Очистка наружных и внутренних поверхностей технологиче­ского оборудования, транспортных средств, стен и потолков производственных помещений и других объектов достаточна сложна. Для этой цели все еще используют крайне трудоемкие, малопроизводительные, а потому и дорогостоящие методы. Ес­ли механизация очистки транспортных средств решается доволь­но успешно применением различных стационарных установок, предназначенных для орошения поверхностей моющим раство­ром и протирания их с помощью вращающихся щеток, то отно­сительно очистки производственных помещений этого сказать нельзя. Основными средствами механизации очистки помещений являются брандспойты, разбрызгивающие моющий раствор, которые иногда снабжают щетками.

' Эффективность очистки повышается при использовании ме­тода пенной очистки. Достоинства этого метода следующие: исключение смачивания очищаемых материалов водой, удале­ние частиц пыли без повреждения обрабатываемой поверхности, более продолжительный контакт пены (чем моющих растворов) с наклонными и вертикальными поверхностями. Процесс очист­ки пеной экономичнее, так как меньше расход моющего сред­ства. Процесс очистки пеной многих объектов можно легко ме­ханизировать, и для его проведения требуется очень мало вре­мени. Некоторые поверхности, например, потолки, поверхности сложной конфигурации (рифленые, сетчатые), а также драпиро­ванную мебель, ковры н другие подобные объекты очень сложно или вообще невозможно очищать с помощью растворов, тогда как пены могут оказаться вполне пригодными. Так, при обра­ботке стен и потолков продолжительность контакта моющего раствора с загрязнением очень мала. Пена же к этим поверхно­стям хорошо прилипает и медленно стекает с них, обеспечивая длительный контакт моющего вещества с загрязнением. Это от­носится также и к поверхностям сложной конфигурации.

Драпированную мебель и ковры избегают чистить моющими растворами, поскольку при этом сильно замачивается ткань, а после сушки может проявиться тонкий налет компонентов рас­твора. Моющие растворы портят также деревянные лакирован­ные - детали. Если методы сухой очистки грубых тканей оказы­ваются малоэффективными, то можно с успехом использовать пену, которую после растирания по поверхности легко удалить пылесосом.

Кроме перечисленных выше положительных качеств метода пенной очистки следует отметить еще возможность использова­ния растворов высокой концентрации, а также исключение выделения в атмосферу помещения вредных и дурно пахну­щих веществ, капель растворов, раздражающих слизистую оболочку.

В ГДР применяется метод пенной очистки железнодорожных вагонов. С помощью стационарной установки «Halle» [303], вы­полненной в виде рамы, на крышу и стены вагона при его дви­жении наносят слой пены, с помощью вращающихся валиков со щетками ее растирают по поверхности и затем удаляют водой при прохождении вагона под другими рамами. Всей установкой управляет один человек.

Пенный способ применяют также для мойки автомобилей. Псиные установки для мойки машин в стационарном и перенос­ном исполнении изготавливают некоторые зарубежные фирмы. Переносная установка, весящая всего 14 кг, имеет шланг для нанесения пепы, вращающиеся щетки для растирания ее по по­верхности и брандспойт для удаления пеиы водой. Она обслу­живается одним рабочим. Компактное устройство в виде дуги выпускает фирма «Beissbarth» [304]. После обработки поверх­ности автомобиля пеной ее удаляют путем обдува поверхности воздухом.

Пепы применяют также для очистки различного технологиче­ского оборудования. Например, в пивоваренной промышленности для очистки и дезинфекции оборудования предложена установ­ка, состоящая нз барабана емкостью 250 л, предназначенного для приготовления пенообразующего раствора, насоса и пеногеиера - тора, разбрызгивающего пену под давлением 4• 10s Н/м2 [305]. Использование этой установки позволяет значительно экономить моющий раствор (в 4—5 раз). Продолжительность обработки небольшого пивоваренного предприятия сокращается с 5—8 ч (при ручной обработке одним человеком) до 1,5—2 ч; для больших предприятий это различие еще больше.

В пищевой и молочной отраслях промышленности пеиы при­меняют для очистки и дезинфекции внутризаводского транспор­та, производственных помещений, технологического оборудова­ния [306—308].

Метод пепиой очистки рекомендован для удаления из водо­проводных труб солевых отложений [309], накипи, ржавчины, остатков жидких материалов с внутренних поверхностей тепло- обменной аппаратуры и резервуаров [310]. В этом случае вме­сте с ПАВ в раствор вводят специфический растворитель. Пену насосом подают в очищаемый аппарат, заполняют его и на вы­ходе нз аппарата пену разрушают. Жидкость отфильтровывают от загрязнений, вспенивают и вновь подают в аппарат. Относи­тельно небольшие количества растворителя могут обеспечить очистку агрегатов большой емкости, а расход раствора можно снизить в сотни раз. Такой метод незаменим при очистке обо­рудования, не выдерживающего гидростатического давления. Проверка метода очистки циркулирующей пеной при удалении радиоактивных загрязнений из трубопроводов большого сечения подтвердила его высокую эффективность прн использовании азотной и щавелевой кислот.

Пену можно применять для обработки загрязненных радио­активными веществами поверхностей в помещениях, насыщен­ных оборудованием [311]. Кроме пенообразователя и стабили­затора пены в состав композиции должны входить реагенты, растворяющие оксидную пленку, комплексообразователи и вэ - доумягчающие вещества. Такие композиции разработаны и на­ходят практическое применение не только для очистки конструк­ционных материалов от радиоактивных веществ [312], ьо и кожных покровов работающих [313].

Канализационные трубы можно очищать с помощью порош­кообразного пенообразующего средства. В состав такого сред­ства входят щелочные или кислотные вещества, а также окис­литель. Для очистки небольших деталей от ржавчины, окали­ны и т. д. подбирают композицию, которая при нагревании до определенной температуры образует пену [314], разрушающую­ся при охлаждении. В результате непрерывной обработки дета­лей горячей пеной в течение 2 ч их поверхности полностью очищаются.

Пену, содержащую цетилтриметиламмонийбромид и гипо - хлорит натрия, используют при дезинфекции машин для доения [315]. В машину заливают раствор пенообразующего вещества, содержащего бактерицидные добавки, и удаляют воздух, при этом пена заполняет весь объем машины. Через шесть часов пену удаляют просасыванием воды.

Для очистки пеной ковров, грубых тканей и драпированной мебели рекомендуют два способа: влажное шампунирование с растиранием пены щеткой по поверхности и сухое шампунирова­ние без растирания пены. При первом способе происходит силь­ное замачивание ткани, вследствие чего на ее поверхности мо­жет остаться в большом количестве моющий раствор, способст­вующий повторному загрязнению. При сухом шампунировании пена хорошо «всасывает» пыль и жидкие загрязнения из ткани и в то же время смачивание настолько мало, что даже при 140-кратной обработке в ковре не наблюдается заметного на­копления веществ, входящих в состав шампуня. Для полной очистки ковра расход 1—2%-ного водного раствора шампуня со­ставляет 100—200 г/м2. Препараты для очистки ковров, в состав которых входят моющие вещества высокой степени чистоты, имеют кристаллическую структуру и не проявляют гигроскопи­ческих свойств. Они дают пену, сохраняющую устойчивость в течение 15—25 мин [316].

Для очистки поверхностей с помощью пен разработаны спе­циальные пенящиеся композиции, состоящие из ПАВ с высокой пенообразующей способностью, щелочных или кислотных очи­стителей, комплексообразователей и других веществ [317, 318]. Пенообразующне препараты, которые при растворении в воде интенсивно выделяют газ с образованием пены, выпускают в жидком и твердом виде — в форме моющих таблеток, медицин­ских свечей, составов для полоскаппя рта и т. д. [319]. Для удобства использования в домашних условиях пенящийся со­став может быть заключен в аэрозольную упаковку [320], на­пример, для очистки полов, кухонной посуды, стеклянных и пластмассовых поверхностей. Пенящийся очищающий состав для работы па производстве храпят под давлением в резервуа­ре большой емкости, откуда оп сжатым воздухом подается на обрабатываемую поверхность в виде пены.

Ряд работ посвящен изучению эффективности метода пенной очистки поверхностей. Так, исследовалась эффективность мето­да для обработки шероховатых глазурованных керамических плиток (расположенных вертикально) в зависимости от про­должительности пребывания пепы на поверхности, концентрации ПАВ в растворе, толщины слоя пены, расхода воды на удаление пены [321]. Эффективность удаления загрязнителя — казеина составляла 90% и более, очистку проводили в условиях, затруд­няющих процесс (шероховатая поверхность плиток, высушенный и прилипший к поверхности казеин с сажей, удаление пены во­дой без давления и др.).

В работе [322] испытания проводили в еще более жестких условиях. Загрязнением служил застывший говяжий жир или свиное сало с плотностью загрязнения до 75 г/м2 (толщина пленки около 100 мкм). Вполне естественно, что пена не обеспе­чивала эффективную очистку от подобных загрязнений, и автор делает вывод о перспективности использования пены только в том случае, если загрязнение высушено на поверхности — пена размягчает загрязнение и облегчает последующее удаление его водой под давлением.

Эффективность пеипой очистки проверяли по отношению к жидким и пылевидным загрязнениям. В качестве испытуемых образцов использовали пластины размером 3X6 см, изготов­ленные нз различных материалов. Часть пластин специально замасливали широко применяемыми маслами: веретенным, ав­толом АСП-6 и нигролом. Пленку масла получали путем равно­мерного нанесения на пластину определенного объема раствора масла п хлороформе (концентрация I ■ 5 н 10%).

Остаточное содержание масел на поверхности пластин после их обработки пеной определяли люминесцентным методом. С этой целью пластины после обработки подсушивали, затем проводили двукратное экстрагирование хлороформом.

При изучении эффективности удаления пыли после испаре­ния хлороформа на поверхность пластин наносили второй и по­следующие слон масла, затем пластины покрывали стеклянной оплавленной пылью методом свободного оседания. Эффектив­ность удаления пыли определяли путем подсчета числа частиц под микроскопом до и после очистки, причем первоначальное число частиц всегда было более 300.

Пену готовили из раствора, содержащего 0,5% сульфонола НП-1 и 0,5% тринатрийфосфата, воздух пропускали через пори­стый фильтр. После обработки пластин пену удаляли распылен­ной струей воды при расходе 0,5 л/м-.

Данные об эффективности удаления масляных пленок раз­личной толщины со стеклянных поверхностей приведены в табл. 15. Вязкость масел в пределах 350—4200 Па-с при не­большой толщине пленки (до 3 мкм) оказывает незначительное влияние па эффективность очистки стеклянных пластин. Лишь при большой толщине масляной пленки (7—10 мкм) эффектив­ность удаления вязких масел заметно снижается. Вероятно, в этом случае механические усилия, появляющиеся при распаде пены, не способны преодолеть силы когезии между частицами масла. Заслуживает внимания тот факт, что более мелкодис­персные пены (cf=200 мкм) обладают лучшей моющей способ­ностью, что объясняется меньшей оводненностыо этих пен (мень­ше толщина пленок), чем крупноячеистых, и, возможно, боль­шим капиллярным давлением в них.

На рис. 80 приведены данные, характеризующие зависимость эффективности удаления пыли с замасленных поверхностей от времени контакта пены с ней, а также от вязкости масла. Как и при обработке сухих поверхностей, оптимальное время кон­такта составляет 1—2 мин. Процесс прикрепления частиц пыли к пузырькам пены протекает во времени, причем наиболее дли­телен этот процесс для масел с высокой вязкостью. Степень удаления частиц с пленок маловязкнх масел больше, чем сте­пень удаления масла. Это объясняется меньшей адгезией частиц масла к поверхности по сравнению с силами когезии масла, т. е. проявляется как бы селективное удаление частиц. Из рис. 80 следует также, что вязкость масел значительно влияет на эф-

Таблица 15. Эффективность удаления масел пеной Материал — стекло; кратность иены 30—35; средний диаметр пузырьков пены 304 мкм ГО 6 со S 8* " s И eg £ А Й eg S К О 5s К V Я £ О J3 о 3 s О S Is v Га е G То SE Is 1™ S О ^о А 3 И С« §е Is 53 vp С W. ГС Л 5 " О со Я С ГС со Ч о о п Э» Н Ю ч £ 2 >> ч Н M ч Н £ >, ч Веретенное 351 1,7 97,1± 2,8 Аотол АСП-6* 1()70 2,26 96,7±3,3 2,6 96,3±3,5 3,76 95,1±4,2 7,9 97,0±3,4 11,3 96,1±3,6 Автол АСП-6 1670 1,67 93,5±3,6 Нигрол 4200 1,51 97,0±2,7 2,83 91,8±5,0 2,35 96,3±3,5 6,1 89,7±2,3 6,8 85,5±6,1

* Обработка пеной со средним диаметром пузырьков 200 мкм.

Рис. 80. Зависимость эффективности удаления частиц пыли с замасленной

Поверхности от вязкости масла и времени контакта пеиы с поверхностью. Исследованные масла: 1 — веретенное; 2— автол ЛСП-б; 3 — нигрол; слой масла 2 MbV . диаметр частиц пыли 48—52 мкм.

Рис. 81. Зависимость эффективности удаления частиц пыли с замаслешгоЛ поверхности от диаметра частиц.

Исследованные масла — см. рис. 80.

Фектпвпость удаления частиц пыли только при экспозиции пены 1 мни. При двухминутной экспозиции влияние вязкости не столь существенно.

Эффективность удаления мелких частиц пыли значительно зависит от вязкости масла (рис. 81). Очевидно, пенная очистка поверхностей при наличии на них пленок высоковязких масел окажется менее эффективной.

Наиболее прочно частица прикрепляется к пузырьку пены, если поверхность частицы гидрофобна, поскольку в результате взаимодействия частицы с пузырьком пепы поверхностная энер­гия се уменьшается па величину AF=o№r(l—cosO).

При обработке замасленных поверхностей пылинки будут прочнее удерживаться па поверхности пузырьков пеиы, чем прн обработке пластин, не имеющих масляной плепкн, так как ве­личина AF в последнем случае мала или вообще равна нулю, если частица полностью смачиваема.

1G1

Для изучения влияния масляного загрязнения на эффектив­ность удержания частиц пыли пузырьками пены были проведены опыты с применением специального устройства. Запыленную пластину помещали внутрь ящика с крышкой. Пласпшу покры­вали пеной и выдерживали некоторое время, после чего под пла­стину с помощью шприца вводили дистиллированную воду. Всплывшую пену с частицами отделяли от раствора, пластину извлекали, подсушивали и определяли ее остаточную запылен­ность. В качестве испытуемых образцов использовали стальные пластины, окрашенные перхлорвиниловой эмалью, на поверх­ность которых напыляли стеклянную пыль, состоящую из частиц диаметром 3—50 мкм. Полученные результаты приведены на рис. 82.

11—952

SO pr 20 О 1 2

3 Т, мин

Рнс. 82 Влияние состояния поверх­ности и времени ее контакта с пеной па эффективность удержания пыли

Иеной:

I, 3 • «ЧНС1ЯЯ» поверхность 2, 4 — замас­ленная поверхность; /, 2 — контакт пены с LlOBCpXHOCIblO до создании водной подлож­ки 3, 4 контакт нены с водной подлож­

Кой.

В отсутствие на пластине масла частицы пыли проявляют склонность к повторному оседанию на пластину. Наличие мас­ляного загрязнения на пластине способствует удержанию частиц на поверхности пузырьков пены. Процесс прикрепления пыли к пузырькам в присутствии масляной пленки, как и в предыдущем опыте (см. рис. 80), протекает во времени, а максимум удер­живающей способности соответствует 1-2-мннутпой экспозиции. Время выдержки водной подложки перед отделением пены от пластины (при времени контакта немы с поверхностью, равном 1 мин) сильно влияет на эффективность удаления пыли с it за­масленных пластин и незначительно — с замасленных.

Следует иметь в виду, что процесс отрыва частицы и удер­жания ее пузырьками пены определяется природой поверхности (гидрофильная или гидрофобная), которая в свою очередь влияет на силу адгезии частицы к очищаемой поверхности. По­скольку адгезия в присутствии масляной пленки значительно больше, это и определяет в конечном итоге эффективность про­цесса в целом.

В табл. 16 приведены для сравнения результаты очистки пеной в условиях, приближенных к реальным, и очистки мою­щим раствором с помощью щетки, снабженной брандспойтом. Расход 1%-ного раствора моющего вещества при пенной очист­ке составлял 0,3—0,5 л/м2, пену удаляли с пластин распыленной струей воды (1 л/м2). При обработке щеткой с брандспойтом применяли 0,3%-ный раствор, содержащий сульфонол НП-1 и тринатрийфосфат (1 :1), расход составлял 3 л/м2. Приведенные данные показывают, что оба способа очистки по эффективности равноценны. Однако если учесть экономичность метода пенной очистки, а также возможность механизации обработки, то ему следует отдать предпочтение.

Эффективность очистки с помощью пен определяется крат­ностью пены, нормой ее расхода, временем выдерживания пены на обрабатываемой поверхности, концентрацией ПАВ в пенооб­разующей растворе, способом удаления пены. Некоторые опти­мальные условия очистки можно выбрать без предварительной экспериментальной проверки. Так, концентрация ПАВ в раство­ре не должна быть менее 0,3%, чтобы получить пену, не способ­ную быстро выделять значительное количество жидкости.

В связи с тем, что современные моющие препараты включают много различных добавок, а содержание ПАВ достигает 25%, для получения пены необходимо вводить в раствор не менее 1 % моющего средства.

Расход пены для обработки поверхностей определяется про­изводительностью генератора и кратностью пены. Нанести слой пены в несколько миллиметров практически невозможно, поэто­му целесообразно при определении расхода пены исходить из нормы 8—10 л/м2 пены, что при ее кратности, равной 30—40, составит около 300 мл раствора на 1 м2 поверхности.

Оптимальными параметрами пенной очистки поверхностей от пыли являются: кратность пены — 30—40, время выдержива­ния пены до ее удаления — около 2 мни, расход воды для удале­ния пены — 1 л/м2.

Не всегда требуется удалять пену с обрабатываемой поверх­ности. Например, при очистке объектов, выполненных из грубо обработанных материалов, пену можно не удалять. В других же случаях, например при очистке автомобилей, стекол, ковров, не­обходимо удалять пену. Для этой цели используют сжатый воз­дух, вакуум, воду и др. Сжатый воздух применять не всегда це­лесообразно, поскольку он частично разрушает пену и загрязне­ния могут оставаться на объекте, если его поверхность имеет заметную шероховатость. Значительно лучше удалять пену водой (или разбавленным раствором ПАВ), так как, даже не­смотря на частичное разрушение пепы потоком, процесс проте­кает в жидкой фазе, и оторванные частицы загрязнителей уда­ляются вместе с водой.