硫酸是三氧化硫的水合物,是一種無(wú)色粘稠液體。當(dāng)三氧化硫溶解在100%硫酸中時(shí),可以得到一種棕色油狀液體,稱為發(fā)煙硫酸。通常,在洗滌中使用含量為98%及以下濃度的硫酸水溶液。硫酸是一種廉價(jià)的強(qiáng)酸,其水溶液對(duì)熱有很好的穩(wěn)定性,因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗。其缺點(diǎn)是硫酸在清洗中產(chǎn)生的許多鹽類水溶性低。比如用硫酸清除含有鈣鹽的鍋爐污垢時(shí),由于與硫酸反應(yīng)生成水溶性差的硫酸鈣,所以除垢效果不好。相反,用鹽酸處理,由于生成了水溶性好的氯化鈣(在25℃時(shí),100cm3水中只能溶解0.208g硫酸鈣,而可以溶解74.5g氯化鈣),除垢效果很好。稀硫酸容易與鋼發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生氫氣。在常溫下,濃度為60%以上的硫酸會(huì)在鋼材表面形成一層鈍化膜,使鋼材耐腐蝕。當(dāng)含量在93%以上時(shí),即使加熱到沸騰狀態(tài)也幾乎不會(huì)腐蝕鋼。另一方面,鉛可溶于濃硫酸,但對(duì)稀硫酸具有良好的耐腐蝕性。
其余金屬與硫酸的反應(yīng)情況可以總結(jié)如下:
(1)鋁:易溶于10%的硫酸,但對(duì)80%以上的硫酸有耐腐蝕性。
(2)鋅和鎂:易溶于各種濃度的硫酸。
(3)錫:只有稀硫酸才能耐腐蝕。
(4)鎳:在室溫下,對(duì)硫酸的耐蝕性在80%以下。
(5)鉻:能被濃硫酸氧化生成鈍化膜,所以不被濃硫酸腐蝕。含鉻的18-8 Cr-Ni鋼在常溫下與硫酸接觸會(huì)被耐腐蝕的氧化膜鈍化,加熱時(shí)會(huì)被腐蝕。
(6)銅:由于金屬的流動(dòng)性差,氫離子無(wú)法從酸中置換出來(lái),所以一般不會(huì)被硫酸溶解。只有在濃硫酸的加熱條件下,銅被氧化時(shí)才能被硫酸溶解。
化學(xué)清洗使用的硫酸濃度一般在15%以下,使用前通常要稀釋95%~98%的濃硫酸。稀釋硫酸會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,所以濃硫酸要慢慢加入水中,邊攪拌邊加酸,這樣可以及時(shí)釋放熱量,防止飛濺。記住稀釋順序不要顛倒,也不要在濃硫酸中加水。在濃硫酸中加入少量水,釋放的熱量可使水溫迅速升高,這樣沸騰會(huì)造成酸液飛濺,對(duì)人造成傷害。另外,硫酸對(duì)人體和設(shè)備有危險(xiǎn),使用時(shí)要注意安全。使用硫酸作為清洗液的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,對(duì)不銹鋼和鋁合金設(shè)備無(wú)腐蝕,適合清洗一些特殊的金屬設(shè)備。硫酸是不揮發(fā)的強(qiáng)酸,可以適當(dāng)加熱,加快清洗速度。一般用濃度為5% ~ 15%的硫酸作清洗液時(shí),可加熱到50 ~ 60℃,以加快清洗速度。
缺點(diǎn)是有些硫酸鹽難溶于水(如硫酸鐵和硫酸鈣),所以硫酸溶解鐵銹的速度相對(duì)較慢。也不能溶解含有硫酸鈣的水垢,所以硫酸通常不用于除垢,只用于除銹。用硫酸清洗含硫酸鈣沉積物的設(shè)備表面時(shí),酸洗后的表面狀態(tài)不理想。另一個(gè)問(wèn)題是用硫酸清洗金屬時(shí)容易發(fā)生氫脆。所謂氫脆,就是酸與金屬反應(yīng)產(chǎn)生的氫被金屬吸收,導(dǎo)致金屬變脆,性能變差的現(xiàn)象。工業(yè)上用硫酸清洗時(shí),通常加入非離子表面活性劑以提高其除銹能力。在硫酸中加入適量的硝酸,可以去除焦油、輝石、藻類等污垢。為了降低硫酸對(duì)金屬物體的腐蝕性,清洗劑中應(yīng)加入一定量的緩蝕劑。