СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДНОГО РАСТВОРА МОЮЩЕГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК C11D1/66 

Изобретение относится к способам обработки водного раствора моющего средства, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов, и может быть использовано для очистки поверхности комплектующих частей транспортных средств от минеральных и синтетических масел, консервационных смазок, смазочно-охлаждающих жидкостей, сажи, почвенных и других сложных по составу загрязнений при проведении ремонтных и регламентных работ на транспортных предприятиях.

Известен способ обработки водного раствора моющего средства, содержащего смесь кальцинированной соды (95 массовых %) и поверхностно-активное вещество (ПАВ) на основе оксиэтилированной полиоксипропиленгликолевой производной этилдиамина (5 массовых %), включающий смешение его компонентов при перемешивании с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ, в котором образовавшийся при очистке загрязненный водный раствор моющего средства коагулируют путем смешения с коагулянтом, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием, вводят в него потерянные в процессе обработки воду и моющее средство, после чего водный раствор моющего средства направляют на использование (Патент на изобретение RU 2264312 С1, 20.11.2005).

Недостатком способа является повышенная токсическая опасность для человека водного раствора моющего средства, содержащего щелочной компонент, а также необходимость применения коагулянта для обработки загрязненного моющего раствора и безвозвратная потеря моющего средства с продуктами коагулирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки водного раствора моющего средства, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов, включающий смешение его компонентов перемешиванием при заданной температуре (20-50°С) с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений (Патент на изобретение RU 2024607 С1, 15.12.1994). Недостатком известного способа является повышенный безвозвратный расход водного раствора на единицу удаляемых загрязнений и его эпидемическая опасность для человека при использовании.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в снижении безвозвратного расхода водного раствора на единицу удаляемых загрязнений и повышении его эпидемической безопасности для человека при использовании.

Сущность изобретения заключается в способе обработки водного раствора моющего средства, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов, включающем смешение его компонентов перемешиванием при заданной температуре с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений, в котором образовавшийся при очистке загрязненный водный раствор моющего средства нагревают до температуры 85-95°С, охлаждают до температуры 40-55°С, которую поддерживают в процессе всей дальнейшей обработки, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием, вводят в него потерянные в процессе обработки воду и моющее средство, а перемешивание ведут упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, после чего водный раствор моющего средства направляют на использование.

Моющие средства на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов используют в составе водных растворов, как правило, для удаления тяжелых маслогрязевых отложений при очистке твердой поверхности комплектующих частей транспортных средств. При необходимости усиления моющего эффекта для устранения конкретных загрязнений с заданного типа поверхности водные растворы моющих средств на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов модифицируют различными добавками, не ухудшая при этом моющих свойств, что обусловлено высокой эффективностью композиций применяемых неионогенных поверхностно-активных веществ.

Как показали лабораторные опыты, перемешивание компонентов водного раствора моющего средства на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, ведет к повышению его обезжиривающей и, тем самым, моющей способности. Режим струйно-кавитационного поля в водном растворе моющего средства под воздействием упругих колебаний на выходе струи из гидродинамического излучателя способствует упорядочиванию геометрии молекул полиоксиэтилированных алкилфенолов, образующих запас мицелл (так называемое «депо» ПАВ), что снимает ограничения роста мицелл в направлении идеальных сферических частиц, обладающих наибольшей межфазной активностью на границе с маслом. В свою очередь, это способствует повышению солюбилизации микрокапель масла частицами микроэмульсий в водном растворе моющего средства и, соответственно, полноты отделения масляного загрязнения от очищаемой твердой поверхности, т.е. усилению обезжиривающей способности обработанного водного раствора моющего средства без нарушения его фазовой устойчивости и расслаивания. Под солюбилизацией здесь понимается образование глобул макромолекул и нерастворимых в них низкомолекулярных веществ.

Экспериментально установлено, что к нарушению фазовой устойчивости и гравитационному расслаиванию загрязненного при очистке твердой поверхности водного раствора моющего средства на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов ведет его предварительный ступенчатый нагрев и охлаждение до температур соответственно 85-95°С и 40-55°С. Очевидно, именно ступенчатый нагрев и охлаждение до указанных температур вызывает коалесценцию полиоксиэтилированных алкилфенолов, ответственных за метастабильное фазовое равновесие в загрязненном водном растворе моющего средства, а коалесценция, в свою очередь, сопровождается потерей фазовой устойчивости и гравитационным расслоением загрязненного водного раствора в процессе отстаивания при температуре 40-55°С. Экспериментально установлено также, что диапазон температур 40-55°С является оптимальным для обезжиривающего действия водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки предлагаемым способом.

Из существующего уровня развития техники неизвестна предлагаемая последовательность операций по обработке водного раствора моющего средства с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений, заключающаяся в том, что образовавшийся при очистке загрязненный водный раствор моющего средства нагревают до температуры 85-95°С, охлаждают до температуры 40-55°С и поддерживают ее в процессе обработки, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием и вводят в него потерянные в процессе обработки воду и моющее средство, а компоненты водного раствора моющего средства перемешивают упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, после чего водный раствор моющего средства направляют на использование.

В технике известен прием обработки водного раствора полиакриламида упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде (Авторское свидетельство SU 1399271 А1, 10.03.1986). Известный прием используется для повышения флокулирующей способности полиакриламида и интенсификации процесса удаления из сточных вод масла и нефтепродуктов. Он понижает тем самым солюбилизирующую способность воды к маслам и нефтепродуктам, т.е. вызывает обратный эффект относительно возникающего в предлагаемом изобретении. Использование приема обработки водного раствора моющего средства упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, в составе неизвестной ранее последовательности операций по новому назначению, а именно для повышения солюбилизирующей способности водного раствора моющего раствора к маслам, позволяет повысить обезжиривающую способность водных растворов моющих средств на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов при очистке твердой поверхности комплектующих частей транспортных средств. Эффект может быть использован как при ручной, так и при механизированной очистке твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений.

Известен также один из наиболее эффективных приемов пастеризации, нагревания соков, маринадов, желе до температуры 85-95°С (Большая медицинская энциклопедия: в 30-ти т. - 3-е изд. - М.: Советская энциклопедия. - Т.18 ОСТЕОПАТИЯ - ПЕРЕЛОМЫ, 1982, стр.392). В таком диапазоне температур происходит гибель всех вегетативных форм патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Использование приема обработки водного раствора нагреванием до температуры 85-95°С в составе неизвестной ранее последовательности операций (ступенчатого нагрева и охлаждения водного раствора моющего средства) по новому назначению, а именно для интенсификации фазового расслаивания загрязненного водного раствора моющего средства, позволяет одновременно снизить безвозвратный расход водного раствора на единицу удаляемых загрязнений и повысить его эпидемическую безопасность для человека при использовании.

Пример 1. Берут концентрат моющего средства Ремос, изготовленный на основе неионогенных поверхностно-активных веществ (неонолов АФ9) согласно ТУ 2381-001-03533984-00 «Средства моющие на основе синтетических поверхностно-активных веществ», и воду из городского водопровода и готовят 4 м³ водного раствора моющего средства, содержащего 1% ПАВ. Массовую долю ПАВ при этом определяют согласно ТУ 2381-001-03533984-00. Взятые компоненты смешивают в мойке ГАММ-РОС вагонного депо «Люблино» Московской железной дороги гидравлическим перемешиванием при температуре 40°С, получают 4 м³ водного раствора моющего средства и используют его для очистки поверхности съемных деталей подвижного состава от технологической смазки с получением загрязненного водного раствора. В процессе использования анализируют моющую способность водного раствора и содержание в нем общих колиформных бактерий и колифагов по стандартным методикам. Моющая способность водного раствора считается удовлетворительной, если количество оставшегося загрязнения на контрольной металлической пластине не превышает величину 1·10^-4 г/см². В качестве загрязнения на отшлифованную и обезжиренную контрольную пластину предварительно наносят технологическую смазку в количестве около 4·10^-3 г/см², которую берут с поверхности съемных деталей подвижного состава. Количество загрязнения на контрольной пластине до и после контакта с моющим раствором определяют методом взвешивания на аналитических весах с точностью измерения до 0.00001 г. Микробиальное загрязнение водного раствора моющего средства отвечает условиям эпидемической безопасности открытых систем технического водоснабжения, регламентируемым методическими указаниями Минздрава России МУ 2.1.5.1183-03, когда содержание в нем общих колиформных бактерий находится на уровне не более 20 КОЕ/100 мл, а колифагов не более 10 БОЕ/100 мл. После достижения неудовлетворительных показателей моющей способности водного раствора или его микробиологического состава загрязненный водный раствор моющего средства ступенчато нагревают в пределах температур 85-95°С и охлаждают в пределах температур 40-55°С, указанных в представленной ниже таблице. Затем оставляют его в покое для отстаивания сроком на 4 часа и поддерживают в водном растворе температуру на уровне, заданном на стадии охлаждения. В отстоянном моющем растворе определяют массовую долю ПАВ и добавляют в него при перемешивании недостающие количества концентрата моющего средства Ремос и воды. Моющее средство Ремос добавляют из расчета доведения массовой доли ПАВ в обработанном водном растворе до первоначальной величины 1%.

Перемешивание компонентов водного раствора моющего средства осуществляют путем его рециркуляции насосом производительностью 0.8 л/сек через шесть установленных в мойке ГАММ-РОС гидродинамических излучателей (в контрольных опытах - через шесть обычных сопел). Давление на входе в гидродинамические излучатели поддерживают равным 3,0 атм. Наличие в водном растворе струйно-кавитационного поля интенсивностью 5 Вт/см² на выходе струи из каждого сопла гидродинамического излучателя (или отсутствие его в контрольном опыте с обычными соплами) контролируют при помощи анализатора частот типа СК-4-58. Данные, характеризующие эффективность обработки водного раствора моющего средства Ремос предлагаемым способом по сравнению с известным, представлены в таблице.

Пример 2. Берут концентрат моющего средства МСАФ, изготовленный на основе неионогенных поверхностно-активных веществ (неонолов АФр) согласно ТУ 2381-001-03533984-00 «Средства моющие на основе синтетических поверхностно-активных веществ», и воду из городского водопровода и готовят 4 м³ водного раствора моющего средства, содержащего 1% ПАВ. Дальнейшую обработку водного раствора моющего средства МСАФ ведут в соответствии с примером 1. Данные, характеризующие эффективность обработки водного раствора моющего средства МСАФ, представлены в таблице.

Моющее средствоТемпература водного раствора, °СМикробиологические показателиКоличество оставшегося загрязнения, г/см²Qy, г/гпри ступенчатомнагревеохлажденииE.Colli, КОЕ/100 млКолифаги, КОЕ/100 млРемос9540004.0·10^-58Ремос9550001.5·10^-58Ремос9555003.5·10^-58Ремос9520002.8·10^-4-Ремос9565004.0·10^-4-Ремос85401574.8·10^-58Ремос804024128.5·10^-4-МСАФ9550008.0·10^-58Ремос, контроль503-10⁴404.8·10^-544МСАФ, контроль502-10⁴288.0·10^-553Патент 202460740-50Нет данныхНет данных(1.5-8.0)·10-⁵40-71E.Colli - общие колиформные бактерии.
Qy - удельный безвозвратный расход водного раствора на единицу удаляемых масляных загрязнений.

Представленные в таблице данные свидетельствуют о высоком качестве обезжиривания поверхности контрольной металлической пластины водным раствором моющего средства, который охлаждают в диапазоне температур 40-55°С. Обезжиривание водным раствором моющего средства, который охлаждают до температур 20 и 65°С, не может быть признано удовлетворительным, поскольку количество оставшегося загрязнения на контрольной пластине превышает 1.0·10^-4 г/см². Т.е. диапазон температур 40-55°С является оптимальным для обезжиривающего действия водного раствора моющего средства. Ухудшение обезжиривающего действия водного раствора при температурах ниже 40°С и выше 55°С объясняется ухудшением условий для мицелообразования полиоксиэтилированных алкилфенолов. Из данных таблицы, характеризующих уровни микробного загрязнения водного раствора моющего средства, видно, что в отличие от известного предлагаемый способ позволяет полностью уничтожать все микроорганизмы, периодически поступающие в состав водного раствора моющего средства при очистке загрязненной поверхности в диапазоне температур нагрева 85-95°С. Снижение температуры нагрева ниже 85°С приводит к неудовлетворительным микробиологическим показателям. Повышение температуры нагрева выше 95°С нецелесообразно из-за перерасхода энергии на подогрев раствора. Что касается удельного безвозвратного расхода водного раствора на единицу удаляемых масляных загрязнений, то данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о сокращении непроизводительных затрат моющего средства не менее чем в 5 раз по сравнению с известным способом обработки водного раствора моющего средства по патенту 2024607.

Таким образом, не известная ранее последовательность операций по обработке водного раствора моющего средства, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов, с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений, заключающаяся в том, что образовавшийся при очистке загрязненный водный раствор моющего средства нагревают до температуры 85-95°С, охлаждают до температуры 40-55°С и поддерживают ее в процессе обработки, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием, вводят в него воду и моющее средство, потерянные в процессе обработки, и перемешивают его компоненты упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, обеспечивает положительный результат, который состоит в снижении безвозвратного расхода водного раствора на единицу удаляемых загрязнений и повышении его эпидемической безопасности для человека при использовании.

Использование: для очистки поверхности комплектующих частей транспортных средств от минеральных и синтетических масел, консервационных смазок, смазочно-охлаждающих жидкостей, сажи, почвенных и других сложных по составу загрязнений при проведении ремонтных и регламентных работ на транспортных предприятиях. Сущность: образовавшийся при очистке загрязненный водный раствор моющего средства нагревают до температуры 85-95°С, охлаждают до температуры 40-55°С, которую поддерживают в процессе всей дальнейшей обработки, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием и вводят в него потерянные в процессе обработки воду и моющее средство, а компоненты водного раствора моющего средства перемешивают упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, после чего водный раствор моющего средства направляют на использование. Технический результат - снижение безвозвратного расхода водного раствора на единицу удаляемых загрязнений и повышение его эпидемической безопасности для человека при использовании. 1 табл.

Способ обработки водного раствора моющего средства, содержащего неионогенное поверхностно-активное вещество на основе полиоксиэтилированных алкилфенолов, включающий смешение его компонентов перемешиванием при заданной температуре с дальнейшим использованием водного раствора моющего средства, полученного в результате его обработки, для очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ маслогрязевых отложений, отличающийся тем, что загрязненный водный раствор моющего средства, образовавшийся при очистке, нагревают до температуры 85-95°С, охлаждают до температуры 40-55°С, которую поддерживают в процессе всей дальнейшей обработки, затем отделяют от загрязняющих веществ отстаиванием, вводят в него потерянные в процессе обработки воду и моющее средство, а перемешивание ведут упругими колебаниями в режиме струйно-кавитационного поля, создаваемыми гидродинамическим излучателем в водной среде, после чего водный раствор моющего средства направляют на использование.