并加入一定量的高氯酸鎂，以減少試樣中部分鐵離子的影響?，F(xiàn)場清洗中實際起作用的是檸檬酸溶液，因此先制好檸檬酸溶液后，需用氨水調節(jié)pH值至3?4，使之部分形成檸檬酸鞍溶液，所以測得的酸度比實際的酸度小，需修正其中所含檸檬酸鞍溶液的濃度，修正系數(shù)（Fa）與溶液pH值有關。

②試劑：NaOH標準溶液（約為0.1mol/L）、5%Mg（C1O?）?溶液、混合指示劑（漠甲酚綠和甲基紅混合指示劑）。

③儀器：移液管、量筒、燒杯、堿式滴定管、pH試紙、錐形瓶。

④步驟

a.取體積為V的酸洗洗液（一般為5mL），加入高氯酸鎂溶液3?5mL，用蒸餡水稀釋至100mL。

b.加入2滴混合指示劑（pH值為6?7.6），用濃度為c的NaOH滴定至溶液呈微紅色為止，記下消耗NaOH的體積V1。

計算：

公式P58頁

式中：V——所取檸檬酸溶液的體積，mL；

V?——消耗NaOH標準溶液的體積，mL；

c——NaOH標準溶液的濃度，mol/L；

Fa——從pH-F。表中查得。

如試樣中含鐵量高，終點不明顯時增加Mg（ClO?）?的劑量；減少試樣的吸取量。

c.pH-Fa表的制作（從實測中求得）在燒杯中配制的一系列3%C?HgO?溶液，并取未調好pH值的3%C?H?O?溶液各2mL，用水稀釋至100mL，依次加入不同量的氨水，調節(jié)成不同pH值的溶液，再實測其游離C?H?O?溶液濃度，比值為Fa，即得到3%C?H?O?的pH-幾表，見表2-9。

表格P58-59頁

如試樣中含鐵量過大，會使終點不明顯，解決辦法：一方面增加Mg（ClO?）?溶液的劑量；另一方面減少試樣的吸取量。

（5）硫酸濃度的測定

①原理硫酸可與氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應，即

H?SO?+2NaOH=Na?SO?+2H?O

因此可以加入指示劑后，用NaOH標準溶液進行滴定分析。

②試劑：準NaOH溶液、混合指示劑。

③儀器：錐形瓶、堿式滴定管、量筒、燒杯。

④步驟

a.用量筒取體積為V的試樣（一般為2mL），注入錐形瓶中，并加水稀釋至100mL。

b.加兩滴混合指示劑，用NaOH標準溶液滴定。

c.滴定至溶液呈綠色，記下NaOH標準溶液的消耗量V1（mL）。

計算：

公式P59頁

式中：c——氫氧化鈉標準溶液的濃度，mol/L；

V?——氫氧化鈉標準溶液的用量，mL；

V——試樣體積，mL；

98.1酸的相對分子質量。

（6）氨基磺酸濃度的測定

稱取質量為m實的氨基磺酸，用100mL容量瓶進行定容；取樣5mL加50mL水和混合指示劑，用0.9325mol/L的NaOH進行標定見表2-11。

平均誤差：

（13.1+9.3+15.2+16.0+15.5+14.4+15.6+14.4+16.1+14.5+16.2+13.9）÷12=14.5

故氨基磺酸用NaOH滴定時其計算公式為：

公式P59頁

式中：CNaOH——氫氧化鈉標準溶液的濃度，mol/L；

VNaOH——氫氧化鈉的體積數(shù)，mL。

表格P60頁

5.金屬離子濃度的測定

（1）酸洗液中Fe2+、Fe3+的分析測定。

在化學清洗中，鐵離子含量是重要的控制指標，在以鐵銹為主的除垢清洗中，常以鐵離子濃度不再升高作為清洗終點的判斷依據。由于Fe3+離子會引起鋼鐵腐蝕，在清洗過程中應對其濃度嚴加控制。

①原理在pH值為2~3的條件下，磺基水楊酸H?Sa?和Fe3+生成紫紅色配合物，由于FeY比FeSa?更穩(wěn)定，故用EDTA鈉鹽滴定使紫紅色褪色為終點。

Fe2+可用（NH4）2S2O8氧化成Fe3+，然后繼續(xù)用EDTA滴定至紅色褪去，根據消耗的EDTA量計算Fe2+的含量。

②測定方法

a.HC1、HNO?、氨基磺酸中鐵離子濃度的測定

試劑：EDTA標準溶液（一般為0.05mol/L），1：1NH??H?O，1：4HC1，10%磺基水楊酸，10%過硫酸鞍。

步驟：準確量取適量酸洗液（酸洗階段量取1?5mL，沖洗階段取5?10mL），稀釋至100mL；以1：1氨水、1：4鹽酸調pH值為2?3，加入1mL10%磺基水楊酸作指示劑（此時溶液顯紅色）；以EDTA滴定至紅色消失，消耗EDTA的體積為a；再加入0.5?1g過硫酸鞍拌勻后加熱至70°C，待冷卻后用EDTA標準溶液繼續(xù)滴定至紅色消失，記下EDTA的體積為b。

計算：

公式P61頁

式中：c——EDTA標液濃度，mol/L；

a——EDTA溶液的第一次消耗量，mL；

b——EDTA溶液的第二次消耗量，mL；

55.85——Fe的相對分子質量；

V—所取溶液體積數(shù)，mL。

b.檸檬酸（C?H?O?）溶液中鐵離子濃度的測定

試劑：H?SO?標準溶液（一般為0.5mol/L）；EDTA標準溶液（一般為0.05mol/L）；40%的KCNS溶液；10%（NH?）?S?O?溶液。

步驟：取酸溶液5mL，加入4mL約0.5mol/LH?SO?溶液，稀釋至100mL；加入5mL40%的KCNS溶液；用EDTA標準溶液滴定至紅色消失，記下消耗量a；加5mL10%的過硫酸銨，加熱至60?70°C；用EDTA標準溶液滴定至紅色消失，記下消耗量b（Fe3+濃度較大，終點不明顯時，可酌情用水稀釋）。

計算：

公式P61頁

式中：c——EDTA標準溶液的濃度，mol/L；

d——EDTA標準溶液的第一次消耗量，mL；

b——EDTA標準溶液的第二次消耗量，mL；

55.85——Fe的相對分子質量；

V——所取溶液體積，mL。

c.HF溶液中鐵離子濃度的測定

試劑：10%磺基水楊酸、25%AlCl?溶液、EDlA標準溶液（一般為0.05mol/L）、H?SO?標準溶液（一般為0.5mol/L）。

步驟：取體積為V（1?5mL）酸洗液，置錐形瓶中稀釋至100mL；加入25%的AlCl?溶液2mL；用1：1氨水和硫酸調pH值為2?3，加入指示劑（10%水楊酸）；用EDTA滴定至紫色消失，記下消耗量a，mL；加入5mL過硫酸鞍加熱至70°C，用EDTA滴定至終點，記下消耗量mL。

計算：

公式P61頁

式中：c——EDTA標準溶液的濃度，mol/L；

a——EDTA標準溶液的第一次消耗量，mL；

b——EDTA標準溶液的第二次消耗量，mL；

55.85——Fe的相對分子質量；

V——所取溶液體積，mL。

（2）酸洗液中銅離子含量的分析測定

當酸洗液中銅離子含量超過3%時，會在清洗金屬表面產生金屬銅沉積（鍍銅）現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會造成鐵腐蝕。當銅含量低于5%時，在清洗液中加入硫服可以把銅離子絡合而隱蔽起來，當銅離子含量超過5%時，應采用氨氧化劑絡合除銅，以避免引起金屬腐蝕。

①原理：銅離子在pH值為3?4的微酸性溶液中，能與紫腺酸鞍絡合，使紫腺酸錢的玫瑰紫色消失。但EDTA與銅離子的絡合能力更強，可以從上述絡合物中置換出紫腺酸鞍，使溶液恢復紫色，故可用紫服酸鞍為指示劑，用EDTA標準溶液進行滴定?？紤]到酸洗液中不可避免地有相當數(shù)量的鐵離子，可用F-離子絡合Fe3+，以消除鐵離子的干擾。

②試劑：標準EDTA溶液、氯化鞍、紫脈酸鞍指示劑，1：1NH?OH、1：4HCl。

③儀器：燒杯、移液管、玻璃漏斗、酸式滴定管、錐形瓶、量筒。

④測定步驟

a.取體積為V（10~15mL）的試樣（沉淀物較多時，過濾后測定）。

b.加入少量氟化鈉固體0.5g，用1：1氨水和1：4鹽酸調節(jié)pH值到3?4。

c.加入0.4g紫服酸鞍指示劑，用0.05mol/L或0.01mol/LEDTA溶液滴定至玫瑰色，記下消耗的體積數(shù)為a。

計算：

公式P62頁

式中：c——EDTA標液濃度，mol/L；

a——0.05mol/L或0.01mol/LEDTA標準溶液體積，mL；

V——量取酸洗液或錢洗液的體積，mL；

63.55——銅的原子量。

（3）鈣離子濃度的測定

①方法概要：本方法采用鈣黃綠素為指示劑。在pH≥12時，用乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）標準溶液螯合滴定清洗廢液中鈣離子。

②儀器與試劑

微量滴定管：酸式10mL。

移液管：50mL。

試劑：20%氫氧化鉀溶液，1：2三乙醇胺溶液，1：1鹽酸溶液，氧化鋅為基準物質，氨水，氯化銨，酚酞，氯化鉀，醋酸，鈣黃綠素指示劑，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），0.5%銘黑T酒精溶液。

③準備工作

a.氨性緩沖溶液（pH=10）稱取67.5g氯化鞍溶液于300mL水中，加570mL濃氨水，再用水稀釋至1L。

b.鈣黃綠素一酚駄混合指示劑稱取0.2g鈣黃綠素，0.07g酚駄置于玻璃研缽中，加20g氯化鉀研細混勻，貯于磨口瓶中，或直接使用市售的鈣黃綠素一酚酞試紙。

c.0.01mol/L氧化鋅標準溶液配制方法稱取于800°C灼燒至恒重的基準氧化鋅0.8137g，稱準至0.0002g。加入20mL1：1鹽酸，加熱溶解后，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

d.0.01mol/LEDTA標準溶液配制稱取3.72gEDTA，溶于1L容量瓶中，搖勻。

e.標定：準確吸取25mL0.01mol/L氧化鋅標準溶液于250mL錐形瓶中，加70mL水及10mLpH=10的氨性緩沖溶液，加入3滴0.5%鋸黑T指示劑，或一條鉛黑T試紙，用0.01mol/LEDTA標準溶液滴定至溶液由紫紅色變成純藍色為終點，同時作空白試驗校正結果。EDTA標準溶液的濃度c按下式計算：

公式P63頁

式中：V——消耗的EDTA標準溶液體積，mL；

c?——氧化鋅標準溶液濃度，mol/L；

V?——吸取氧化鋅標準溶液的體積，mL；

V?——空白溶液所消耗的EDTA標準溶液的體積，mL。

④試驗步驟：用移液管吸取經中速定性濾紙過濾后的水樣50mL，加30mg鈣黃綠素一酚駄混合指示劑，或一條鈣黃綠素一酚駄試紙，在黑色背景下用EDTA標準溶液滴定至溶液的黃綠色熒光突然消失，并出現(xiàn)紅色時即為終點，記下所消耗的EDTA標準溶液的體積。

需要注意的是水樣中EDTMP大于10mg/L，六偏磷酸鈉大于6mg/L或含有聚丙烯酸及大量重碳酸根離子時對測定均有干擾，經加鹽酸煮沸后再滴定，可消除干擾；在水中有微量三價鐵和鋁離子干擾本法時，可在加入20%氫氧化鉀溶液前，先加入2?3mL1：2三乙醇胺溶液，但用量不能太多，否則終點不明顯；有鋅離子時，加入氫氧化鉀溶液調節(jié)pH=14，可消除干擾；本方法也可采用鈣指示劑指示終點。

⑤計算：水樣中鈣離子含量（mg/L），按下式計算：

公式P63頁

式中：c——EDTA標準溶液濃度，mol/L；

V?——消耗的EDTA標準溶液體積，mL；

V?——滴定空白溶液時，所消耗EDTA標準溶液的體積，mL；

V——吸取水樣體積，mL；

40.08——的原子量。

⑥允許誤差：含鈣離子50mg/L的水樣，平行測定兩個結果間的差數(shù)，不應超過0.21mg/L；取平行測定兩個結果的算術平均值，作為水樣的鈣離子含量。

（4）鎂離子濃度的測定

①方法概要：在pH=10的氨性緩沖液中，用酸性鉻藍K為指示劑，以乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）標準溶液整合滴定鈣鎂離子含量，從中減去鈣量即為鎂離子含量。

②試劑：5%酒石酸鉀鈉溶液；1：2三乙醇胺水溶液；氯化銨；試劑級萘酚綠B；氨水；試劑級酸性鉻藍K；巰基乙醇（硫代乙醇酸）；硝酸鉀。

③準備工作：氨性緩沖溶液（pH=10）：稱取67.5g氧化鞍溶于200mL水中，加入570mL濃氨水，用水稀釋至1L，最好用酸度計核對pH值。

酸性鉛藍K一萘酚酞綠B混合指示劑：稱取0.1g酸性鋸藍K和0.15g荼酚綠B置于研缽中，加10g干燥硝酸鉀，研磨均勻，貯于磨口瓶中，或直接使用市售的酸性鉻藍K—蔡酚綠B試紙。

0.01mol/LEDTA標準溶液：配制和標定見循環(huán)水中鈣離子的測定方法。

④試驗步驟：吸取經中速濾紙過濾后水樣50mL于250mL錐形瓶中，加入10mL氨性緩沖溶液。

若水樣中含有鐵鋁離子，可在加入氨性緩沖溶液前加入5%酒石酸鉀鈉2mL，1：2三乙醇胺2mL。若水樣中含有鋅，則在加入緩沖溶液前，先加入抗壞血酸0.1g，琉基乙醇0.5mL，然后加1：2三乙醇胺2?3mL。

加入少量酸性鉛藍K—萘酚綠B指示劑，或一條酸性鉻藍K—萘酚綠B試紙，用EDTA標準溶液滴定至溶液由紅色突變?yōu)榧兯{色即為終點，記錄所消耗的EDTA標準溶液體積V?。

⑤計算：水樣中鎂離子含量Cmg2+（mg/L）按下式計算：

公式P64頁

式中：V?——滴定鈣時所消耗EDIA標準溶液的體積，mL；

V?——滴定鈣鎂含量時所消耗EDTA標準溶液的體積，mL；

c——EDIA標準溶液的濃度，mol/L；

V——吸取水樣體積，mL；

24.31——鎂的原子量。

⑥允許誤差：含鎂離子7mg/L的水樣平行測定兩個結果間的差數(shù)不應超過0.54mg/L。取平行測定兩個結果的算術平均值，作為水樣中鎂離子的含量。

6.鈍化液的測定

鈍化液一般采用亞硝酸鈉的堿性水溶液。鈍化液的鈍化緩蝕防銹效果主要取決于亞硝酸鈉濃度和pH值。

亞硝酸鈉濃度的測定：酸洗溶液中的亞硝酸鈉可被高猛酸鉀氧化成硝酸鈉，用已知量的硫酸亞鐵鍍與過剩的高猛酸鉀反應，最后再用標準高猛酸鉀回滴剩余的硫酸亞鐵鞍，根據回滴時消耗高猛酸鉀體積可推算出洗液中的亞硝酸鈉濃度。整個反應過程如下：

5NaNO?+2KMnO?+3H?SO?=K?SO?+2MnSO?+5NaNO?+3H?O

2KMnO?+10（NH?）?Fe（SO?）?+8H?SO?=K?SO?+2MnSO?+5Fe?（SO?）?+10（NH?）?SO?+8H?O

具體步驟為先在250cm3錐形瓶中加入80cm3蒸餾水、10cm31：3的硫酸，并加入高錳酸鉀滴至顯微紅色，保持紅色2min不消失即可，目的為預先除去水中可被高錳酸鉀氧化的物質。用移液管加入準確體積的10cm30.02mol/L高猛酸鉀以及5cm3含亞硝酸鈉的鈍化液，靜置大約5min，讓高猛酸鉀把亞硝酸鈉完全氧化。再加入準確量取的10cm30.1mol/L硫酸亞鐵鞍標準溶液，靜置5min，讓剩余的高錳酸鉀與硫酸亞鐵銨完全反應，最后用高錳酸鉀標準溶液滴定過量的硫酸亞鐵銨到溶液呈現(xiàn)高錳酸鉀的微紅色不褪去為終點。記下消耗的高猛酸鉀體積V?，按下式計算出鈍化液中亞硝酸鈉含量：

公式P65頁

式中，T為高猛酸鉀相當于亞硝酸鈉的比例系數(shù)，即每毫升KMnO?相當于NaNO?質量（克）。從方程式得知，NaNO?與KMnO?反應時物質的量之比為5：2，如果用0.2mol/L的KMnO?lmL恰好相當于0.05molNaNO?的質量（3.14mg），此時T=3.45mg/mL，實驗時可根據具體情況確定T值；V?為滴定時消耗高猛酸鉀體積，mL：V為抽取鈍化液體積，mL；c?為高猛酸鉀溶液濃度，mol/L；c?為硫酸亞鐵鐵溶液濃度，mol/L。

亞硝酸鹽用高猛酸鉀氧化滴定，因會受到溶液中其他還原物質的影響而誤差較大。如果亞硝酸根離子含量在10mg/L以下時可用分光光度計或比色法測定。其方法為用亞硝酸鈉配置成0.1mg/L，0.3mg/L，0.5mg/L及1.0mg/L標準溶液系列，加入一定量的格里斯試劑，并用524nm波長的單色光在分光光度計上測定其吸收值，繪制出標準工作曲線。當用未知的亞硝酸鈉溶液測定其在524nm的吸光度時，對照工作曲線可找出對應的亞硝酸根含量。格里斯試劑是由0.1gα一萘胺溶于100mL30%醋酸溶液中與1%100mL對氨基苯磺酸等體積混合而成，它有使亞硝酸根離子在比色測定中不受其他離子干擾的作用。

清洗廢液的監(jiān)測分析

清洗廢液中污垢含量的增加直接影響清洗液的性能，也會對清洗物體產生影響，因此應對清洗廢液的各種污垢含量及時檢測了解。

1.pH值確定

清洗廢液的pH值要調整到6~9才允許排放。測定清洗液pH值可用便攜式pH計直接測量。這類液晶顯示的pH計多為直讀式，使用很方便。無pH計的情況下可使用pH試紙測量，蘸取待測液，滴加到pH試紙上，通過與標準試紙卡比較，即可知待測液pH值。

2.清洗液中油污總含量的監(jiān)測分析

通過對清洗液中油污總含量分析可監(jiān)測油污去除程度，還可了解待排放的清洗液中的油污含量是否達到允許排放的濃度范圍。測定油污總含量的關鍵在于把有機污染物與水及無機物分離，當不易揮發(fā)的有機污物在清洗液中的濃度較高，并在乙醚一水相間有高分配系數(shù)時，可直接用乙醚萃取，萃取后分出乙醚相，并將乙醚與蒸發(fā)，稱量殘余物質量即可求出油污總含量。

清洗液中的易揮發(fā)油污，可用濁度法分析。首先用純凈空氣將揮發(fā)性油吹出清洗液并用活性炭吸附，然后用丙酮脫附，再與明膠水溶液混合，用濁度測定法測定乳狀液的吸光度。而揮發(fā)性酸、酚等其他有機物均溶于水，不與明膠形成乳狀液，不干擾揮發(fā)性油的測定。比較精確的測定油污的方法需借助儀器分析。如用燃燒一紅外分析法可進行有機碳定量分析。具體方法為先把少量試樣與氧氣一起送入裝有高溫總碳測定的氧化催化劑的管中，使有機物中碳和無機物中碳都變成二氧化碳，用紅外氣體分析儀測量CO?濃度可知總碳量。另取試樣在有機物不分解的溫度（約150°C）下將試樣送入測定無機碳的裝置中，使無機物中碳（主要是碳酸鹽）變成CO?，求出無機物碳量，從總碳量減去無機物碳量即可測知有機物中含碳量。

3.清洗廢液中懸浮物總量測定

清洗廢液中懸浮物總量是廢液排放時一項環(huán)?？刂频闹匾笜?。懸浮物總量超標時需要經過濾、澄清、混凝處理后才可排放。清洗廢液中的固體分為溶解固體和懸浮固體，二者總和稱為總固體含量（TDS）?？偣腆w含量測定一般是將試樣在110?150°C溫度下蒸干后稱重測得的。

懸浮物指不溶于水的泥沙、黏土、有機物、微生物等。懸浮物總量可用濾膜過濾法測定，也可通過渾濁度法間接測定。水的渾濁度可用多種方法測定。國內大多用比濁儀。是根據形成濁度的水中懸浮顆粒的濃度、大小和形狀不同而產生不同透光度的原理制成的。水越渾濁對光線反射越強，透光度越低。反之水越清澈，反射光越弱，透光度越強。

4.清洗液中其他有害化學物質的監(jiān)測

（1）氟離子（F-）氟化物對人體有危害作用，污水排放標準中規(guī)定，污水中氟離子含量應≤10mg/L。在用氫氟酸清洗鍋爐或對半導體材料清洗時都應測定清洗液中氟化物含量。監(jiān)測氟離子濃度是用氟離子選擇電極，它的電極電位與溶液中F-離子濃度有關。通過測定氟離子選擇電極與標準電極組成的電池，由含待測氟離子溶液中的電池電動勢即可測知氟離子濃度。氟離子濃度超標的溶液與生石灰反應可生成難溶氟化鈣而使氟離子濃度降低。

（2）亞硝酸根（NO?-）這種離子在生化反應中有轉化成致癌物質亞硝銨的可能，國外污水排放標準規(guī)定其含量≤1mg/L。亞硝酸鈉是常用的鈍化劑，因此排放前需經常監(jiān)測。測量微量亞硝酸鈉常用分光光度計的比色法。亞硝酸鈉超標的污水在排放前通過加酸或氧化劑的方法使亞硝酸鹽轉變成不穩(wěn)定的亞硝酸或氧化成硝酸鹽而去除。

（3）聯(lián)氨（H?N—NH?）它在化學清洗中可做鈍化劑，也是一種強還原劑。它在對苯二酚、鐵離子作用下可與水中氧氣化合，因此將含聯(lián)氨的廢液排入水體中會使水中所含氧被耗盡而造成微生物死亡或水質腐蝕發(fā)臭。

洗液中的聯(lián)氨含量可用分光光度計比色法測定。

聯(lián)氨易于氧化，當用壓縮空氣鼓風攪拌酸洗廢液時，由于廢液中含有可催化聯(lián)氨的物質就可使其氧化而去掉。

潔凈度的檢驗

洗凈之后經常需對固體表面的潔凈度進行評價，可以利用表面的各種性質作為評價潔凈度的依據。但目前沒有一種評價方法是萬能的，只能根據具體需要選定最合適的評價方法。

理想的評價方法應具有幾個特點，如客觀性、可重復性、可信度髙、操作簡便迅速、檢測過程中不破壞材料等。潔凈度的評價方法是隨著清洗技術的發(fā)展不斷更新的。通常工業(yè)清洗工藝往往只憑視覺和觸覺等感官加以判斷，對于清除微小污垢的高潔凈度就要靠儀器測定判斷，在超精密工業(yè)清洗領域目前已采用許多新的檢驗方法。

1.取樣方法

正確地測定清洗對象的清潔程度是有一定難度的。由于形狀復雜或由多種材料構成的清洗對象，其污垢分布常是不均勻的。因此局部表面測定的結果不一定能完全代表整體的污垢及清潔程度的情況。例如測定物體表面附著的微生物數(shù)目，多是用清潔的布擦拭一定面積的清洗對象表面，并把這塊布拿去進行微生物培養(yǎng)，根據它上面的細菌數(shù)目確定微生物污染的情況。但如果培養(yǎng)結果細菌個數(shù)為零，并不能絕對保證整個對象物上微生物也是零。

另外，用測量接觸角作為判斷潔凈度依據時，其測定結果也只能表示與水滴接觸部位的局部潔凈度。

在清洗對象較小時，一般采用適當?shù)娜軇┙萑芙馕酃?，把溶解出來的污垢多少作為潔凈度的判定方法。但溶劑并不一定能將所有的污垢都溶解下來?/span>

因此，在工業(yè)清洗工藝的現(xiàn)場要采用一些能提高測定準確性的取樣方法。這些方法雖然簡單但很實用，主要的方法如下：

（1）隨機取樣測定

當清洗對象是數(shù)目很多的同一種小型物品時，為了減少測定次數(shù)，往往隨機取出個別樣品進行測定，用它的測定結果判定全體樣品的污染情況和潔凈度。此時，隨機取樣的數(shù)目要達到一定數(shù)量才能夠較準確地反映整體的情況。

（2）對某種特定污垢進行專門測定

即選擇影響最大的污垢進行測定，通常的機械部件進行脫脂清洗即適合這種方法。這時測定的重點是油性污垢而不必對其他污垢進行專門測定。

（3）以污染最嚴重的部位為標準進行測定

即將對象物表面污垢最多、附著最頑固的部位作為測定標準進行測定。如果這部位在清洗后達到所要求的潔凈度，其他部位肯定已達到更好的潔凈度。在清洗工廠大型設備時往往采用這種方法。

2.實驗室測定潔凈度的方法

（1）使用儀器的測定方法

當前隨著科學技術的進步，分析儀器的發(fā)展確實達到驚人的地步。這些分析儀器主要應用在精密工業(yè)清洗和超精密工業(yè)清洗領域。但是這些方法受到許多客觀條件的限制，目前大部分停留在某些必須使用這些髙級技術的場合和實驗室研究的范圍，并未在工廠中大量使用。

精密分析儀器主要有以下幾種。

①電子顯微鏡

電子顯微鏡的出現(xiàn)，使得原來在光學顯微鏡下無法識別的粒徑在1pm以下的污垢微粒變成可以識別。用電子顯微鏡可以研究清洗對象表面的精細狀態(tài)和判定微小污垢粒子的數(shù)目。

②激光散射

用氦—氖激光射線照射十分平滑的物體表面時，可以利用激光散射的原理把表面上粒徑在0.2-0.3μm的微粒狀污垢粒子的數(shù)目測定出來。

③表面分析儀器

表面分析儀器的工作原理是把各種電磁波、電子或離子照射到清洗對象表面的表層，并捕捉它們反射時產生的各種光電信息，或利用產生的分子和原子的能量分布狀態(tài)進行研究分析，從而對污垢存在的情況進行定性以至定量的測定。

1）利用電磁波進行表面分析的儀器

a.紅外線反射分光光度計（IRRS）：這種儀器可以在空氣環(huán)境中進行檢測，方法簡便，但較難獲得精密的信息。除了利用物體對紅外線吸收的分析方法外，也可以利用物體表面對可見光、紫外線的吸收進行分析。都是利用污垢與光線的相互作用，產生散射、反射、吸收、發(fā)光等現(xiàn)象，對光譜進行分析對潔凈度做出評價的。如利用污垢對紅外線吸收的特點，對吸收強度進行分析可判斷污垢的數(shù)量，具體方法有透射法、反射法和發(fā)光法3種。近年來利用傅立葉變換紅外光譜儀可對微弱紅外線吸收進行分辨。粒徑在10μm的有機污垢粒子都可被檢出。利用污垢可吸收可見光、紫外線的特點，也可進行檢驗。當對光線透明物體上含有不透明污垢進行分析時，用透過法分析光吸收強度可判斷污垢數(shù)量。當物體與污垢對光線都是不透明時，可利用對光吸收量的變化值測定污垢數(shù)量。

b.X射線熒光分析儀（FXS）：把X射線照射到物體上并對反射出來的熒光X射線進行測定的儀器。

c.X射線光電子能譜（ESCA，XPS）：用紫外線波長范圍的X射線照射物體表面，對激發(fā)出來的光電子動能進行測定分析的儀器。

2）利用電子射線的分析儀器

a.反射電子吸收俄歇電子能譜（AES，SAM）：用電子束射線照射物體，對反射的電子束進行測定分析的儀器。

b.電子一X射線法（EPMA）：對電子射線打擊物體表面，對激發(fā)出的X—射線進行分析。

3）利用離子束的分析儀器

a.離子散射光譜儀（ISS）：用離子束射線照射物體表面，并對產生的散亂離子的能量進行測定分析的儀器。

b.二次離子質譜儀（SIMA）：用離子束射線照射物體，對產生的二次離子進行直接的質量分析儀器。

表面分析儀器原理示意圖見圖2-10。

還有利用等離子體對物體表面照射，對反射形成的光譜進行分析的等離子體光譜（Plasma）。

（2）示蹤法

把有標記特征的物質混入人工污垢中并附著在清洗對象表面，當清洗處理后，利用標記物的殘留情況作為對清洗力和潔凈度的評價。用這種方法可以進行定量測定。示蹤法有兩種；

圖片P69頁

①同位素法

利用放射性同位素，如用含有放射性碳原子同位素C1?的酰胺、烷烴等有機物，能放射出β-射線而且射線強度與C1?含量成正比的特點作標記示蹤原子的方法。常用的放射性同位素有1?C、32p、3?s、??Ca。把含有放射性同位素的物質與其他污垢混合制成人工污垢，涂于物體表面，然后對比清洗前后放射性的強度變化（用蓋革計數(shù)器測定）。由于放射性的強度是與殘留在物體表面的放射性同位素數(shù)量成正比關系的，所以可間接測定表面的潔凈度。如把含有3%放射性同位素的油垢涂于金屬表面，然后用石油溶劑加熱噴淋清洗、石油溶劑機械攪拌浸漬清洗、四氯乙烯蒸氣脫脂清洗、氯代桂溶劑浸漬加超聲波清洗，對幾個方法進行對比實驗發(fā)現(xiàn)，它們的脫脂率分別為14%、30%、35%和99.5%o說明脫脂清洗以超聲波清洗效果最好。如用放射性同位素1?C制成易揮發(fā)有機物并涂于固體表面，利用其他污垢與1?C有機物分子間有相互吸收作用，污垢多時相互作用力也大，具有使含放射性同位素的有機物揮發(fā)慢的特點。在通入一定量氮氣流的條件下，測定揮發(fā)性有機物的蒸發(fā)速度。利用蒸發(fā)速度與污垢含量成反比的關系可間接判斷不同表面上污垢的數(shù)量。但這種方法的準確性受接收放射能的實驗方法的制約，因此實用性較差。

②熒光染料法

是將熒光染料作標記物的方法。把綠色的油溶性熒光染料加到油性污垢中附著在對象物表面并進行清洗，洗凈后的殘留物發(fā)熒光用肉眼是看不見的，需要靠熒光燈檢測。當脫脂去污很完全時，顯示無色，當油垢未完全脫盡時熒光染料會發(fā)出熒光。熒光強度與污垢含量成正比關系。用這種方法可以對清洗方法和潔凈度進行評價，是比同位素法更實用的評價方法。熒光染料法實驗裝置見圖2-11。

圖2-10熒光染料法實驗裝置

圖片P70頁

（3）表面膜判定法

清洗后的表面加工處理可以形成各種表面膜。形成的表面膜的強度和形態(tài)可以作為判定潔凈度的方法。比如當玻璃和金屬表面有微量污垢吸附殘留的情況下，處理得到的表面膜不僅強度差而且不均勻。形成表面膜的方法有以下兩種。

①真空鍍膜法

在真空狀態(tài)下把金屬鋅加熱蒸發(fā)形成的蒸氣鍍在物體表面形成表面膜。根據最初形成的表面膜的附著情況和花紋式樣可以判別物體洗凈的程度。玻璃表面的洗凈程度就可用這種方法判斷。

②硫酸銅溶液法

把金屬短時間浸泡在硫酸銅水溶液中，由于要清洗的金屬比銅活潑性大，所以金屬原子可以把銅離子置換出來并在金屬表面形成一層金屬銅膜。根據生成的銅膜附著強度和花紋式樣可以判斷金屬表面的潔凈度。這種方法與真空鍍膜一樣可以作為判斷潔凈度的依據。由于這種方法簡易可行，是適合工廠使用的一種簡單方法。在鋼鐵的脫脂清洗中常用這種方法判斷鋼鐵洗凈的程度。

具體步驟為：把洗凈的金屬浸入由50g/LCuSO?與20g/LH?SO?組成的酸性硫酸銅溶液中約1min，取出后水洗并觀察。

（4）生銹法

利用潔凈度高的金屬表面不易產生銹斑的特點進行判斷。具體實驗方法有如下幾種。

赤血鹽法：把用濾紙過濾的赤血鹽（K?[Fe（CN）?]）溶液與食鹽混合，形成含4%食鹽、3%赤血鹽、0.1%表面活性劑的測試液。把測試液涂于金屬表面，如有腐蝕產生的Fe3+離子則會在表面形成Fe?[Fe（CN）?]?的普魯士藍色沉淀，而清潔金屬表面無此現(xiàn)象：

Fe3++3K?[Fe（CN）?]=Fe?[Fe（CN）?]?+12K+

也可以用赤血鹽硝酸溶液對不銹鋼表面的鐵銹污垢進行檢驗：赤血鹽硝酸溶液是在1L水中加入10g赤血鹽（亞鐵氟化鉀）和30cm370%HNO?配成的。把測試液涂在不銹鋼或鋼鐵表面，如果30s內出現(xiàn)深藍色沉淀證明有Fe3+離子污垢存在。實驗后為去除產生的深藍色沉淀，可用10%的醋酸與3%草酸混合液清洗，然后再用熱水沖洗。

也可以用乙酰替苯胺的丙酮溶液對金屬表面的污垢進行檢測。測試液是用800cm3濃度為68g/L乙酰替苯胺的丙酮溶液與200cm3濃度為112g/L的醋酸鞍水溶液混合而成的。把測試液涂在不銹鋼等金屬表面上如在3?5min后呈現(xiàn)粉紅、血紅或紫色，.即是金屬表面存在Fe3+離子污垢的標志。試驗后染上的顏色可用水、甲苯或丙酮除去。如使用有機溶劑洗滌時應注意防止其燃燒。

（5）其他方法

在紡織工業(yè)和衣物洗滌部門，判定白布的潔凈度是用白度儀。首先制成各種不同白度的標準樣品，把洗滌后的白布與標準樣品進行比較可知洗滌物的白度（潔凈度）。

也有用清洗對象的表面電位和摩擦因數(shù)作為判定依據的，但這些方法實用性較差。表2-12是玻璃板的清洗方法與摩擦因數(shù)的對應關系的例子，可供讀者參考。

表2-12清洗方法與摩擦因數(shù)的關系（玻璃板）

圖2-12油酸污染時摩擦因數(shù)與接觸角變化的對應關系

表格P71-72

摩擦因數(shù)法的根據是高潔凈度的物體表面摩擦因數(shù)大，而水等液體在其表面易鋪展，因此接觸角小，實驗表明摩擦因數(shù)與接觸角之間存在一定的對應關系，圖2-12為洗凈的鋁、銅金屬表面被油酸污染時摩擦因數(shù)與接觸角的變化對應關系。

由圖2-12可見實驗開始前潔凈的金屬表面，接觸角為0°（完全鋪展），此時的靜摩擦因數(shù)為1μk隨著表面被油酸污染的加重，摩擦因數(shù)迅速減少而接觸角迅速加大至（＞90°）潤濕狀態(tài)。因此可用物體表面摩擦因數(shù)值的大小，判斷表面的潔凈程度。

3.清洗現(xiàn)場測定潔凈度的方法

（1）定量測定方法

除了以上介紹的各種物理和化學的測試方法之外，對于污垢的數(shù)量，清洗力大小，清洗潔凈程度，在現(xiàn)場進行比較準確的定量方法有重量法、吸光度法、接觸角法。

①重量法

由于目前工廠已普遍配置電子天平，使得對形狀復雜的小型物體總體的潔凈度可以進行評價。具體的步驟如下：

a.稱量清洗樣品質量。用電子天平稱量3次（每次稱量10個樣品，電子天平的靈敏度可達10μg），即稱量清洗前物體的質量mx，清洗后物體的質量my和清洗后再用脫脂能力優(yōu)良的溶劑，完全洗凈后的質量mz。

b.計算。附著在物體污垢的量為（mx一mz），清洗后去除的污垢量為（mx一my），殘留的污垢量為（my一mz）。清洗后污垢去除率為（mx一my）/（mx一mz）；用殘留污垢量（my一mz）除以物體的表面積得到單位面積的污垢殘留的量，用10個樣品試驗求出的平均值。

使用這種方法應注意的問題是：為防止溫度、濕度的變化及被測物體與電子天平間的溫度差造成試驗誤差，在測量過程中要對溫度、濕度進行調整。一般把樣品放在恒溫、恒濕條件下放置30?60min再開始測量，而且要求熟練地進行稱量操作。使用天平靈敏度為10μg的電子天平，在稱量5個樣品求平均值的情況下，確定的殘留污垢誤差范圍在50-100μg。

注意：不能用天平稱量的物體不能用此法。

②紫外線吸光光度法

這是一種使用紫外線分光光度計測量殘留污垢的方法，可以作為前面重量測定法的一種替代方法。把洗凈后的部件放在對污垢有強去除作用的溶劑中清洗，把溶劑中溶解的污垢的數(shù)量用紫外線吸收法加以測定，這是一種準確度更高的方法。特別是當污垢殘留量很低時（0.01μg/cm2左右）用這種方法較準確。

表2-14對重量法和紫外線吸光光度法的測定范圍進行比較，由表中數(shù)據可知，吸光光度法是準確度更高的方法。

表格P73頁

吸光光度法存在的問題是：需要事先了解污垢的種類，掌握這類污垢濃度與紫外光吸光度之間的關系，并制成對應關系的標準曲線。

與重量法共同應注意的是：在用這種溶劑去除污垢時，不能對清洗對象造成腐蝕。特別是由多種材料組成的物體會存在這個問題。

吸光光度法使用的溶劑受吸收光譜的制約，并非所有溶劑都適用紫外線吸光光度法，要避免使用的溶劑對污垢的檢驗造成干擾。

③接觸角法

把水滴球面與物體表面接觸點所作的球面切線與表面形成的夾角（θ）叫接觸角。圖2-13是水滴在不同物質表面上形成的接觸角示意圖。

圖2-13水滴的接觸角/θ

表格P73頁

接觸角的大小與構成表面的材料性質有關，并隨材料表面的光潔度等物質性質而變化。往往實際測量值與理論數(shù)值存在一定偏差。

水在各種表面上接觸角列于表2-14。

表格P74頁

對于可被水潤濕的物質構成的材料，可以用接觸角了解它表面的潔凈程度（一般水滴在親水表面上潤濕，以接觸角90°為分界，接觸角小于90°，被認為是可被水潤濕的物體）。對于由同一種材料制成的清洗對象，通過比較其接觸角可以了解相應的潔凈程度。接觸角越小表明其表面潔凈度越高。例如鋼鐵、不銹鋼、貴金屬以及玻璃等材料構成的物體，理論上與水接觸角可達10°以下，但是沾有污垢的這些表面在用有機溶劑、表面活性劑水溶液和堿液等清洗劑清洗后還有厚度為幾個分子的污垢層在表面吸著殘留，所以清洗后接觸角最多可達30°。通過電解、研磨和等離子體處理之后能使上述吸附的污垢剝離，或用強烈的氧化方法也能去除吸附層，而可以得到接觸角在10°以下的超潔凈的表面。

利用各種接觸角測定裝置（其示意圖見圖2-14）得到的測定值只能作判斷潔凈度的相對標準，因為即使用很精密的裝置測量時，由于水滴下落的高度以及水滴直徑大小的變化都會使結果發(fā)生變化。

使用接觸角法時應注意：接觸角法只適合于測定乎滑的物質表面的潔凈度，對粗糙表面物體不適用。用堿液和表面活性劑水溶液清洗表面之后會有一些吸附物殘留在表面，由于堿和表面活性劑有使接觸角減小的作用，因此影響測量的準確性。

圖2-14接觸角測定示意圖

表格P74頁

另外油滴在某些金屬表面也會形成接觸角，例如橄欖油在白金、金和鐵等金屬表面的理論接觸角分別為29°、33°和27°。另外，油滴在親油表面接觸角也較小，但是由于油滴的表面張力比水要小得多，它們對親油性表面比對親水性表面更易潤濕。所以利用油滴的接觸角變化來判斷親油表面的潔凈度是很困難的，因此實際生產中很少這樣做。

通過兩個實例說明用接觸角法可以對不同的清洗方法的效果進行評價。

a.玻璃：圖2-15介紹了用幾種清洗方法處理之后，玻璃表面與水的接觸角。在清潔的玻璃表面上，由于玻璃分子與水分子間存在很強的相互作用，因此水滴的接觸角可以在10°以下。

圖2-15各種清洗方法處理后玻璃表面接觸角

圖片P75頁

由圖2-15的結果可以看出，三個沾有有機污垢的玻璃樣品（原始與水的接觸角分別約為＞30°，＞40°，＞50°）經過研磨后干燥（A）以及用三氯乙烯有機溶劑清洗（B）之后，玻璃與水的接觸角在40°±10°范圍，說明用研磨和親油性有機溶劑去污之后，玻璃表面仍有一些有機污垢殘留。而經過鉻酸洗液（重鉻酸鉀加濃硫酸）處理（C）之后，有機污垢被氧化分解，三個玻璃樣品與水的接觸角都降至15°左右，已接近理想的潔凈度。再經過輝光放電產生的等離子體（D）處理，這時水在玻璃表面的接觸角可低于10°，理論上可認為此時玻璃表面已完全清潔。因此用測定玻璃與水的接觸角的方法不僅可以判斷玻璃表面的潔凈度，也可以判斷清洗方法的去污效果優(yōu)劣。

b.金屬：除了金、鉗等貴金屬之外，一般用精密工業(yè)清洗技術處理過的金屬，它們的表面與水滴的接觸角也可達到10°以下。但用一般的工業(yè)清洗技術，如用有機溶劑、堿性水溶液、表面活性劑水溶液處理金屬進行脫脂去污，很難得到接觸角在30°以下的潔凈度。通過各種清洗方法清洗金屬表面的結果對比，發(fā)現(xiàn)等離子體處理是最好的方法，洗凈后金屬與水的接觸角最小。

由于清洗之后的玻璃和金屬放在潮濕但清潔的空氣中，它們的表面上會形成厚度約為幾個分子厚的層狀水吸附膜。這種吸附膜由于金屬與水分子間有很強的分子間作用力而很難去除。鋼鐵表面吸附存在的水是導致鐵銹生成的重要原因。而玻璃表面吸附的水膜要加熱到幾百度的高溫才能完全除去。

在精密工業(yè)清洗領域，由于微量有機污垢和水膜殘留在洗凈的物體表面，會對后續(xù)進行的真空鍍膜和其他各種加工都造成不良影響，必須加以清除。在這種情況下，使用紫外線與離子束共同作用或利用等離子體的方法使有機物氧化分解以及去除水膜有很好的效果。

④殘留離子濃度法

半導體工業(yè)中的硅片、集成線路以及電子印刷線路板，要求表面不含金屬離子污染物，這些微量離子的存在是造成材料腐蝕和電路短路的重要原因，也會使產品質量下降，可信賴程度降低。為此要對金屬離子污垢含量進行測定。具體方法為用純凈的乙醇一水清洗液（通過離子交換法等純化處理后其電阻值在20μΩ以上），對清洗后的半導體材料進行浸泡處理，然后測定洗液的電導率，溶出的金屬離子越多溶液的導電性越強，離子濃度與電導率之間存在正比的定量關系，用這種方法也可以判定清洗的潔凈度。

（2）簡易定性評價潔凈度的方法

在清洗現(xiàn)場除用視覺和觸覺進行定性評價之外，還經常使用以下定性方法。

用干凈的布擦拭清洗對象表面，通過看有無附著的污垢來測定表面潔凈度是一種簡便而常用的方法。通常是用干燥潔凈不起毛的布（如紗布）對物體表面擦拭，根據布臟的程度進行判斷，但不精確。

由于清潔的金屬和玻璃表面可以被水潤濕，根據接觸角的原理，經常用水滴法、水膜法、噴霧法、噴氣法等來檢驗。但只有熟練掌握上述方法的操作時才能做出正確的判斷，而且當有堿和表面活性劑吸附殘留在表面時，有時會做出錯誤的判斷。

①水滴法

這是前面介紹的接觸角評價潔凈度的一種應用。滴在表面上的水滴體積一定的條件下（一般可認為從滴管中滴出的每滴水體積是相同的），在表面展開的水滴直徑越大，接觸角越小，潔凈度越高（見圖2-16）。因此可以把表面上形成的水滴直徑大小和形狀作為比較潔凈度的依據。如圖2-16中圖a是表面有不均勻殘留污垢時水滴的形狀，而圖b中水滴保持圓形而且直徑相當大。由此判斷圖b中表面潔凈度較高。

圖2-16水滴形狀與潔凈度關系

圖片P76頁

②水膜法

把清洗后的物體浸泡在水中并使物體表面與水面成垂直方向向上拉，離開水面后如果物體表面形成的水膜能均勻地占滿全部表面則說明潔凈度高，如表面有部分形不成水膜則說明那里不夠潔凈。這是一種最簡便的試驗方法，但不是一種精密的判定方法。

③噴霧法

用噴霧器把均勻的微粒狀水滴噴射到清洗后的干燥表面上，通過形成水滴的情況可以判斷它的潔凈度。當表面十分潔凈時，微粒狀水滴會在表面上均勻地潤濕鋪層，而且干燥后凝聚水膜周邊形狀呈規(guī)則的圓形。見圖2-17。

圖2-17噴霧法實驗裝畫

圖片P77頁

④呼氣法

對著干燥的清洗對象表面呼氣，水蒸氣在表面上冷凝時會在表面形成混濁的霧斑。表面潔凈時產生的霧斑是均勻的，而表面不潔凈時霧斑不均勻，當表面十分平滑潔凈時霧斑會在很短時間內消失。

⑤肉眼觀察法

通過用肉眼直接觀察式用放大鏡，檢測管等儀器觀察表面的油脂、鐵銹等污垢。也可以用照射在物體表面的反射光強度了解污染的情況，事先應對不同潔凈度的樣品定出標準，然后把待測樣品與已知樣品進行比較。這種方法的優(yōu)點是測定速度快，不必破壞樣品。但要求實驗者有一定的經驗。圖2-18為肉眼觀察法示意圖。這種方法測定顆粒狀污垢效果較好，對有機物形成的薄膜污垢判斷準確性差。使用的設備中光源要保證有一定光強度才能產生較強的反射散射光。

圖2-18肉眼觀察法示意圖

圖片P77-78頁