СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗ КАРБОНАТНЫХ, СИЛИКАТНЫХ И АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ Российский патент 1997 года по МПК C04B41/53 

Изобретение относится к способам обработки поверхностей из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных природных и искусственных материалов и может использоваться в строительной промышленности для очистки фасадов и интерьеров зданий, при реставрационных работах, для очистки изоляторов в системе энергетики, например на подстанциях.

Проблема очистки от загрязнений внешней среды поверхностей зданий в строительстве, промышленных изоляторов в энергетике является актуальной. В строительстве такими поверхностями могут быть облицовочные плиты из ракушечника, травертина, туфа, известняка, доломита, цементно-песчаных плит, гранита, габбро, мрамора, в энергетике поверхность промышленных изоляторов, изготовленных из фарфора, фаянса, стекла. При этом загрязнениями внешней среды кроме пыли являются продукты техногенной деятельности свинецсодержащие выхлопы автомобилей, выбросы ТЭЦ, ГРЭС, вредных производств и другие.

Известен способ пескоструйной обработки фасадов зданий. При пескоструйной очистке загрязненный слой снимают с поверхности фасада под воздействием сухой песчаной струи, подаваемой из пескоструйного аппарата. Для очистки применяется сухой просеянный песок. После очистки пыль и песок удаляют обметанием поверхности кистями или сжатым воздухом (Руководство по организации труда при производстве ремонтно-строительных работ. Часть 3. Ремонт фасадов. Минжилкомхоз РСФСР, М. 1982, с. 66 67).

При использовании данного механического способа очистки с очищаемой поверхности снимается слой на глубину до 5 15 мм, загрязняя атмосферу, что является существенными недостатками способа.

Известны способы очистки блоков и мелкоштучных камней из пильных известняков путем их погружения на 10 60 c в 0,5 1,0% раствор серной кислоты (Авт. св. СССР N 281238, кл. C 04 B 41/24, 1970) либо предварительным смачиванием поверхности гипсовым раствором, содержащим железные опилки, с последующей выдержкой полученного слоя и удалением воздействием магнитного поля (Авт. св. СССР N 1036714, кл. C 04 B 41/20, 1983).

Общим недостатком указанных способов является недостаточная степень очистки, так как возможна очистка поверхностей только от пыли, при этом проникающая в глубь поверхности грязь не удаляется, что не позволяет улучшить внешний вид обрабатываемой поверхности.

Известен способ очистки алюмосиликатов раствором, содержащим минеральную кислоту и гидроксидаминосульфат (Авт. св. СССР N 1323550, кл. C 04 B 33/10, 1987). Указанным способом невозможно очистить загрязненную поверхность с высокой степенью очистки в связи с тем, что технология предусматривает очистку только от железосодержащих примесей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки торкретируемых поверхностей от нагара путем их обработки 0,01 0,5% водным раствором тензида (Авт. св. СССР N 310890, кл. C 04 B 41/28, 1971). Способ позволяет достаточно эффективно очищать поверхности различных материалов от загрязнений внешней среды, что особенно важно, например в энергетике, при очистке изоляторов для восстановления физических и физико-химических параметров поверхности, что не приводит к улучшению внешнего вида обрабатываемой поверхности.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени очистки от загрязнений внешней среды поверхностей из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных материалов. Это обеспечивается в способе очистки, включающем обработку поверхности из вышеуказанных материалов раствором, содержащим (мас. азотная кислота 2,0 5,5; тринатрийполифосфат 0,3 0,5; иодид калия 0,5 1,8; хлорид натрия 1,0 5,0; компонент из группы сополимеры винилбутилового эфира с виниловым эфиром этиленгликоля и/или диэтиленгликоля, или с N-винилпирролидоном, или с акриламидом, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, поливинилацетат, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза 0,02 1,0; вода остальное.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Очистка поверхностей из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных материалов раствором заданного состава осуществляется за счет вымывания сорбированных на поверхности загрязнений внешней среды. При этом, входящие в состав раствора сополимеры и полимеры, представленные как определенный компонент из группы, увеличивают смачиваемость обрабатываемой поверхности и скорость реакции в слое загрязнения, что позволяет повысить степень очистки. При этом за счет высокой скорости очистки обеспечивается растворение верхнего слоя поверхности на глубину не более 0,2 мм.

Выбор компонента из группы обусловлен его смачивающими свойствами, доступностью и стоимостью. Чем ниже смачиваемость, тем выше должна быть концентрация компонента. Например, корбоксиметилцеллюлоза природный полимер доступен, дешев, но менее смачиваемый, поэтому его содержание в растворе достигает 1,0 мас. Наиболее высокими смачивающими свойствами для любых поверхностей обладают сополимеры смеси, содержащие винилбутиловый эфир, соответственно их концентрация в очищающем растворе может быть минимальной - 0,02 мас. Приведенное содержание компонента из группы в растворе в интервале 0,02 1,0 мас. обеспечивает высокую смачиваемость и соответственно высокую степень очистки поверхности. Присутствие в очищающем растворе какого-либо компонента из группы и дополнительно хлорида натрия повышает вязкость раствора, вследствие чего уменьшается разбрызгиваемость и соответственно эффективнее идет процесс очистки поверхности.

Дополнительным эффектом присутствия хлорида натрия в составе раствора является то, что предлагаемый способ позволяет проводить качественную очистку поверхностей от загрязнений внешней среды в широком интервале температур окружающей среды, в том числе отрицательных, от -5 до + 40^oC.

Иодид калия является ингибитором коррозии используемого при очистке оборудования.

Заданное содержание ингредиентов в очищающем растворе обеспечивает высокую степень очистки и позволяет восстановить естественную окраску поверхности, а также ее физические и физико-химические параметры. Например, при очистке изоляторов в энергетике восстанавливаются такие свойства, как сопротивление и проводимость, что позволяет исключить пробой изоляторов.

При проведении процесса очистка поверхностей при содержании ингредиентов в очищающем растворе ниже предлагаемых скорость процесса резко замедляется, что приводит к ухудшению степени очистки.

При увеличении содержания азотной кислоты в составе раствора более 5,5 мас. часть кислоты переходит в газовую фазу, загрязняя атмосферу. При наличии непрореагировавшей азотной кислоты в стекающем после очистки поверхности растворе требуется его дезактивация.

При повышенном содержании иодида калия и тринатрийполифосфата также требуется дезактивация или утилизация стекающего раствора вследствие возможного иодистого и фосфорного отравления почвы, что увеличивает экономические затраты и ухудшает экологию.

Таким образом использование предлагаемого способа очистки путем обработки поверхностей из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных материалов раствором заданного состава обеспечивает следующие преимущества: высокая степень очистки с восстановлением естественной окраски и свойств поверхностей, высокая скорость обработки, не требует предварительного смачивания поверхностей, низкий расход реагентов для приготовления раствора, широкий температурный режим окружающей среды при обработке поверхностей, состав раствора позволяет использовать различное оборудование высокого или низкого давления, исключается загрязнение окружающей среды.

Поверхности из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных материалов обрабатывали очищающим раствором поэтапно на участках площадью 3 4 м² с использованием окрасочных агрегатов "Вагнер" и "Финиш" с рабочим давлением на сопле 110 кгс/см².

По предлагаемому способу возможно осуществлять очистку поверхностей с применением любого оборудования непрерывного или пульсирующего действия как высокого, так и низкого давления, Диапазон рабочего давления может быть от 10 до 300 кгс/см².

Пример 1. От загрязнений внешней среды очищали поверхности из карбонатных материалов: ракушечника, туфа, травертина, известняка и доломита. Обработку проводили раствором состава, мас.): азотная кислота 5,5; тринатрийполифосфат 0,3; иодид калия 1,8; хлорид натрия 5,0; сополимер винилбутилового эфира с виниловым эфиром этиленгликоля 0,02; вода остальное.

Для приготовления очищающего раствора в 80 л воды растворяли 300 г тринатрийполифосфата и 500 г хлорида натрия. Затем при перемешивании добавляли 5500 г азотной кислоты (6691 мл 60% азотной кислоты плотностью 1,37 г/см³, 20 г сополимера винилбутилового эфира с виниловым эфиром этиленгликоля (200 мл 10% водного раствора), 1800 г иодида калия и доводили водой до 100 л. Величина pH полученного раствора 2,5. Обработку проводили при температуре -5^oC.

После произведенной очистки поверхности вышеуказанные материалы приобрели первоначальную естественную окраску, характерную для данных горных пород. Величина pH раствора после обработки 6,2, что подтверждает переход в очищающий раствор загрязняющих компонентов с обрабатываемых поверхностей.

Пример 2. Производили очистку поверхностей цементно-песчаных плит (алюмосиликатный материал). Обработку приводили раствором состава мас.): азотная кислота 4,0; тринатрийполифосфат 0,35; иодид калия 1,4; хлорид натрия 3,0; ванилбутиловый эфир c N винилпирролидоном 0,03; вода остальное.

Раствор готовили, как в примере 1. Величина pH исходного раствора 2,7. Обработку проводили при температуре -1^oC.

Величина pH раствора после очистки составила 6,4. После обработки поверхность цементно-песчаных плит приобретает естественную окраску.

Результаты, аналогичные приведенным в примерах 1 и 2 получены при использовании в составе раствора таких компонентов из группы, как винилбутиловый эфир с виниловым эфиром диэтиленгликоля, винилбутиловый эфир с виниловыми эфирами этиленгликоля и диэтиленгликоля, винилбутиловый эфир с акриламидом.

Пример 3. Производили очистку поверхности от загрязнений внешней среды фарфоровых и стеклянных изоляторов (силикатный материал) раствором, содержащим (мас.): азотная кислота 3,0; тринатрийполифосфат 0,4; иодид калия 1,0; хлорид натрия 2,0; поливиниловый спирт 0,4; вода остальное.

Раствор готовили, как в примере 1. Величина pH исходного раствора 2,7. Обработку проводили при температуре +10^oC, pH раствора после очистки 6,5.

После обработки очищающим раствором поверхность изоляторов промывали водопроводной водой. Очищенная поверхность фарфоровых и стеклянных изоляторов приобретает первоначальное физико-химические свойства, такие как сопротивление и проводимость, что позволяет исключить пробой изоляторов от загрязнений внешней среды.

Пример 4. Очищали облицовочные поверхности, выполненные из гранита и мрамора (алюмосиликатные и карбонатные материалы). Обработку проводили, раствором, содержащим (мас.): азотная кислота 2,5; тринатрийполифосфат 0,45; иодид калия 0,8; хлорид натрия 1,5; поливинилацетат 0,5; вода остальное.

Раствор готовили, как в примере 1. Величина pH исходного раствора 3,0. Поверхности обрабатывали при температуре +30^oC. Величина pH раствора после обработки 6,8. Очищенные поверхности гранита и мрамора имели естественную окраску, характерную для данных облицовочных материалов.

Использование в составе очищающего раствора таких компонентов из группы, как винилпирролидон, полиакриламид позволяет получить результаты, аналогичные приведенным в примерах 3 и 4.

Пример 5. Производили очистку от загрязнений внешней среды облицовочных поверхностей из гранита, габбро и мрамора. Для очистки готовили раствор состава (мас.): азотная кислота 2,0; тринатрийполифосфат 0,5; иодид калия 0,5; хлорид натрия 1,0; карбоксиметилцеллюлоза 1,0; вода остальное.

Раствор готовили, как в примере 1. Величина pH исходного раствора 3,5. Поверхности обрабатывали при температуре +40^oC. Величина pH раствора после обработки 0,8. Очищенные поверхности облицовочных материалов приобретали естественную первоначальную окраску.

Изобретение может использоваться в строительстве для очистки фасадов и интерьеров зданий, при реставрационных работах, для очистки изоляторов в системе энергетики. Способ включает обработку поверхности водным раствором содержащим азотную кислоту, тринатрийполифосфат, иодид калия, хлорид натрия, компонент из группы: сополиметры винилбутилового эфира с виниловым эфиром этиленгликоля и/или диэтиленгликоля или с N - винилпирролидоном, или с акриламидом, поливиниловый спирт, поливинилипирролидон, поливинилацетат, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлозу. Способ позволяет эффективно очищать обрабатываемые поверхности.

Способ очистки поверхностей из карбонатных, силикатных и алюмосиликатных материалов от загрязнений внешней среды путем обработки их растворами химических веществ, отличающийся тем, что обработку проводят раствором, содержащим, мас.

Азотная кислота 2,0 5,5
Тринатрийполифосфат 0,3 0,5
Иодид калия 0,5 1,8
Хлорид натрия 1,0 5,0
Компонент из группы: сополимеры винилбутилового эфира с виниловым эфиром этиленгликоля и/или диэтиленгликоля, или с N-винилпирролидоном, или с акриламидом, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, поливинилацетат, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза 0,02 1
Вода Остальноеу