[发明专利]含水处理溶液中表面活性剂含量的自动检测和调节的方法

说明书

本发明涉及一种用于含有非离子、阴离子和/或阳离子表面活性剂的含水处理溶液的自动检测和调节的方法。这类处理溶液的典型实例是用于纺织品大规模洗涤的碱液、用于坚硬表面的清洁浴和含表面活性剂的铁磷化溶液。该方法特别设计用于金属加工工业例如汽车制造的工业处理溶液。它能自动地检测处理溶液的以“表面活性剂含量”参数表征的功能容量，并且，如果需要，该方法能够使该处理溶液自动地得到补充，或是根据外部需要，或引入其它的浴维持措施。尤其是，该方法可设计为这样一种方式，它可将表面活性剂测定的结果传送到远离处理溶液的地点。此外，可以在远离处理溶液的地点，对自动测量程序进行干预，或可以启动重复测量或其它的浴维持措施。该“远离处理溶液的地点”，例如，可位于高级过程控制系统，或者是位于处理溶液安置于其中的工厂的控制室位置，或甚至可位于该工厂外部的地点。

在金属加工工业中，金属部件在其处理之前，对其进行清洗是常规的要求。这种金属部件可被污染，例如被颜料污垢、灰尘、金属磨蚀、防蚀油、冷却润滑剂或脱模剂所污染。在处理之前，特别是在抗蚀处理之前(例如，磷化、铬化、阳极氧化，与络合氟化物反应，等等)或上漆之前，这些污染物必须通过适当的清洗溶液清除。喷雾法，浸泡法或它们的联合方法可用于此目的。如果将含有表面活性剂的含水处理溶液用于清洗过程，处理溶液还含有磷酸，则一种称为非成膜磷化过程将在清洗过程的同时进行。这样，清洗后的金属部件就同时被防蚀的无定形磷酸盐和/或氧化物层所包裹。这类方法作为联合的清洗和防蚀方法，广泛地应用在金属加工工业中。当用于含铁物质时，它们被称为“铁的磷化”。

金属加工工业中的无磷工业清洗剂，通常是碱性的(pH值的范围在7之上，例如在9-12之间)。其中的基本成分是碱(碱金属氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐)，以及本发明的非离子、阴离子和/或阳离子表面活性剂。这种清洗剂通常含有作为添加的辅助成分的络合剂(葡萄酸盐、聚磷酸盐、氨基羧酸盐，例如乙二胺四乙酸酯或次氮基三乙酸酯，膦酸盐，例如羟基乙烷二膦酸、膦酰基丁烷三羧酸，或者其它的膦酸或膦酰基羧酸)；抗蚀剂，例如具有6至12个碳原子的羧酸盐，链烷醇胺和泡沫抑制剂，例如其终端的基团封闭且在其烷基基团上具有6至16个碳原子的醇类烷氧基化合物。如果清洗浴不含有阴离子表面活性剂，也可以使用阳离子表面活性剂。清洗剂还可含有非离子的和离子的表面活性剂。

清洗剂一般含有乙氧基化合物、丙氧基化合物和/或醇的乙氧基化合物/丙氧基化合物或其烷基上具有6至16个碳原子的、其中的终端基团也是封闭的烷基胺，作为非离子表面活性剂。烷基硫酸盐、脂族醇醚硫酸盐和烷基磺酸盐广泛地用作阴离子表面活性剂。也可使用烷基苯磺酸盐，但是从环境保护的角度看它们是不利的。可以考虑用作阳离子表面活性剂的特别是带有至少一个具有8个或者甚至更多碳原子的烷基的阳离子烷基铵化合物。

现有技术中，已知采用显色指示剂，人工测定含水处理溶液，如清洗浴中，的非离子表面活性剂。对于这种情形，常规的方法是向取自处理溶液的样品中加入一种试剂，该试剂可与非离子表面活性剂形成有颜色的络合物。这类有色络合物优选可萃取到能不与水以所有比例混合的有机溶剂中，然后在特定的波长采用光度计法测定其光的吸收。例如，四溴苯酚酞乙酯可用作形成有色络合物的试剂。在萃取到有机溶剂中之前，优选是先萃取到氯代烃中，对于这种情形来说，该处理溶液混合有pH为7的缓冲体系。

测定在离子型表面活性剂存在下的非离子表面活性剂的方法，也是公知的。离子型表面活性剂在此可通过离子交换器从样品中分离出来。未束缚在离子交换器中的非离子表面活性剂，可由流出交换柱的处理溶液的折射率而测得。

含水处理溶液中的阴离子和阳离子表面活性剂的测定，例如，通过采用Hyamin^1622(=氯化N-苄基-N，N-二甲基-N-4-(1，1，3，3，-四甲基丁基)苯氧基乙氧基乙铵)进行滴定，并测定终点电势来进行。在这种方法中，样品与已知量的十二烷基硫酸钠混合，用Hyamin进行滴定，采用离子敏感电极对滴定的终点进行测定。

另一种替代的方案是，阴离子表面活性剂也可用氯化1，3-二癸基-2-甲基咪唑鎓进行滴定来测定。采用具有离子敏感膜电极作为检测器。电极电势取决于处理溶液中的测试离子的浓度。

根据工作人员的表面活性剂测定的结果，车间的操作人员向该处理溶液中补充一种或多种补充组分。这种方法要求操作人员，在表面活性剂测定的期间必须在车间现场值班。因此，这种方法是人员密集型的方法，特别是对于多班制操作。为质量控制和质量保证目的的记录结果必需要有另外的支出。