概述

化學(xué)清洗過(guò)程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)被清洗設(shè)備的垢樣進(jìn)行分析化驗(yàn)，確定工藝配方。但在具體清洗時(shí)，特別是大型化工裝置，如何判斷清洗的終點(diǎn)也是非常重要的。對(duì)于一個(gè)要清洗的裝置或系統(tǒng)，在清洗過(guò)程中打開(kāi)設(shè)備的入孔、手孔或法蘭，檢查清洗效果是不現(xiàn)實(shí)的。判斷清洗的每個(gè)步驟是否到達(dá)終點(diǎn)，主要依據(jù)三點(diǎn)：①以前成功清洗的經(jīng)驗(yàn)；②掛在清洗槽中的樣管；③分析化驗(yàn)的數(shù)據(jù)。分析化驗(yàn)的數(shù)據(jù)是判斷化學(xué)清洗每個(gè)過(guò)程是否到達(dá)終點(diǎn)，是否需要再添加清洗藥劑的最直接、最準(zhǔn)確的依據(jù)?？梢赃@樣說(shuō)，清洗現(xiàn)場(chǎng)的化驗(yàn)人員是技術(shù)負(fù)責(zé)人的眼睛。

分析化驗(yàn)的采樣方式

在清洗現(xiàn)場(chǎng)，一般在清洗泵站上都設(shè)有進(jìn)、回液的分析化驗(yàn)取樣閥，打開(kāi)閥門取樣時(shí)，應(yīng)先放掉一定量的清洗液，確保在同時(shí)間所取的清洗液的真實(shí)性和有效性。一般情況下，取樣化驗(yàn)的開(kāi)始時(shí)間是根據(jù)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(kāi)始取樣化驗(yàn)。化驗(yàn)取樣時(shí)應(yīng)有兩個(gè)錐形瓶，分別標(biāo)有進(jìn)液和回液字樣，防止混淆，化驗(yàn)時(shí)間間隔根據(jù)化學(xué)清洗方案的規(guī)定而實(shí)施?，F(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)要求簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。

水的pH值和濁度的測(cè)定

1.清洗液的pH值測(cè)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(cè)定pH值。采用檸檬酸酸洗時(shí)也需要測(cè)定pH值，用氨水調(diào)pH值為3.5?4.5，具體方法可采用pH試紙和pH測(cè)定儀來(lái)測(cè)定。

2.濁度、電阻率測(cè)定

濁度測(cè)定是判斷各種水沖洗階段是否結(jié)束的最直接的數(shù)據(jù)。在使用純水或超純水清洗精密工業(yè)設(shè)備和高壓帶電設(shè)備時(shí)，要掌握溶解在水中的中性鹽的情況，迭時(shí)就要測(cè)水的電阻率。純水理論上可達(dá)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(dá)到10Ω?cm，自來(lái)水的電阻率為104Ω?cm。電阻率可用簡(jiǎn)便的電阻率測(cè)定儀測(cè)定?？梢苑謩e根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)定各種水的耐用限度。

清洗液的監(jiān)測(cè)分析

在化學(xué)清洗過(guò)程中需對(duì)酸濃度、堿濃度、鈍化液的濃度及清洗液中各種離子濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其主要內(nèi)容如下。

1.化驗(yàn)用品明細(xì)

名稱規(guī)格數(shù)量

滴定儀（臺(tái)、桿、夾、管〉1套

錐形瓶250mL2個(gè)

燒杯250mL2個(gè)

移液管5mL1支

吸耳球1個(gè)

量筒50mL1個(gè)

試紙若干

混合指示劑1瓶

標(biāo)準(zhǔn)溶液：酸、堿、EDTA各1瓶

溫度計(jì)若干

濾紙、漏斗及勞保用品若干

急救藥品若干

2.測(cè)試項(xiàng)目及分析檢測(cè)時(shí)間

表格P53-54頁(yè)

3.堿濃度測(cè)定

堿濃度的測(cè)定是指對(duì)清洗系統(tǒng)酸洗前的除油脫脂和對(duì)污垢中的硫酸鹽垢轉(zhuǎn)化時(shí)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(shí)加少量表面活性劑。堿洗液的成分測(cè)定主要是對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液顏色由綠變紅，所消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V1。

公式P54頁(yè)

式中：40.0——NaOH的相對(duì)分子質(zhì)量；

C—硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V1—消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)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(wú)需代入公式。另外，為簡(jiǎn)化公式，諸如d=1g/mL也在公式中予以省略。

（2）堿洗液為兩項(xiàng)混合液時(shí)

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(shí)溶液顯紅色）；

c.用濃度為c的標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液滴定至無(wú)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(jì)算

公式P55-56頁(yè)

4.酸洗液的監(jiān)測(cè)分析

酸洗液中需監(jiān)測(cè)分析的主要是酸洗液的酸度和溶解產(chǎn)物高價(jià)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(yīng)清洗的程度。溶解產(chǎn)物高價(jià)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(jìn)入溶液中鐵的總量，F(xiàn)e2+離子的濃度也需要測(cè)定。

（1）鹽酸濃度的測(cè)定

①試劑：混合指示劑，濃度為c的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，mol/L。

②原理：鹽酸是氯化氫的水溶液，酸性較強(qiáng)，能與堿發(fā)生中和反應(yīng)，即

HCl+NaOH→NaCl+H?O

因此加入混合指示劑后，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定分析，顏色由紅變綠即為終點(diǎn)。

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?jī)?nèi)加水稀釋到lOOmL。

b.加2?3滴混合指示劑（此時(shí)溶液為紅色）。

c.用濃度為c的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液（mol/L）滴定，當(dāng)溶液顏色由紅變綠時(shí)為止，記下消耗堿溶液體積V1（mL）。

d.計(jì)算

公式P57頁(yè)

式中：36.5——HC1的相對(duì)分子質(zhì)量；

c——NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V——所取酸洗液的體積，mL。

注意：當(dāng)所測(cè)溶液濃度過(guò)高時(shí)，應(yīng)先將其稀釋后測(cè)定。

（2）氫氟酸濃度測(cè)定

①原理氫氟酸呈酸性可與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)

HF+NaOH=NaF+H?O

因此，其濃度可用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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?jī)?nèi)，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(shí)溶液為紅色）。

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

計(jì)算：

公式P57頁(yè)

式中：20.0——HF的相對(duì)分子質(zhì)量；

c——NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V——所取HF溶液的體積，mL。

（3）硝酸濃度的測(cè)定

①原理：硝酸呈強(qiáng)酸性，加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液后發(fā)生中和反應(yīng)，可表示為：

HNO?+NaOH=NaNO?+H?O

因此可以加入混合指示劑后用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行滴定分析。

②試劑：標(biāo)準(zhǔn)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(shí)溶液為紅色）。

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

計(jì)算：

公式P58頁(yè)

式中：63.01——HNO3的相對(duì)分子質(zhì)量；

c——NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V?——消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V——取樣量，mL。

（4）檸檬酸濃度的測(cè)定

①原理：游離檸檬酸濃度的測(cè)定，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)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(chǎng)清洗中實(shí)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(diào)節(jié)pH值至3?4，使之部分形成檸檬酸鞍溶液，所以測(cè)得的酸度比實(shí)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(guān)。

②試劑：NaOH標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算：

公式P58頁(yè)

式中：V——所取檸檬酸溶液的體積，mL；

V?——消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

c——NaOH標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)不明顯時(shí)增加Mg（ClO?）?的劑量；減少試樣的吸取量。

c.pH-Fa表的制作（從實(shí)測(cè)中求得）在燒杯中配制的一系列3%C?HgO?溶液，并取未調(diào)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(diào)節(jié)成不同pH值的溶液，再實(shí)測(cè)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(jiàn)表2-9。

表格P58-59頁(yè)

如試樣中含鐵量過(guò)大，會(huì)使終點(diǎn)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(cè)定

①原理硫酸可與氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應(yīng)，即

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

因此可以加入指示劑后，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定分析。

②試劑：準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

c.滴定至溶液呈綠色，記下NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量V1（mL）。

計(jì)算：

公式P59頁(yè)

式中：c——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V?——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL；

V——試樣體積，mL；

98.1酸的相對(duì)分子質(zhì)量。

（6）氨基磺酸濃度的測(cè)定

稱取質(zhì)量為m實(shí)的氨基磺酸，用100mL容量瓶進(jìn)行定容；取樣5mL加50mL水和混合指示劑，用0.9325mol/L的NaOH進(jìn)行標(biāo)定見(jiàn)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(shí)其計(jì)算公式為：

公式P59頁(yè)

式中：CNaOH——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

VNaOH——?dú)溲趸c的體積數(shù)，mL。

表格P60頁(yè)

5.金屬離子濃度的測(cè)定

（1）酸洗液中Fe2+、Fe3+的分析測(cè)定。

在化學(xué)清洗中，鐵離子含量是重要的控制指標(biāo)，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(diǎn)的判斷依據(jù)。由于Fe3+離子會(huì)引起鋼鐵腐蝕，在清洗過(guò)程中應(yīng)對(duì)其濃度嚴(yán)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(diǎn)。

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(jù)消耗的EDTA量計(jì)算Fe2+的含量。

②測(cè)定方法

a.HC1、HNO?、氨基磺酸中鐵離子濃度的測(cè)定

試劑：EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（一般為0.05mol/L），1：1NH??H?O，1：4HC1，10%磺基水楊酸，10%過(guò)硫酸鞍。

步驟：準(zhǔn)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(diào)pH值為2?3，加入1mL10%磺基水楊酸作指示劑（此時(shí)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(guò)硫酸鞍拌勻后加熱至70°C，待冷卻后用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液繼續(xù)滴定至紅色消失，記下EDTA的體積為b。

計(jì)算：

公式P61頁(yè)

式中：c——EDTA標(biāo)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(duì)分子質(zhì)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(cè)定

試劑：H?SO?標(biāo)準(zhǔn)溶液（一般為0.5mol/L）；EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色消失，記下消耗量a；加5mL10%的過(guò)硫酸銨，加熱至60?70°C；用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色消失，記下消耗量b（Fe3+濃度較大，終點(diǎn)不明顯時(shí)，可酌情用水稀釋）。

計(jì)算：

公式P61頁(yè)

式中：c——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

d——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的第一次消耗量，mL；

b——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的第二次消耗量，mL；

55.85——Fe的相對(duì)分子質(zhì)量；

V——所取溶液體積，mL。

c.HF溶液中鐵離子濃度的測(cè)定

試劑：10%磺基水楊酸、25%AlCl?溶液、EDlA標(biāo)準(zhǔn)溶液（一般為0.05mol/L）、H?SO?標(biāo)準(zhǔn)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(diào)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(guò)硫酸鞍加熱至70°C，用EDTA滴定至終點(diǎn)，記下消耗量mL。

計(jì)算：

公式P61頁(yè)

式中：c——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

a——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的第一次消耗量，mL；

b——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的第二次消耗量，mL；

55.85——Fe的相對(duì)分子質(zhì)量；

V——所取溶液體積，mL。

（2）酸洗液中銅離子含量的分析測(cè)定

當(dāng)酸洗液中銅離子含量超過(guò)3%時(shí)，會(huì)在清洗金屬表面產(chǎn)生金屬銅沉積（鍍銅）現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)造成鐵腐蝕。當(dāng)銅含量低于5%時(shí)，在清洗液中加入硫服可以把銅離子絡(luò)合而隱蔽起來(lái)，當(dāng)銅離子含量超過(guò)5%時(shí)，應(yīng)采用氨氧化劑絡(luò)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(luò)合，使紫腺酸錢的玫瑰紫色消失。但EDTA與銅離子的絡(luò)合能力更強(qiáng)，可以從上述絡(luò)合物中置換出紫腺酸鞍，使溶液恢復(fù)紫色，故可用紫服酸鞍為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定?？紤]到酸洗液中不可避免地有相當(dāng)數(shù)量的鐵離子，可用F-離子絡(luò)合Fe3+，以消除鐵離子的干擾。

②試劑：標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定步驟

a.取體積為V（10~15mL）的試樣（沉淀物較多時(shí)，過(guò)濾后測(cè)定）。

b.加入少量氟化鈉固體0.5g，用1：1氨水和1：4鹽酸調(diào)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(jì)算：

公式P62頁(yè)

式中：c——EDTA標(biāo)液濃度，mol/L；

a——0.05mol/L或0.01mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定

①方法概要：本方法采用鈣黃綠素為指示劑。在pH≥12時(shí)，用乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)物質(zhì)，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(zhǔn)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法稱取于800°C灼燒至恒重的基準(zhǔn)氧化鋅0.8137g，稱準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液配制稱取3.72gEDTA，溶于1L容量瓶中，搖勻。

e.標(biāo)定：準(zhǔn)確吸取25mL0.01mol/L氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變成純藍(lán)色為終點(diǎn)，同時(shí)作空白試驗(yàn)校正結(jié)果。EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c按下式計(jì)算：

公式P63頁(yè)

式中：V——消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

c?——氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；

V?——吸取氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V?——空白溶液所消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。

④試驗(yàn)步驟：用移液管吸取經(jīng)中速定性濾紙過(guò)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液的黃綠色熒光突然消失，并出現(xiàn)紅色時(shí)即為終點(diǎn)，記下所消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(shí)對(duì)測(cè)定均有干擾，經(jīng)加鹽酸煮沸后再滴定，可消除干擾；在水中有微量三價(jià)鐵和鋁離子干擾本法時(shí)，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(diǎn)不明顯；有鋅離子時(shí)，加入氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH=14，可消除干擾；本方法也可采用鈣指示劑指示終點(diǎn)。

⑤計(jì)算：水樣中鈣離子含量（mg/L），按下式計(jì)算：

公式P63頁(yè)

式中：c——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；

V?——消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；

V?——滴定空白溶液時(shí)，所消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定兩個(gè)結(jié)果間的差數(shù)，不應(yīng)超過(guò)0.21mg/L；取平行測(cè)定兩個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值，作為水樣的鈣離子含量。

（4）鎂離子濃度的測(cè)定

①方法概要：在pH=10的氨性緩沖液中，用酸性鉻藍(lán)K為指示劑，以乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）標(biāo)準(zhǔn)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(jí)萘酚綠B；氨水；試劑級(jí)酸性鉻藍(lán)K；巰基乙醇（硫代乙醇酸）；硝酸鉀。

③準(zhǔn)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(jì)核對(duì)pH值。

酸性鉛藍(lán)K一萘酚酞綠B混合指示劑：稱取0.1g酸性鋸藍(lán)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(lán)K—蔡酚綠B試紙。

0.01mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液：配制和標(biāo)定見(jiàn)循環(huán)水中鈣離子的測(cè)定方法。

④試驗(yàn)步驟：吸取經(jīng)中速濾紙過(guò)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(lán)K—萘酚綠B指示劑，或一條酸性鉻藍(lán)K—萘酚綠B試紙，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紅色突變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積V?。

⑤計(jì)算：水樣中鎂離子含量Cmg2+（mg/L）按下式計(jì)算：

公式P64頁(yè)

式中：V?——滴定鈣時(shí)所消耗EDIA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V?——滴定鈣鎂含量時(shí)所消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

c——EDIA標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定兩個(gè)結(jié)果間的差數(shù)不應(yīng)超過(guò)0.54mg/L。取平行測(cè)定兩個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值，作為水樣中鎂離子的含量。

6.鈍化液的測(cè)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(cè)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(guò)剩的高猛酸鉀反應(yīng)，最后再用標(biāo)準(zhǔn)高猛酸鉀回滴剩余的硫酸亞鐵鞍，根據(jù)回滴時(shí)消耗高猛酸鉀體積可推算出洗液中的亞硝酸鈉濃度。整個(gè)反應(yīng)過(guò)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(yù)先除去水中可被高錳酸鉀氧化的物質(zhì)。用移液管加入準(zhǔn)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(zhǔn)確量取的10cm30.1mol/L硫酸亞鐵鞍標(biāo)準(zhǔn)溶液，靜置5min，讓剩余的高錳酸鉀與硫酸亞鐵銨完全反應(yīng)，最后用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)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(diǎn)。記下消耗的高猛酸鉀體積V?，按下式計(jì)算出鈍化液中亞硝酸鈉含量：

公式P65頁(yè)

式中，T為高猛酸鉀相當(dāng)于亞硝酸鈉的比例系數(shù)，即每毫升KMnO?相當(dāng)于NaNO?質(zhì)量（克）。從方程式得知，NaNO?與KMnO?反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比為5：2，如果用0.2mol/L的KMnO?lmL恰好相當(dāng)于0.05molNaNO?的質(zhì)量（3.14mg），此時(shí)T=3.45mg/mL，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)具體情況確定T值；V?為滴定時(shí)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(huì)受到溶液中其他還原物質(zhì)的影響而誤差較大。如果亞硝酸根離子含量在10mg/L以下時(shí)可用分光光度計(jì)或比色法測(cè)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(biāo)準(zhǔn)溶液系列，加入一定量的格里斯試劑，并用524nm波長(zhǎng)的單色光在分光光度計(jì)上測(cè)定其吸收值，繪制出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。當(dāng)用未知的亞硝酸鈉溶液測(cè)定其在524nm的吸光度時(shí)，對(duì)照工作曲線可找出對(duì)應(yīng)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(duì)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(cè)定中不受其他離子干擾的作用。

清洗廢液的監(jiān)測(cè)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(huì)對(duì)清洗物體產(chǎn)生影響，因此應(yīng)對(duì)清洗廢液的各種污垢含量及時(shí)檢測(cè)了解。

1.pH值確定

清洗廢液的pH值要調(diào)整到6~9才允許排放。測(cè)定清洗液pH值可用便攜式pH計(jì)直接測(cè)量。這類液晶顯示的pH計(jì)多為直讀式，使用很方便。無(wú)pH計(jì)的情況下可使用pH試紙測(cè)量，蘸取待測(cè)液，滴加到pH試紙上，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)試紙卡比較，即可知待測(cè)液pH值。

2.清洗液中油污總含量的監(jiān)測(cè)分析

通過(guò)對(duì)清洗液中油污總含量分析可監(jiān)測(cè)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(dá)到允許排放的濃度范圍。測(cè)定油污總含量的關(guān)鍵在于把有機(jī)污染物與水及無(wú)機(jī)物分離，當(dāng)不易揮發(fā)的有機(jī)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(shí)，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(zhì)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(cè)定法測(cè)定乳狀液的吸光度。而揮發(fā)性酸、酚等其他有機(jī)物均溶于水，不與明膠形成乳狀液，不干擾揮發(fā)性油的測(cè)定。比較精確的測(cè)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(jìn)行有機(jī)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(cè)定的氧化催化劑的管中，使有機(jī)物中碳和無(wú)機(jī)物中碳都變成二氧化碳，用紅外氣體分析儀測(cè)量CO?濃度可知總碳量。另取試樣在有機(jī)物不分解的溫度（約150°C）下將試樣送入測(cè)定無(wú)機(jī)碳的裝置中，使無(wú)機(jī)物中碳（主要是碳酸鹽）變成CO?，求出無(wú)機(jī)物碳量，從總碳量減去無(wú)機(jī)物碳量即可測(cè)知有機(jī)物中含碳量。

3.清洗廢液中懸浮物總量測(cè)定

清洗廢液中懸浮物總量是廢液排放時(shí)一項(xiàng)環(huán)保控制的重要指標(biāo)。懸浮物總量超標(biāo)時(shí)需要經(jīng)過(guò)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）。總固體含量測(cè)定一般是將試樣在110?150°C溫度下蒸干后稱重測(cè)得的。

懸浮物指不溶于水的泥沙、黏土、有機(jī)物、微生物等。懸浮物總量可用濾膜過(guò)濾法測(cè)定，也可通過(guò)渾濁度法間接測(cè)定。水的渾濁度可用多種方法測(cè)定。國(guó)內(nèi)大多用比濁儀。是根據(jù)形成濁度的水中懸浮顆粒的濃度、大小和形狀不同而產(chǎn)生不同透光度的原理制成的。水越渾濁對(duì)光線反射越強(qiáng)，透光度越低。反之水越清澈，反射光越弱，透光度越強(qiáng)。

4.清洗液中其他有害化學(xué)物質(zhì)的監(jiān)測(cè)

（1）氟離子（F-）氟化物對(duì)人體有危害作用，污水排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，污水中氟離子含量應(yīng)≤10mg/L。在用氫氟酸清洗鍋爐或?qū)Π雽?dǎo)體材料清洗時(shí)都應(yīng)測(cè)定清洗液中氟化物含量。監(jiān)測(cè)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(guān)。通過(guò)測(cè)定氟離子選擇電極與標(biāo)準(zhǔn)電極組成的電池，由含待測(cè)氟離子溶液中的電池電動(dòng)勢(shì)即可測(cè)知氟離子濃度。氟離子濃度超標(biāo)的溶液與生石灰反應(yīng)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(yīng)中有轉(zhuǎn)化成致癌物質(zhì)亞硝銨的可能，國(guó)外污水排放標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)常監(jiān)測(cè)。測(cè)量微量亞硝酸鈉常用分光光度計(jì)的比色法。亞硝酸鈉超標(biāo)的污水在排放前通過(guò)加酸或氧化劑的方法使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)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(xué)清洗中可做鈍化劑，也是一種強(qiáng)還原劑。它在對(duì)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(huì)使水中所含氧被耗盡而造成微生物死亡或水質(zhì)腐蝕發(fā)臭。

洗液中的聯(lián)氨含量可用分光光度計(jì)比色法測(cè)定。

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

潔凈度的檢驗(yàn)

洗凈之后經(jīng)常需對(duì)固體表面的潔凈度進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以利用表面的各種性質(zhì)作為評(píng)價(jià)潔凈度的依據(jù)。但目前沒(méi)有一種評(píng)價(jià)方法是萬(wàn)能的，只能根據(jù)具體需要選定最合適的評(píng)價(jià)方法。

理想的評(píng)價(jià)方法應(yīng)具有幾個(gè)特點(diǎn)，如客觀性、可重復(fù)性、可信度髙、操作簡(jiǎn)便迅速、檢測(cè)過(guò)程中不破壞材料等。潔凈度的評(píng)價(jià)方法是隨著清洗技術(shù)的發(fā)展不斷更新的。通常工業(yè)清洗工藝往往只憑視覺(jué)和觸覺(jué)等感官加以判斷，對(duì)于清除微小污垢的高潔凈度就要靠?jī)x器測(cè)定判斷，在超精密工業(yè)清洗領(lǐng)域目前已采用許多新的檢驗(yàn)方法。

1.取樣方法

正確地測(cè)定清洗對(duì)象的清潔程度是有一定難度的。由于形狀復(fù)雜或由多種材料構(gòu)成的清洗對(duì)象，其污垢分布常是不均勻的。因此局部表面測(cè)定的結(jié)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(cè)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(duì)象表面，并把這塊布拿去進(jìn)行微生物培養(yǎng)，根據(jù)它上面的細(xì)菌數(shù)目確定微生物污染的情況。但如果培養(yǎng)結(jié)果細(xì)菌個(gè)數(shù)為零，并不能絕對(duì)保證整個(gè)對(duì)象物上微生物也是零。

另外，用測(cè)量接觸角作為判斷潔凈度依據(jù)時(shí)，其測(cè)定結(jié)果也只能表示與水滴接觸部位的局部潔凈度。

在清洗對(duì)象較小時(shí)，一般采用適當(dāng)?shù)娜軇┙萑芙馕酃福讶芙獬鰜?lái)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(lái)。

因此，在工業(yè)清洗工藝的現(xiàn)場(chǎng)要采用一些能提高測(cè)定準(zhǔn)確性的取樣方法。這些方法雖然簡(jiǎn)單但很實(shí)用，主要的方法如下：

（1）隨機(jī)取樣測(cè)定

當(dāng)清洗對(duì)象是數(shù)目很多的同一種小型物品時(shí)，為了減少測(cè)定次數(shù)，往往隨機(jī)取出個(gè)別樣品進(jìn)行測(cè)定，用它的測(cè)定結(jié)果判定全體樣品的污染情況和潔凈度。此時(shí)，隨機(jī)取樣的數(shù)目要達(dá)到一定數(shù)量才能夠較準(zhǔn)確地反映整體的情況。

（2）對(duì)某種特定污垢進(jìn)行專門測(cè)定

即選擇影響最大的污垢進(jìn)行測(cè)定，通常的機(jī)械部件進(jìn)行脫脂清洗即適合這種方法。這時(shí)測(cè)定的重點(diǎn)是油性污垢而不必對(duì)其他污垢進(jìn)行專門測(cè)定。

（3）以污染最嚴(yán)重的部位為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定

即將對(duì)象物表面污垢最多、附著最頑固的部位作為測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。如果這部位在清洗后達(dá)到所要求的潔凈度，其他部位肯定已達(dá)到更好的潔凈度。在清洗工廠大型設(shè)備時(shí)往往采用這種方法。

2.實(shí)驗(yàn)室測(cè)定潔凈度的方法

（1）使用儀器的測(cè)定方法

當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，分析儀器的發(fā)展確實(shí)達(dá)到驚人的地步。這些分析儀器主要應(yīng)用在精密工業(yè)清洗和超精密工業(yè)清洗領(lǐng)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(jí)技術(shù)的場(chǎng)合和實(shí)驗(yàn)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(lái)在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法識(shí)別的粒徑在1pm以下的污垢微粒變成可以識(shí)別。用電子顯微鏡可以研究清洗對(duì)象表面的精細(xì)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(shí)，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(cè)定出來(lái)。

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(duì)象表面的表層，并捕捉它們反射時(shí)產(chǎn)生的各種光電信息，或利用產(chǎn)生的分子和原子的能量分布狀態(tài)進(jìn)行研究分析，從而對(duì)污垢存在的情況進(jìn)行定性以至定量的測(cè)定。

1）利用電磁波進(jìn)行表面分析的儀器

a.紅外線反射分光光度計(jì)（IRRS）：這種儀器可以在空氣環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，方法簡(jiǎn)便，但較難獲得精密的信息。除了利用物體對(duì)紅外線吸收的分析方法外，也可以利用物體表面對(duì)可見(jiàn)光、紫外線的吸收進(jìn)行分析。都是利用污垢與光線的相互作用，產(chǎn)生散射、反射、吸收、發(fā)光等現(xiàn)象，對(duì)光譜進(jìn)行分析對(duì)潔凈度做出評(píng)價(jià)的。如利用污垢對(duì)紅外線吸收的特點(diǎn)，對(duì)吸收強(qiáng)度進(jìn)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(lái)利用傅立葉變換紅外光譜儀可對(duì)微弱紅外線吸收進(jìn)行分辨。粒徑在10μm的有機(jī)污垢粒子都可被檢出。利用污垢可吸收可見(jiàn)光、紫外線的特點(diǎn)，也可進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)對(duì)光線透明物體上含有不透明污垢進(jìn)行分析時(shí)，用透過(guò)法分析光吸收強(qiáng)度可判斷污垢數(shù)量。當(dāng)物體與污垢對(duì)光線都是不透明時(shí)，可利用對(duì)光吸收量的變化值測(cè)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(duì)反射出來(lái)的熒光X射線進(jìn)行測(cè)定的儀器。

c.X射線光電子能譜（ESCA，XPS）：用紫外線波長(zhǎng)范圍的X射線照射物體表面，對(duì)激發(fā)出來(lái)的光電子動(dòng)能進(jìn)行測(cè)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(duì)反射的電子束進(jìn)行測(cè)定分析的儀器。

b.電子一X射線法（EPMA）：對(duì)電子射線打擊物體表面，對(duì)激發(fā)出的X—射線進(jìn)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(duì)產(chǎn)生的散亂離子的能量進(jìn)行測(cè)定分析的儀器。

b.二次離子質(zhì)譜儀（SIMA）：用離子束射線照射物體，對(duì)產(chǎn)生的二次離子進(jìn)行直接的質(zhì)量分析儀器。

表面分析儀器原理示意圖見(jiàn)圖2-10。

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

（2）示蹤法

把有標(biāo)記特征的物質(zhì)混入人工污垢中并附著在清洗對(duì)象表面，當(dāng)清洗處理后，利用標(biāo)記物的殘留情況作為對(duì)清洗力和潔凈度的評(píng)價(jià)。用這種方法可以進(jìn)行定量測(cè)定。示蹤法有兩種；

圖片P69頁(yè)

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(jī)物，能放射出β-射線而且射線強(qiáng)度與C1?含量成正比的特點(diǎn)作標(biāo)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(zhì)與其他污垢混合制成人工污垢，涂于物體表面，然后對(duì)比清洗前后放射性的強(qiáng)度變化（用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)定）。由于放射性的強(qiáng)度是與殘留在物體表面的放射性同位素?cái)?shù)量成正比關(guān)系的，所以可間接測(cè)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(jī)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(duì)幾個(gè)方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，它們的脫脂率分別為14%、30%、35%和99.5%o說(shuō)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(jī)物并涂于固體表面，利用其他污垢與1?C有機(jī)物分子間有相互吸收作用，污垢多時(shí)相互作用力也大，具有使含放射性同位素的有機(jī)物揮發(fā)慢的特點(diǎn)。在通入一定量氮?dú)饬鞯臈l件下，測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物的蒸發(fā)速度。利用蒸發(fā)速度與污垢含量成反比的關(guān)系可間接判斷不同表面上污垢的數(shù)量。但這種方法的準(zhǔn)確性受接收放射能的實(shí)驗(yàn)方法的制約，因此實(shí)用性較差。

②熒光染料法

是將熒光染料作標(biāo)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(duì)象物表面并進(jìn)行清洗，洗凈后的殘留物發(fā)熒光用肉眼是看不見(jiàn)的，需要靠熒光燈檢測(cè)。當(dāng)脫脂去污很完全時(shí)，顯示無(wú)色，當(dāng)油垢未完全脫盡時(shí)熒光染料會(huì)發(fā)出熒光。熒光強(qiáng)度與污垢含量成正比關(guān)系。用這種方法可以對(duì)清洗方法和潔凈度進(jìn)行評(píng)價(jià)，是比同位素法更實(shí)用的評(píng)價(jià)方法。熒光染料法實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖2-11。

圖2-10熒光染料法實(shí)驗(yàn)裝置

圖片P70頁(yè)

（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(qiáng)度和形態(tài)可以作為判定潔凈度的方法。比如當(dāng)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(qiáng)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?cè)谖矬w表面形成表面膜。根據(jù)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(shí)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(lái)并在金屬表面形成一層金屬銅膜。根據(jù)生成的銅膜附著強(qiáng)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(jù)。由于這種方法簡(jiǎn)易可行，是適合工廠使用的一種簡(jiǎn)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(chǎn)生銹斑的特點(diǎn)進(jìn)行判斷。具體實(shí)驗(yàn)方法有如下幾種。

赤血鹽法：把用濾紙過(guò)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(cè)試液。把測(cè)試液涂于金屬表面，如有腐蝕產(chǎn)生的Fe3+離子則會(huì)在表面形成Fe?[Fe（CN）?]?的普魯士藍(lán)色沉淀，而清潔金屬表面無(wú)此現(xiàn)象：

Fe3++3K?[Fe（CN）?]=Fe?[Fe（CN）?]?+12K+

也可以用赤血鹽硝酸溶液對(duì)不銹鋼表面的鐵銹污垢進(jìn)行檢驗(yàn)：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(cè)試液涂在不銹鋼或鋼鐵表面，如果30s內(nèi)出現(xiàn)深藍(lán)色沉淀證明有Fe3+離子污垢存在。實(shí)驗(yàn)后為去除產(chǎn)生的深藍(lán)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(duì)金屬表面的污垢進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)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(cè)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(biāo)志。試驗(yàn)后染上的顏色可用水、甲苯或丙酮除去。如使用有機(jī)溶劑洗滌時(shí)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)樣品，把洗滌后的白布與標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較可知洗滌物的白度（潔凈度）。

也有用清洗對(duì)象的表面電位和摩擦因數(shù)作為判定依據(jù)的，但這些方法實(shí)用性較差。表2-12是玻璃板的清洗方法與摩擦因數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)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(guān)系（玻璃板）

圖2-12油酸污染時(shí)摩擦因數(shù)與接觸角變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表格P71-72

摩擦因數(shù)法的根據(jù)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(shí)驗(yàn)表明摩擦因數(shù)與接觸角之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖2-12為洗凈的鋁、銅金屬表面被油酸污染時(shí)摩擦因數(shù)與接觸角的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系。

由圖2-12可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前潔凈的金屬表面，接觸角為0°（完全鋪展），此時(shí)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(rùn)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(chǎng)測(cè)定潔凈度的方法

（1）定量測(cè)定方法

除了以上介紹的各種物理和化學(xué)的測(cè)試方法之外，對(duì)于污垢的數(shù)量，清洗力大小，清洗潔凈程度，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比較準(zhǔn)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(duì)形狀復(fù)雜的小型物體總體的潔凈度可以進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體的步驟如下：

a.稱量清洗樣品質(zhì)量。用電子天平稱量3次（每次稱量10個(gè)樣品，電子天平的靈敏度可達(dá)10μg），即稱量清洗前物體的質(zhì)量mx，清洗后物體的質(zhì)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(zhì)量mz。

b.計(jì)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(gè)樣品試驗(yàn)求出的平均值。

使用這種方法應(yīng)注意的問(wèn)題是：為防止溫度、濕度的變化及被測(cè)物體與電子天平間的溫度差造成試驗(yàn)誤差，在測(cè)量過(guò)程中要對(duì)溫度、濕度進(jìn)行調(diào)整。一般把樣品放在恒溫、恒濕條件下放置30?60min再開(kāi)始測(cè)量，而且要求熟練地進(jìn)行稱量操作。使用天平靈敏度為10μg的電子天平，在稱量5個(gè)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(jì)測(cè)量殘留污垢的方法，可以作為前面重量測(cè)定法的一種替代方法。把洗凈后的部件放在對(duì)污垢有強(qiáng)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(cè)定，這是一種準(zhǔn)確度更高的方法。特別是當(dāng)污垢殘留量很低時(shí)（0.01μg/cm2左右）用這種方法較準(zhǔn)確。

表2-14對(duì)重量法和紫外線吸光光度法的測(cè)定范圍進(jìn)行比較，由表中數(shù)據(jù)可知，吸光光度法是準(zhǔn)確度更高的方法。

表格P73頁(yè)

吸光光度法存在的問(wèn)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(guān)系，并制成對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

與重量法共同應(yīng)注意的是：在用這種溶劑去除污垢時(shí)，不能對(duì)清洗對(duì)象造成腐蝕。特別是由多種材料組成的物體會(huì)存在這個(gè)問(wèn)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(duì)污垢的檢驗(yàn)造成干擾。

③接觸角法

把水滴球面與物體表面接觸點(diǎn)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(zhì)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(yè)

接觸角的大小與構(gòu)成表面的材料性質(zhì)有關(guān)，并隨材料表面的光潔度等物質(zhì)性質(zhì)而變化。往往實(shí)際測(cè)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(yè)

對(duì)于可被水潤(rùn)濕的物質(zhì)構(gòu)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(rùn)濕，以接觸角90°為分界，接觸角小于90°，被認(rèn)為是可被水潤(rùn)濕的物體）。對(duì)于由同一種材料制成的清洗對(duì)象，通過(guò)比較其接觸角可以了解相應(yīng)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(gòu)成的物體，理論上與水接觸角可達(dá)10°以下，但是沾有污垢的這些表面在用有機(jī)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(gè)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(dá)30°。通過(guò)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(qiáng)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(cè)定裝置（其示意圖見(jiàn)圖2-14）得到的測(cè)定值只能作判斷潔凈度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榧词褂煤芫艿难b置測(cè)量時(shí)，由于水滴下落的高度以及水滴直徑大小的變化都會(huì)使結(jié)果發(fā)生變化。

使用接觸角法時(shí)應(yīng)注意：接觸角法只適合于測(cè)定乎滑的物質(zhì)表面的潔凈度，對(duì)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(huì)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(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖2-14接觸角測(cè)定示意圖

表格P74頁(yè)

另外油滴在某些金屬表面也會(huì)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(duì)親油性表面比對(duì)親水性表面更易潤(rùn)濕。所以利用油滴的接觸角變化來(lái)判斷親油表面的潔凈度是很困難的，因此實(shí)際生產(chǎn)中很少這樣做。

通過(guò)兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明用接觸角法可以對(duì)不同的清洗方法的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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(qiáng)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(yè)

由圖2-15的結(jié)果可以看出，三個(gè)沾有有機(jī)污垢的玻璃樣品（原始與水的接觸角分別約為＞30°，＞40°，＞50°）經(jīng)過(guò)研磨后干燥（A）以及用三氯乙烯有機(jī)溶劑清洗（B）之后，玻璃與水的接觸角在40°±10°范圍，說(shuō)明用研磨和親油性有機(jī)溶劑去污之后，玻璃表面仍有一些有機(jī)污垢殘留。而經(jīng)過(guò)鉻酸洗液（重鉻酸鉀加濃硫酸）處理（C）之后，有機(jī)污垢被氧化分解，三個(gè)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(jīng)過(guò)輝光放電產(chǎn)生的等離子體（D）處理，這時(shí)水在玻璃表面的接觸角可低于10°，理論上可認(rèn)為此時(shí)玻璃表面已完全清潔。因此用測(cè)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(shù)處理過(guò)的金屬，它們的表面與水滴的接觸角也可達(dá)到10°以下。但用一般的工業(yè)清洗技術(shù)，如用有機(jī)溶劑、堿性水溶液、表面活性劑水溶液處理金屬進(jìn)行脫脂去污，很難得到接觸角在30°以下的潔凈度。通過(guò)各種清洗方法清洗金屬表面的結(jié)果對(duì)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(huì)形成厚度約為幾個(gè)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(qiáng)的分子間作用力而很難去除。鋼鐵表面吸附存在的水是導(dǎo)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(lǐng)域，由于微量有機(jī)污垢和水膜殘留在洗凈的物體表面，會(huì)對(duì)后續(xù)進(jìn)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(jī)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(dǎo)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(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量下降，可信賴程度降低。為此要對(duì)金屬離子污垢含量進(jìn)行測(cè)定。具體方法為用純凈的乙醇一水清洗液（通過(guò)離子交換法等純化處理后其電阻值在20μΩ以上），對(duì)清洗后的半導(dǎo)體材料進(jìn)行浸泡處理，然后測(cè)定洗液的電導(dǎo)率，溶出的金屬離子越多溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)，離子濃度與電導(dǎo)率之間存在正比的定量關(guān)系，用這種方法也可以判定清洗的潔凈度。

（2）簡(jiǎn)易定性評(píng)價(jià)潔凈度的方法

在清洗現(xiàn)場(chǎng)除用視覺(jué)和觸覺(jué)進(jìn)行定性評(píng)價(jià)之外，還經(jīng)常使用以下定性方法。

用干凈的布擦拭清洗對(duì)象表面，通過(guò)看有無(wú)附著的污垢來(lái)測(cè)定表面潔凈度是一種簡(jiǎn)便而常用的方法。通常是用干燥潔凈不起毛的布（如紗布）對(duì)物體表面擦拭，根據(jù)布臟的程度進(jìn)行判斷，但不精確。

由于清潔的金屬和玻璃表面可以被水潤(rùn)濕，根據(jù)接觸角的原理，經(jīng)常用水滴法、水膜法、噴霧法、噴氣法等來(lái)檢驗(yàn)。但只有熟練掌握上述方法的操作時(shí)才能做出正確的判斷，而且當(dāng)有堿和表面活性劑吸附殘留在表面時(shí)，有時(shí)會(huì)做出錯(cuò)誤的判斷。

①水滴法

這是前面介紹的接觸角評(píng)價(jià)潔凈度的一種應(yīng)用。滴在表面上的水滴體積一定的條件下（一般可認(rèn)為從滴管中滴出的每滴水體積是相同的），在表面展開(kāi)的水滴直徑越大，接觸角越小，潔凈度越高（見(jiàn)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(jù)。如圖2-16中圖a是表面有不均勻殘留污垢時(shí)水滴的形狀，而圖b中水滴保持圓形而且直徑相當(dāng)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(guān)系

圖片P76頁(yè)

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(kāi)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(shuō)明潔凈度高，如表面有部分形不成水膜則說(shuō)明那里不夠潔凈。這是一種最簡(jiǎn)便的試驗(yàn)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(guò)形成水滴的情況可以判斷它的潔凈度。當(dāng)表面十分潔凈時(shí)，微粒狀水滴會(huì)在表面上均勻地潤(rùn)濕鋪層，而且干燥后凝聚水膜周邊形狀呈規(guī)則的圓形。見(jiàn)圖2-17。

圖2-17噴霧法實(shí)驗(yàn)裝畫

圖片P77頁(yè)

④呼氣法

對(duì)著干燥的清洗對(duì)象表面呼氣，水蒸氣在表面上冷凝時(shí)會(huì)在表面形成混濁的霧斑。表面潔凈時(shí)產(chǎn)生的霧斑是均勻的，而表面不潔凈時(shí)霧斑不均勻，當(dāng)表面十分平滑潔凈時(shí)霧斑會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)消失。

⑤肉眼觀察法

通過(guò)用肉眼直接觀察式用放大鏡，檢測(cè)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(qiáng)度了解污染的情況，事先應(yīng)對(duì)不同潔凈度的樣品定出標(biāo)準(zhǔn)，然后把待測(cè)樣品與已知樣品進(jìn)行比較。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定速度快，不必破壞樣品。但要求實(shí)驗(yàn)者有一定的經(jīng)驗(yàn)。圖2-18為肉眼觀察法示意圖。這種方法測(cè)定顆粒狀污垢效果較好，對(duì)有機(jī)物形成的薄膜污垢判斷準(zhǔn)確性差。使用的設(shè)備中光源要保證有一定光強(qiáng)度才能產(chǎn)生較強(qiáng)的反射散射光。

圖2-18肉眼觀察法示意圖

圖片P77-78頁(yè)