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由新课标Ⅰ卷第27题去除废铁屑表面的油污谈“金属表面油污”去除邓鹏（同煤一中山西大同037000）2019年新课标全国Ⅰ卷27题第（1）问：步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_____。其评分细则为：碱煮水洗（或碳酸钠溶液煮沸、氢氧化钠溶液），考查知识点为油脂在碱性条件下的水解去污原理。高考估分后，就有毕业生给我反馈说：“老师，这空虽然答案写对了，但是写四氯化碳或表面活性剂清洗可以吗？”。在回答这个问题之前，我们需要先弄清楚一个问题：“此处的废旧铁屑表面‘油污’就一定指的是油脂吗？”。一、金属表面油污的来源与性质金属在加工制造、润滑、防锈、存储运输等环节均会被动或主动带有各种油性分子，如切削加工和成形加工后残留的润滑油液或设备、工件封存时涂抹防锈油及在使用过程中粘附的油污等，根据油性分子的性质可分为两类：动植物油脂和石油化工生产的烃类矿物油。这也是我们回收废旧金属前为什么需要预处理除去表面油污的原因及油污去除清洗剂选择的依据。二、金属油污清洗剂分类及清洗原理1.碱性清洗剂：利用酯类物质在碱性条件下的皂化反应去除动植物油脂。工业上一般选用一些碱性较强的无机碱或盐，如氢氧化钠、碳酸钠、硅酸盐、磷酸盐等[1]。其洗涤原理分两步进行：ⅰ油脂皂化制肥皂：油脂+碱→高级脂肪酸盐+甘油图1某高级脂肪酸钠盐结构高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分，由两部分组成：一部分是极性的羧酸负离子，易溶于水而不溶于油，通常称为亲水基；另一部分是非极性的烃基，不溶于水而易溶于油，称为憎水基。ⅱ油污去除：油污去除时，肥皂分子中憎水烃基溶解进入油污内，而亲水基则插入油污外面的水中，油污被肥皂分子包围形成稳定的乳浊液。通过超声波或机械搓揉和水的冲刷，油污等污物就脱离附着物分散成更小的乳浊液滴进入水中，随水漂洗而离去。图2高级脂肪酸钠盐去除油污分子原理图示根据碱性洗涤剂去除油污原理，由于首先需要油脂水解为高级脂肪酸盐，再利用其亲水与憎水基团包裹油污分子，决定了他只适合以动植物油脂为主要油污的清洗，不适合以矿物油、蜡类润滑剂的清洗。依据化学反应原理，反应温度每提高10℃，反应速率提高2～4倍，温度高有利于皂化反应进行，同时温度越高皂的溶解能力越强，因此，工业碱洗一般加热至80℃甚至接近沸腾；且温度越高，清洗效果越好，所需清洗时间越短。2.溶剂型清洗剂：溶剂型清洗剂是指不溶于水的有机溶剂。在精密工业油污清洗时使用的非水清洗剂主要成分为烃类或卤代烃类，如：汽油、煤油、柴油、萜烯、四氯化碳、三氯乙烯、氯氟烃等有机溶剂，例如传统石化行业分馏塔清洗时用四氯化碳、机修行业机修工一般先用汽油洗去手上油污再用洗衣粉洗、水洗等。但由于汽油、煤油、柴油属于燃料油，易挥发、闪点低、易着火缺点逐渐被淘汰；卤代烃清洗效果好，不会燃烧，尤其适合精密零件清洗，但易挥发、价格高、对人体有毒性强且会破坏大气臭氧层[2]，我国已于2007年开始禁止使用。3.表面活性剂类水基清洗剂：目前使用最多同时发展最快的是以表面活性剂为主结合一些助剂的水基复合金属清洗剂，表面活性剂主要有阴离子、非离子、阳离子和两性表面活性剂，出于价格和性能考虑，一般以阴离子和非离子为主，该类油污清洗剂对油污不太挑剔，能很好的去除油脂类与矿物油类油污，其油污去除原理与上述高级脂肪酸钠盐去污原理基本一致，一端是憎水的烃基，另一端是亲水基。根据其去污原理，人们研制出了各种各样的既有亲水基和憎水基表面活性剂清洗剂，如阴离子表面活性剂烷基苯磺酸钠（洗衣粉的主要成分）、非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚等。4.其他：金属表面油污的去除是一项系统而复杂的工程，为了达到更好的去污效果弥补各类清洗剂的不足，工业上往往将各类清洗剂复合使用形成各自的专利技术，如：碱与表面活性剂混合溶液；有机溶剂与表面活性剂混合溶液；碱、表面活性剂与有机溶剂混合溶液等[3]；同时在日趋严厉的环保与安全要求下，对清洗工艺要求越来越重视与严格，对油污清洗技术的要求越来越高，开发清洗效果更好、清洗效率更高、针对性更强、更加环保的清洗剂成为发展的必然趋势，如最新NMP（N-甲基吡咯烷酮）、醇醚类，既有水溶性又有油溶性，结合超声波等机械力，使其进入油污与金属表面之间置换金属表面油污。而对大块金属表面清洁如钢带等常采用高压水射流的物理方法。三总结由此可见，在油污去除前首先需要弄清楚金属表面附着油污的主要成分，如清洗以矿物油为主的油污采用有机溶剂溶解去除率较好，而对于以动植物油脂为主要成分的油污采用碱煮水洗较为合适，当然表面活性剂都能胜任这两类油污的去除。在工业上对于一些油污成分复杂，一般先用无机碱液进行初洗，然后再用其他清洗剂清洗，以便提高清洗效率和节约成本。本试题在工业流程背景下考查油污的去除方法，部分学生考虑到生产生活实际，认为此处油污其主要成分来自矿物油（如生活中常见齿轮链条防