去除铁锈的化学方法大全11篇

去除铁锈的化学方法篇（1）

0 前言

不锈钢以其优越的耐蚀性、美观的表面等诸多优点，在工艺领域上得到广泛应用。不锈钢在热轧、热处理等过程中表面产生的氧化铁皮会对后续加工及表面质量产生不良影响，需及时清除。而酸洗作为不锈钢热轧及冷轧带卷生产中去除氧化铁皮的重要工序，其原理及工艺对于实际生产有非常重要的指导作用。酸洗方法的选择、酸洗条件的确定等直接影响到不锈钢产品的最终质量。

1 不锈钢氧化铁皮

1.1 不锈钢氧化铁皮的结构和特性

不锈钢在加热或轧制时表面会产生氧化铁皮。氧化铁皮的组成取决于钢号及铁和其他合金元素对氧的亲和力。300系不锈钢氧化铁皮中从上到下依次含有Fe2O3、Fe3O4、FeO・Cr2O3及NiO・Cr2O3、Cr2O3；400系不锈钢氧化铁皮中从上到下依次含有Fe2O3、Fe3O4、FeO・Cr2O3、Cr2O3。

不锈钢氧化铁皮中主要含有Cr2O3和尖晶石FeO・Cr2O3，通常呈黑色，有时呈蓝色或绿色，为八面体等轴晶系，玻璃光泽，贝壳状断面，相对密度为3.5-5.21，熔点高达2435℃，硬度为7.5-8.5，在80℃温度下也不溶解于H2SO4、HCl或HNO3等无机酸。

1.2 不锈钢氧化铁皮的清除

清除不锈钢带卷氧化铁皮的方法主要有化学酸洗法和机械破鳞法。

机械除鳞法用于热轧卷酸洗前的预处理，分为破鳞辊（反复弯曲法）和喷丸法，一般两者结合使用。

化学酸洗法有酸浸法和酸液电解法两大类。酸浸法在不锈钢酸洗中一般采用硫酸、硝酸+氢氟酸等酸。其中硫酸只有在较高温度下酸洗效果突出，所以一般用于热轧卷酸洗。酸液电解法分为硝酸电解（钝化）、硫酸电解法等。

另外，在冷轧卷酸洗前设中性盐电解段用于酸洗前的预处理。

2 热轧不锈钢带的酸洗工艺

热轧不锈钢带的酸洗现多采用硫酸+混酸（硝酸+氢氟酸）工艺。酸洗前需机械破鳞去除部分氧化铁皮或松脆氧化皮。

2.1 硫酸酸洗

在硫酸酸洗时，带钢表面发生下列化学反应：

Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O

Fe3O4+4H2SO4Fe2（SO4）3+FeSO4+4H2O

FeO+H2SO4FeSO4+H2O

3Cr2O3+4 H2SO4Cr2（SO4）3+CrSO4+4H2O+5/2O2

NiO+H2SO4NiSO4+H2O（300系不锈钢）

氧化铁皮中各种金属氧化物溶解于硫酸溶液，生成可溶于水的硫酸化合物，从而把钢坯表面的氧化铁皮除去。另外，钢中的铁与硫酸溶液反应，产生大量氢气，氢气产生的膨胀压力把氧化铁皮从钢坯上剥下来，这种作用称为机械剥离作用。剥离作用能加快酸洗速度、减少硫酸消耗。

对于不同钢种，硫酸酸洗的条件略有区别，硫酸浓度、金属离子（Me）含量及温度见表1。

2.2 混酸酸洗

经过硫酸酸洗后，部分氧化层被清除，保留的氧化层以Fe-Cr-Ni氧化物的形式存在，一般采用硝酸+氢氟酸混合物来清除这些复杂的成分。

当不锈钢制品经过混酸酸洗槽时，HNO3与其表面Fe2O3、Fe、Cr、Ni等物质发生化学反应，生成各种溶解性的金属盐类：

Fe2O3+6HNO32Fe（NO3）3+3H2O

Fe+4H++NO3- Fe3++NO+2H2O

Cr+4H++NO3- Cr3++NO+2H2O

3Ni+8H++2NO3- Ni2++2NO+4H2O（300系不锈钢）

而HF与溶液中的各种金属离子发生反应，生成一些可溶或难溶的金属氟化物：

3HF+Fe3+FeF3+3H+

2HF+Fe3+FeF2++2H+

3HF+Cr3+CrF3+3H+

2HF+Cr3+CrF2++2H+

HF+Ni2+NiF++H+

不同钢种混酸酸洗的条件见表1。

3 冷轧不锈钢带的酸洗工艺

冷轧不锈钢带的酸洗现多采用混酸（硝酸+氢氟酸）工艺。酸洗前需经中性盐电解及硝酸电解预处理。

3.1 中性盐电解

中性盐电解法是奥地利RUTHNER公司开发的除鳞方法，在硝酸钠（NaNO3）或硫酸钠（Na2SO4）一类的中性盐溶液中对带钢进行电解。中性盐电解采用中心导体法，即带钢悬挂于阴极和阳极之间的电场中，不间断的交换带钢的阳极和阴极。现电解液多采用硫酸钠（Na2SO4），在电解酸洗中进行如下电化学反应：

阳极反应（此时钢板为阴极）：

H2O-2e-1/2O2+2H+

Cr2O3+5H2O-6e-2CrO42-+10H+

Cr2O3+4H2O-6e-Cr2O72-+8H+

Cr+4H2O-6e-CrO42-+8H+

阴极反应（此时钢板为阳极）：

CrO42-+4H2O+3e-Cr（OH）3+5OH-

Cr2O72-+7H2O+6e-2Cr（OH）3+8OH-

2H2O+2e- H2+2OH-

整个反映过程中，Na2SO4只是作为一个导电介质，负责电子的转移，本身并不发生化学反应，理论上电解质不消耗，消耗的仅仅是水。中性盐电解的最大好处是可以溶解铬氧化物，在电流作用下使之转化为溶于水的CrO42-。另外，反应生成的H2和O2从带钢表面逸出形成的力可以将表面的氧化物剥离。

中性盐电解酸洗的电解液PH值控制在3～10之间即可，电解电流密度一般控制在10～15A/dm2。电解液浓度、温度等其他参数详见表2。

3.2 硝酸电解（钝化）

通过中性盐电解，能够容易地溶解氧化铁皮中的铬氧化物，铁氧化物还需在混酸中处理。但是混酸对300系奥氏体不锈钢表面的铁氧化物可有效快速去除；而对400系，尤其是410（马氏体）、430（铁素体）等不锈钢的除鳞性能却不稳定，会增大钢板表面粗糙度且无光泽。而且混酸酸洗在此类钢种中还存在溶解速度慢的问题，无法适应连续生产的要求。为了既能保持中性盐电解的特征，又能提高铬钢的处理速度，在中性盐电解后加入硝酸电解的方法溶解去除残留铁氧化物。而在处理奥氏体不锈钢时仍采用传统的HNO3+HF混酸酸洗法。

硝酸电解的原理如下：

阳极：

H2O-2e-1/2O2+2H+

阴极：

Fe3O4+8H++2e-3Fe2++4H2O

NO3-+H2O+2e- NO2-+2OH-

硝酸电解的最大电流密度为6A/dm2。电解液浓度、金属离子含量、温度等其他参数详见表2。

3.3 混酸酸洗

冷轧不锈钢带的混酸酸洗原理和热轧基本一致，铬钢经硝酸电解后不通过混酸酸洗段。相关参数具体见表2。

4 结语

1）不锈钢带卷氧化铁皮的清除主要分酸洗前预处理和酸洗两个步骤；酸洗方法的选择主要取决于带卷轧制状态及钢种；

2）热轧带卷的预处理一般采用破鳞辊+抛丸的方式，酸洗采用硫酸+混酸（氢氟酸+硝酸）的酸浸法；

3）冷轧带卷的预处理一般采用中性盐电解法；酸洗针对铬钢采用硝酸电解，针对200系及300系奥氏体不锈钢采用混酸酸洗方法去除氧化铁皮。

【参考文献】

[1]李登超.不锈钢板带材生产技术.1版[M].北京：化学工业出版，2008：172-181.

[2]张颖.国内外不锈钢酸洗技术的进步与发展[J].不锈：市场与信息，2011（19）：33-41.

去除铁锈的化学方法篇（2）

2、工具除锈：主要使用钢丝刷等工具对钢材表面进行打磨，可去除松动或翘起的氧化皮、铁锈、焊渣等。若钢材表面附着牢固的氧化铁皮，工具除锈效果不佳，达不到防腐施工要求的锚纹深度，而且速度慢。

去除铁锈的化学方法篇（3）

二 锈蚀生成过程

钢铁是热力学性质不稳定的结构材料,因此在其表面构成一个活性表面,暴露在空气中受到氧气、水分及其他腐蚀介质作用必然发生腐蚀,转化成铁锈。铁锈疏松多孔,不仅不能阻止钢铁构件与空气和水的接触,还会把空气和水分保留在钢铁构件的表面,进一步加速钢铁的锈蚀。同时,铁又是一个多化合价的金属,从钢铁腐蚀起,它由低价的铁变成稳定的高价化合物。由于铁锈生成过程是持续和不断进行的,所以,铁锈实际上是一个复杂的铁化合物。

铁锈生成过程实际上就是钢铁的电化学腐蚀过程。钢铁在潮湿空气里,其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水微弱电离产生少量H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,水里H+增多,这样表面就形成了一层弱酸性电解质溶液薄膜,它跟钢铁里的铁和杂质或碳就形成了无数微小原电池。其中铁为负极,碳为正极,发生原电池反应。

铁作为负极失去电子被氧化:(-)Fe-2e=Fe2+

水膜里溶解的氧气作为阳极得到电子被还原:(+)2H2O+O2+4e=4OH-

随着OH-浓度逐渐增大,则OH-与Fe2+结合生成Fe(OH)2。Fe(OH)2被空气中氧所氧化生成氢氧化铁:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

空气中的二氧化碳跟氢氧化铁反应,就生成红褐色的碱式碳酸铁。此外,铁与空气中的氧气反应还生成氧化铁,这些铁的化合物就是铁锈的主要成分。

从锈蚀表观层次来看[3],分三层:面层浮锈,中层粒锈带锈涂料,底锈带锈涂料。上层的锈蚀较疏松,是已成熟、惰性的物质,底层锈蚀较紧密,是正在成长的、活性的,它紧靠钢铁表面呈群落分布。在疏松、惰性的浮锈上涂漆,由于很难起反应,涂漆得不到良好的附着;然而去除浮锈在底锈上涂漆,由于它是活性的,碰到水、氧等介质又会继续反应,即穿过漆膜再次呈现锈蚀。因此,为了使铁锈转化剂发挥更好的效果,减少浪费,降低成本,在涂覆时应首先去除上层疏松的锈蚀(浮锈),然后再将其涂覆在底层的锈蚀上,这样可以使锈蚀呈稳定状态并相互有很好的附着,从而达到良好的防锈除锈作用。

三 锈蚀转化机理

转化型带锈涂料是利用能与铁锈起化学反应的转化剂,将铁锈转化为结构稳定致密的铁合化物,这种化合物没有去极化作用,可紧密地附着在钢结构表面,又可与耐蚀涂层良好键合,而成为耐蚀涂层与钢结构表面间接偶联物。根据转化型带锈涂料所用转化剂的不同,锈蚀转化机理也不同。常用的转化剂有磷酸-亚铁氰酸及磷酸-丹宁酸等。

磷酸-亚铁氰酸型转化剂与铁锈起反应包括两个过程:

1、亚铁氰酸与铁锈起作用,生成亚铁氰酸盐;

2、磷酸与铁锈发生反应,使钢铁表面钝化。

如以铁锈中的铁锈转化剂为例,亚铁氰酸与其反应生成亚铁氰酸铁[1]:

防腐

该反应在碱性或中性条件下速度很慢,在带锈涂料中加入磷酸可显着加快反应速度;此外磷酸可直接与铁锈发生磷化反应,生成稳定致密的磷化铁:

铁锈转化剂防锈机理研究

如国内研制的H06-18就是亚铁氰化钾与磷酸组成的转化型带锈涂料,作为舰船、化工设备及重型机械行业钢结构表面除锈和耐蚀底层涂料,已得到推广使用。

磷酸-丹宁酸型的作用机理是丹宁酸与钢铁表面及锈层中的铁离子作用生成丹宁酸铁的钝化层(稳定的螯合物),强有力地附着在金属表面,形成一种良好的不溶性保护膜,抑制腐蚀过程,达到稳定铁锈的目的[4];同时,磷酸能加速丹宁酸铁络合物的形成,具有防锈作用。此外,磷酸直接与铁锈反应生成耐腐蚀的磷酸盐及钝化膜,它能使膜层附着牢固,具有阴极化和阻蚀钝化作用。

去除铁锈的化学方法篇（4）

真空闪蒸罐在水压试验后，复层的焊缝及焊缝附近出现褐色锈迹。分析原因：热切割或焊接时有熔渣溅在复层表面上，酸洗钝化结束时没有将酸性残液完全清楚干净。这四台产品皆因酸洗钝化环节没有掌握好，而造成产品最终检验时表面质量不合格。

不锈钢制设备的表面质量对不锈钢的抗腐蚀性影响极大。所有不锈钢制设备根据使用条件的不同都有不同程度的表面质量要求。表面质量一般包括表面光洁度和表面钝化两个方面。表面光洁度可以通过机械表面处理得到。而表面钝化则要通过化学氧化的方法才能使不锈钢制设备表面形成致密的钝化膜，从而达到抗腐蚀的目的。光洁度的处理在此不做赘述，只对表面钝化处理做详细说明。

表面钝化处理一般包括脱脂、酸洗、钝化几个工序。

一、脱脂

脱脂的目的是除去钢板上的各种油脂，使钢板在酸洗和钝化过程中能与酸液充分接触。如果油脂去除不彻底，酸洗钝化后的不锈钢制件表面不能形成致密的钝化膜，而且制件表面颜色不均匀。当不锈钢制件表面较清洁时，可省去碱洗工序。根据制件的不同，常用的有浸渍法和喷涂法两种。

1.浸渍法

将不锈钢制件浸没于氢氧化钠水溶液中，在30～40℃时，浸没时间约为10～20分钟，然后用清水洗净。该法适用于小件产品。

2.喷涂法

用1：4的氢氧化钠水溶液喷雾（或涂刷）不锈钢制件表面，充分浸润后再刷洗表面，然后用清水冲洗。此法一般用于较大设备的碱洗。氢氧化钠水溶液也可换成洗洁精。

二、酸洗和钝化

由于场地和化学试剂管理的限制，近些年来各压力容器生产厂都不再采用传统酸洗和钝化分步进行的配方，而是使用简便易操作的酸洗钝化膏。其配方有两种：

1.硝酸20%，氢氟酸10%，其余为水，室温浸洗时间15～30分钟。俗称快法。

2.硝酸10～15%，其余为水，室温浸洗时间1～1.5小时。俗称慢法。

化学腐蚀和电化学腐蚀都能使钢铁生锈。铁锈是铁与氧进行化学反应的产物，如焊接后的不锈钢焊道及热影响区呈棕色状，就是一种锈。钢铁表面的锈会促进大气对钢铁的腐蚀作用。这是由于铁锈有较大的吸潮性，而锈本身也会降低金属表面的临界相对湿度，使生锈的钢材表面被腐蚀的速度远远高于光亮的钢材表面，所以不锈钢要酸洗除锈就显得非常重要。不锈钢表面的锈（热加工件和焊接范围），主要是三氧化二铁、四氧化三铁和少量的二氧化硅等。

由此可见，锈的成分主要是金属氧化物，而采用机械方法除锈不但耗时耗力，还会损失金属。所以不锈钢的除锈采用酸洗的方法进行。前已述及，为了简化工艺过程，人们常采用酸洗-钝化膏一次完成。酸洗-钝化一次进行过程中，一定要按规定的配方和反应时间进行，否则不能形成可靠的钝化膜。

不锈钢的钝化膜是氧化物。当铁中含有铬后，则钝化膜中也含有铬，铁中含铬量越高，则膜中铬含量也随之升高。对于含铬量超过12%的不锈钢，则钝化膜的成分是Cr2O3。不锈钢含镍时，耐腐蚀性有所改善。是因为镍较难氧化，故膜中含镍较少，而膜下金属富集了镍，由此而改善了不锈钢的耐腐蚀性。

在实际操作中，先将容器表面冲洗一遍，然后用抹布或毛刷将酸洗-钝化膏均匀涂抹在容器表面，用抹布、毛刷或钢丝刷不断擦洗。对焊缝处应反复用力多刷几遍，其目的是使反应后生成的盐与容器本体脱离，继续与下层的氧化物起反应，直至所有的氧化物都被反应掉。待容器表面呈白色光亮颜色时，说明容器表面的氧化皮已经全部转变为盐和水，同时在光洁的表面上生成坚硬致密的钝化膜（Cr2O3），此时应用流动的清水迅速将容器表面冲洗干净，以免已形成的钝化膜继续与硝酸起反应而生成新的盐和水，从而破坏了钝化膜，前功尽弃。

酸洗-钝化过程中，要注意如下几点：

1.涂刷酸洗-钝化膏时，切忌为了追求速度而大面积涂刷。因为涂抹面积过大，操作者不能及时擦洗和冲洗，会造成酸洗-钝化不均匀，从而影响了容器表面的酸洗-钝化质量。

2.对于一般的氧化铁和锈迹，可用抹布擦涂几次后，用钢丝刷来回擦刷，经几次循环后遍可除掉，然后用清水冲洗。

3.对于焊道的严重发黑，可将蘸有酸洗-钝化膏溶液的拖布置于待刷部位上方，在上方溶液徐徐流下的同时，用钢丝刷用力擦刷。这样做的独到好处是随时将生成的盐和废液带走，而换上新溶液继续反应。能大大提高酸洗-钝化效果。若效果不明显，可将拖布上的溶液浓度加大后以同法处理，然后用清水冲洗，定能见效。

4.不能干刷涂过酸洗-钝化膏溶液的表面，应在溶液的覆盖下，最好是在溶液的流动下刷洗。这是因为干刷只能刷去表面已反应生成的盐，而不能除去下层的氧化铁。

5.在用流动的清水冲洗时，由于反应生成的盐附着在钢板表面上，单纯用水管冲洗不容易将盐除掉。应边冲边刷。焊缝处用钢丝刷，其他部位用毛刷或抹布，才能将其彻底清除，显露出钝化膜本色。

6.酸洗-钝化后要求用流动清水冲洗至呈中性。因为酸易溶于水，只要用流动清水多冲洗几遍，是不会有酸液残留的。

去除铁锈的化学方法篇（5）

前言

冶金化工行业单层厂房的钢结构相对而言质量轻、强度高，同时塑性和韧性较好，而且施工周期短，因此在冶金化工单层工业厂房、大型的工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅等冶金化工单层工业厂房中得到广泛的应用。然而，随着钢结构冶金化工单层工业厂房的日益增多，钢结构的保养与维护工作显得尤为重要其中，冶金化工单层工业厂房钢结构的防腐处理更是重中之重。

据统计，国内每年因腐蚀造成的经济损失在400亿人民币以上，每年9000万t钢产量中，约30％被各种形式的腐蚀消耗掉，可见钢结构的防腐工作是多么重要钢材受大气中水、氧气与其他污染物的作用而被腐蚀大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜，是造成腐蚀的决定因素。当大气相对湿度小于60％时，腐蚀相当轻微；而大于60～70％时钢材的腐蚀速度会突然升高。

1、冶金化工单层工业厂房的钢构件的腐蚀

钢构件的腐蚀不可避免，只有在其制作过程中采取措施，加以控制。钢铁的腐蚀是自发的，不可避免过程，但却是可控制的处于稳定状态的铁矿石，经过消耗能源冶炼成钢铁，在腐蚀环境中钢铁有着自然的向着低能位稳定态转化，最终回到它的稳定态氧化铁与铁锈铁矿石(氧化矿)一钢铁一(腐蚀)一铁锈氧化铁，这就是钢铁的腐蚀过程如果对钢铁采取有效的防护措施，就可以减缓钢铁的生锈腐蚀过程，延长钢构件的使用寿命。

1.1　钢铁腐蚀的原电池

电化学腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式，电化学腐蚀是钢铁和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀过程中有隔离的阳极区和阴极区，电流可以通过金属在一定的距离内流动在金属表面形成原电池是电化学腐蚀最主要的条件。当两种不同的金属放在电解质溶液中，并以导线联结，可以发现导线上有电流通过。这种装置称之为原电池流中所产生的电化学反应。在阳极进行的是氧化反应，在阴极进行还原反应。

1.2　钢铁腐蚀的微电池

在大气环境中，钢铁表面吸附有氧气水分等，加上溶有其它腐蚀性介质，就会形成电解溶液，由于金属表面化学性的不均匀，这样就连通了能够发生电化学腐蚀的微电池的两极。

钢铁在大气环境腐蚀中产生的微电池表面为：Fe／O1(阳极)H2O／C(阴极)电极反应过程以方程式来表达阳极：铁原子失去电子，被氧化为Fe+；阴极：氧原子获得电子，与水分子结合形成OH-：

O2+2H2O+4e――4OH

腐蚀电池的总反应为：

2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)2

2Fe(OH)3=2FeO2O3+3H2O

这里的Fe2・H2O及其脱水化合物Fe2O3就是人们常见的铁锈的主要成分。

1.3　大气腐蚀机理

大气腐蚀是金属处于表面水膜下的电化学腐蚀过程是钢结构的主要腐蚀环境。大气环境下的金属腐蚀，由于表面水膜很薄氧气很容易达到阴极表面，氧的平衡电位较低，因此，金属在大气中腐蚀的阳极为氧去极化作用。见金属在大气中的腐蚀表在大气中腐蚀的阳极过程随水膜变薄会受到较大阻碍，此时阳极易钝化，金属离子水化作用会受阻可以看出，大气腐蚀在潮湿环境中，腐蚀速度主要由阴极过程控制；当金属表面水膜很薄或气候干燥时，金属腐蚀速率变慢，起腐蚀速度主要受阳极化过程控制。

1.4　大气腐蚀的破坏形式

大气腐蚀见表1所示，其主要破坏形式可分为两大类，即全部腐蚀和局部腐蚀、全部腐蚀又称为均匀腐蚀，局部腐蚀则又可以分为点蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀，应力腐蚀和腐蚀疲劳等。

2、冶金化工单层工业厂房的钢构件防腐措施

首先进行基层清理，将涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。基面清理除锈质量的好坏，直接关系到涂层质量的好坏。目前构件除锈方式主要分为抛丸除锈，喷砂除锈，酸洗除锈，人工除锈四种。

2.1　抛丸除锈

抛丸除锈工艺是近几年发展起来的新工艺，H型钢构件焊接完成后进入抛丸除锈封闭空间，可以对钢构表面的中锈以下程度构件进行抛丸除锈，抛丸除锈工艺除具有除锈作用本身以外，还可以消除H型钢构件焊接完成以后产生的残余应力，改善钢构件施加荷载后的受力状态。我公司具有进行抛丸除锈的车间与设备，与传统的手工除锈、喷沙除锈相比，具有抗腐蚀年限更长、改善构件应力状态的特点。

2.2　喷砂除锈

喷砂除锈是利用压缩空气的压力，连续不断地用石英砂或铁砂冲击钢构件的表面，把钢材表面的铁锈、油污等杂物清理干净，露出金属钢材本色的一种除锈方法。

2.3　酸洗除锈

酸洗除锈是把需涂装的钢构件浸放在酸池内，用酸除去构件表面的油污与铁锈。采用酸洗工艺效率也高，除锈比较彻底，但是酸洗以后必须用热水或清水冲洗构件，如果有残酸存在，构件的锈蚀会更加厉害。

2.4　人工除锈

人工除锈是由人工用一些比较简单的工具，如刮刀、砂轮、砂布、钢丝刷等工具，清除钢构件上的铁锈。这种方法工作效率低，劳动条件差，除锈也不彻底。我公司生产基地有专门的钢结构抛丸机(见右图)对钢构件进行抛丸除锈，保证钢构件除锈等级达到设计要求。抛丸这种工艺与喷砂工艺的根本区别是抛射，而不是喷射，抛射的不是砂，而是钢丸。钢丸直径远大于喷砂直径。他的原理是根据具体要求将不同粒径的钢丸高速射到板材表面，冲击力巨大的钢丸迅速把钢材表面剥蚀成立体感很强的表层。用这种方法加工出来的产品，不但质量稳定，外表美观没有盲区，而且加工速度快，成本低。

3、冶金化工单层工业厂房钢构件涂装流程图及防腐措施(见图1)

3.1　采用全自动机械抛丸除锈方式

利用钢制弹丸由高速旋转的叶轮产生离心力加速达到70-80rigs速度而产生的动能轰击到构件表面，将构件表面上的氧化皮或锈蚀层清除掉，同时也消除了由于焊接产生的构件内应力。

3.2　钢构件基层表面处理的质量标准与质量等级

抛丸除锈的质量等级必须达到《涂装前钢材表面锈蚀等级与除锈等级))GB8923-88中规定的Sa2.5级标准。抛丸除锈后，用肉眼检查钢构件外观，应无可见油脂、污垢、氧化皮、焊渣、铁锈与油漆涂层等附着在构件表面，表面应显示均匀的金属光泽。检验钢材表面锈蚀等级与除锈等级应在良好的散射日光下或在照度相当人工照明条件下进行，检查人员应具有正常的视力。待检查的钢材表面应与现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级与除锈等级》GB8923-88规定的图片对照观察检查。

3.3　钢构件基层表面抛丸除锈后的处理措施

用压缩空气或毛刷、抹布等工具将工件表面的浮尘与残余碎屑清除干净。钢构件基层表面抛丸除锈施工验收合格后必须在6h内喷涂第一道防锈底漆。待第一道防锈底漆表面干燥后，再喷涂第二道防锈底漆。

3.4　钢构件防腐涂装

构件涂装必须在焊接质量检验合格后，且涂装前应将构件进行喷砂达到Sa2.5级除锈等级后方可进行。涂装材料按设计及甲方要求，不得随意改换品种，涂装时工作温度在5～35℃之间，相对湿度应符合规范规定，构件表面结露时不宜作业，涂装后4h内严防雨淋，安装焊缝30～50mm宽的范围均不应涂刷。

3.5　构件涂装

底漆涂装：调和防锈漆，控制油漆的粘度、稠度，兑制时充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致。喷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接茬整齐。喷涂漆时采用勤移动、短距离的原则，防止喷漆太多而流坠。待第一遍干燥后，再喷第二遍，第二遍喷涂方向与第一遍方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。喷涂完毕后，在构件上按原编号标注，重大构件还需标明重量、重心位置和定位标号。

去除铁锈的化学方法篇（6）

怎样才能把化学和生活联系起来呢？

一、关注生活中的每一个现象

化学原理与化学反应等在生活中随处可见，教学过程中，教师要有意识地将知识与学生的生活实际联系起来，将适宜的生活现象引入新知，进而可以提炼出其中的化学问题。例如经常雷雨交加的地方禾苗长得很茂盛；新买的铝锅，烧过自来水后有黑色斑点。这些奇妙的现象激起学生的好奇心后，就能促使他们去学习掌握铝和氮气的性质。由于有了跟学生的生活实际紧密联系的导入，学生对于下面新知的学习就有了积极性，兴趣自然产生了。

二、教师要具备创设生活情境的水平

化学是人类在长期的社会生产生活实践中发展起来的，它与人类的生产生活和社会的发展相关。直观的、有趣的、具有挑战性的问题情境，更容易激活已有的生活经验和化学知识，激发学生学习的积极性。因此，在教学过程中，教师要从学生所熟悉的生活环境入手，选择发生在学生身边的、有趣的、能够激发学生探索欲望的问题、创设鲜明的问题情境作为素材，以激发学生的兴趣和动机。如碰了醋的紫甘蓝（紫白菜）怎么变红了？家中的食盐为什么会变潮？在城市的街道上撒的物质为什么会使雪融化？通过真实的、具体的生活事件，引导学生感受、体会、了解化学知识，使学生明白化学就是发生在身边的，不是遥不可及的。

三、运用化学知识，解决生活问题

《化学课程标准》指出，使学生“正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题，初步树立社会可持续发展的思想”。新教材努力从化学的视角去展示社会的可持续发展，培养学生对自然和社会的责任感，用科学、技术、社会相联系的观点引导学生认识材料、能源、健康、环境与化学的关系，逐步培养学生形成综合的科学观和对有关的社会问题作出判断决策的能力。所以，化学教学不仅要从学生的生活中提出化学问题，还必须结合现实生活中的实际问题，让学生运用化学知识和化学的思维方式去看待分析与解决，从而使学生体验到化学的价值，进一步感受到化学与现实生活的紧密联系，提高学生的实践能力。

下面以《铁》这一课为例来谈谈我在教学片段中是怎样将一些知识点与生活联系到一起的：

（1）铁的物理性质中的硬度、延展性、导电导热性。

演示实验：请学生将铁丝和铁片弯曲，并用钳子将铁丝剪断。

设疑：从这个实验，说明铁的硬度如何？

学生讨论后小结：质软。

设疑：将铁“抽丝”“打片”，可做出各种规格的铁板，各种型号的铁丝、钢筋，说明铁的延展性如何？

讲解：铁有良好的延展性

设疑：用铁锅炒菜，手会感到锅很烫；用铁做导线，手一碰就有可能触电；这两个实验说明铁的什么性质？

讲解：铁有良好的导电和导热性能

（2）铁的化学性质中的铁生锈和除锈。

提问：是什么原因导致铁生锈的呢？怎样除去钥匙上的铁锈？

回答：①用砂纸打磨铁环（物理除锈）；②把生锈铁环浸在氢氧化钠溶液中，铁锈和其产生氢氧化铁沉淀，而铁不与氢氧化钠反应，由此可除铁锈（化学除锈-和碱产生反应）；③把生锈铁环浸入稀盐酸，可瞬间除锈（化学除锈-和酸产生反应）；④用草酸溶液除锈（化学除锈-和酸产生反应）；⑤另外，若要更为简便、材料易找的话，可用淘米水、醋或番茄其中一样物品来去除铁锈，

提问：如何防止铁生锈呢？

（3）铁跟硫酸铜溶液的反应。

观察：铁钉表面覆盖着一层红色的铜，溶液颜色变成浅绿色。

板演：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

（浅绿色）（红色）

讲解：早在西汉时期，我国劳动人民就已经发明铁能从某些含铜化合物中置换出铜，在宋朝已将这个方法应用于生产，成为现代湿法冶金的先驱。

以上这些实验和实例将化学融入生活，使化学显得更加生动有趣。类似这样的例子数不胜数，需要我们教师慢慢收集与积累，对教师的教学方式方法有着一定的要求：

去除铁锈的化学方法篇（7）

3、喷砂法除锈：主要是用空压机、储砂罐、喷砂管、喷头等设备，利用空压机产生的强大气流形成高压砂流除锈，适用于大量除锈工作，除锈效果好。

去除铁锈的化学方法篇（8）

第9章酸碱盐学习结束后，学生遇到这样一道题目，将生锈的铁钉投入装有足量稀盐酸（稀硫酸）的试管中，观察到的现象是：铁锈逐渐溶解，溶液由无色变为黄色，过一会儿铁钉表面有气泡冒出，溶液最后变成淡绿色。学生在接触这个问题时，提出了质疑：

1.在演示实验中，并未观察到溶液最后呈浅绿色，而是黄色。

2.从理论上分析，当稀盐酸（稀硫酸）与锈铁钉完全反应后，溶液中既有Fe，也有Fe。

FeO+6HCl＝2FeCl+3HO

FeO+3HSO＝Fe（SO）+3HO

当铁锈溶解后，又会发生反应：

Fe+2HCl＝FeCl+H

Fe+HSO＝FeSO+H

溶液最后到底显什么颜色？

我将这个问题交给化学课外兴趣小组的学生去探究，要他们将上述问题设计成实验，亲自动手做一下，仔细观察实验现象，并认真做好记录。

二、探究性学习方案的设计和实施

1.通过实验发现问题。

化学兴趣小组活动时间，我将兴趣小组的学生带到化学实验室，首先要他们自己配制1∶3的稀盐酸和1∶5的稀硫酸，然后做生锈铁钉与稀盐酸、稀硫酸的反应，并进行对比。实验中观察到，铁钉与稀盐酸反应时，溶液很快（数秒后）变成黄色，铁锈缓慢溶解，待铁锈溶解后，铁钉表面先有少量细小气泡缓慢冒出，然后逐渐变多变快；生锈铁钉投入稀硫酸中，很快就观察到铁钉表面有气泡（铁锈未全部溶解），振荡试管，铁锈很快脱落，沉至管底，铁钉表面气泡变多变快，但溶液颜色变化不明显，显非常浅的黄色，反应一个多小时后，两支试管中铁钉表面仍在不断地快速冒气泡，但颜色均未变为浅绿色。我要求学生将试管放在试管架上，等第二天早上再来观察溶液颜色是否仍显黄色。

第二天早上，学生迫不及待走进实验室观察时，溶液已都变成非常浅的绿色，铁钉表面仍有少量气泡冒出，他们又惊奇地发现：放在稀硫酸中的铁钉表面附着许多浅绿色的透明晶体，两支试管上端液面上飘浮了一层黑色丝状物，且溶液中也有黑色丝状物在上下游动。

通过实验和观察，学生有了初步认识：

（1）锈铁钉与稀盐酸（或稀硫酸）反应，最后都能得到浅绿色的（Fe）溶液，但需要较长的时间。

（2）去锈速度稀硫酸要比稀盐酸快得多，所以在除去铁锈时，用稀硫酸更好。

那么，第（2）认识是否具有科学性呢？

在实验中，学生又有新的问题产生了：

（1）溶液中的Fe哪里去了？

（2）锈铁钉与稀硫酸反应，铁钉表面的晶体是什么物质？为什么会形成晶体？

（3）黑色丝状物是什么？

这些新的问题还有待进一步探究，我鼓励学生查找资料，继续实验探究。

2.查找资料，分析原因，继续实验，验证推测。

兴趣小组经查找资料，再次实验，小组讨论后发现：

（1）Fe失踪的原因为：

2Fe+Fe＝3Fe

即溶液中的Fe都被Fe还原成Fe，故溶液中最后没有Fe，只有Fe，因此显浅绿色，并了解到Fe不稳定，容易被空气中的O氧化成Fe，故要保存Fe的水溶液，应在Fe溶液中放一根铁钉。

（2）生成绿色晶体的现象，未能在资料中找到，但得知硫酸亚铁晶体（FeSO・7HO）是绿色的，故推测很可能是硫酸亚铁晶体，并设计了如下实验验证：将铁钉取出，用蒸馏水将表面冲洗数次，除去表面带出的溶液，然后刮下晶体，加水溶解，将所得试液分成两份，向其中一份中加少量Ba（NO）溶液和足量稀硝酸，发现有白色沉淀产生，证明晶体中有SO存在；向另一份中加入NaOH溶液，有浅灰绿色沉淀生成，将沉淀倒在滤纸上（目的是增大沉淀与空气中O的接触面积），沉淀立即变成红褐色（因Fe遇O会生成Fe），故证明晶体里有Fe。其形成晶体的原因应是生成的FeSO超过了试管中的水的最大溶解能力，故而结晶析出。

（3）黑色丝状物未能找到解答，但推测可能是碳，因为铁钉主要成分是钢，钢中含有0.03%―2%的碳，并设计了如下实验验证：将溶液过滤，在滤纸上得到黑色丝状物，洗涤后将它转移到坩埚中加热，丝状物消失，说明它应能与空气中的O反应，转变成了气体。由于黑色丝状物量很少，加上学生初学化学，毕竟知识有限，初中化学实验室也没有精密仪器，故只能作出上述验证。

（4）稀硫酸（1∶5）是否比稀盐酸（1∶3）除锈效果好呢？我提示学生要比较优劣，必须在条件大致相同的情况下进行，首先要计算出两种稀溶液中溶质的质量分数。同学们很快算出稀硫酸（1∶5）含HSO为26.4%，稀盐酸（1∶3）中含HCl10.7%，并立即明白稀HSO中含溶质的质量分数大，标准不一致，还不能作出判断哪个除锈效果更好。并设计了如下对比实验：20%稀HSO、15%稀HSO、10%稀HSO、10%稀HCl分别与生锈铁钉反应，结果发现几种稀HSO的除锈速度明显比稀HCl要快，且以15%稀HSO除锈速度最快，效果最好。自此得出结论：除铁锈稀HSO比稀HCl效果好，且以15%稀HSO效果最佳。

至此，学生通过亲身实践，对原来的疑问就一清二楚了。

三、探究性学习活动的评价和体会

1.评价。

（1）评价方式

阶段评价与综合评价相结合；打分与语言评价相结合；学生评价与教师评价相结合。教师评价必须以科学的理论做指导，讲求科学的方法与策略。科学而又合理的评价能对学生产生积极心理影响，学生就如一部“发动机”，借助合理的评价去启动它，就可以拉动探究的“链条”，旋转思维的“齿轮”，扳动能力的“杠杆”，使他们各方面都激活起来，从而形成更好的探究策略。要特别注重学生间的相互评价和自我评价，让评价成为促进学生主体意识形成，质疑解疑能力提高的活动，使学生在评价中为自己的学习主动承担责任，在评价中发现新的问题，并不断探究新问题。

（2）评价范围

①观察发现问题能力。②操作能力。③语言表达能力。④合作品质。⑤克服困难的品质。

2.体会。

纵观整个探究性学习活动的全过程，由于实验室条件有限、学生知识层次较低等因素，本节课题探究还存在着有待完善的地方，或许有的结论还不够完整，存在一些错误，但笔者认为作为活动的主体，学生的收获远大于存在的不足。

1.要进行探究性学习，必须多渠道（图书馆、资料室、互联网等）获取信息，在不知不觉中学生的知识面就扩大了，随着知识面的扩大，新的问题也就不断形成，无形中就培养了学生发现问题、探索问题的能力。

2.探究性学习，离不开观察和实践，必须运用已有知识来获取信息、分析信息、提炼信息。探究性学习的过程是培养学生观察和实践能力的过程，是消化、巩固、掌握已学知识的过程，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

3.探究性学习，不是完全个人活动，更多的是群体活动，这就养成了学生的合作习惯，营造了团结协作的氛围，激发了学生的学习兴趣。

去除铁锈的化学方法篇（9）

一、前言

在我国地下水除铁技术中，广泛采用曝气接触氧化的除铁方法。曝气接触氧气除铁法，是使曝气地下水中的亚铁离子不经氧化与溶解氧一同进入接触滤层，在滤层的接触催化作用下完成亚铁离子的氧化和截留。天然锰砂除铁是在我国已得到广泛应用的一种接触氧化除铁法；人造锈砂和自然形成的锈砂除铁法，是七十年代在我国实验成功的另一种接触氧化除铁法。

过去，笔者曾对天然锰砂除铁法进行过系统的实验和研究。近些年来，国内外又对以石英砂为载体的人造锈砂和自然形成的锈砂的除铁过程进行了研究。这些研究成果，发展了接触氧化除铁工艺，提高了接触氧化除铁工艺的效能，促进了接触氧化除铁工艺的推广和应用。

人们对于接触氧化除铁机理的认识有一个发展过程。本世纪三十年代开始将软锰矿砂用作地下水的接触氧化除铁滤料以来，人们一直把二氧化锰当作催化剂，这被称作经典理论。早在六十年代初，笔者在研究天然锰砂除铁过程中就发现了“活性滤膜”的接触催化作用，后又经多次模型及生产试验检验证实，终于于1974年正式提出了活性滤膜接触氧化除铁原理[2]，这使认识又深化了一步。

近几年，笔者对铁质活性滤膜接触氧化除铁的基本特征又进行了研究。实验表明，新滤料初期皆有一定的除铁能力，但并不持久经过一段时间除铁能力便开始衰竭。滤后水的含铁浓度相应升高；随着运行时间的增长，滤料的除铁能力又逐渐提高，滤后水水质变好，最终滤料具有了稳定的除铁能力。最终具有稳定的除铁能力。最终具有稳定除铁能力的滤料，称为“成熟”的滤料；由新滤料到“成熟”滤料的转化过程，称为滤料的“成熟”过程。事实上，滤料的成熟过程，正是滤料表面铁质活性滤膜的形成和积累的过程。本文将对新滤料的除铁作用、活性滤膜的形成及积累过程，以及成熟滤层中活性滤膜的除铁特征等方面的问题进行探讨。

二、新滤料的除铁作用

用未经曝气的无氧含铁地下水经新滤料层过滤，发现滤层最初都有一定的去除亚铁离子的能力。图1为新天然锰砂去除水中亚铁离子的情况。新石英砂或无烟煤去除亚铁离子的情况，与天然锰砂类似。新滤料能在无氧条件下除铁，表明新滤料对水中的亚铁离子有吸附作用。

新滤料对水中亚铁离子的吸附能力，与滤料的品种有关，表1为几种新滤料在无氧条件下对水中亚铁离子的动态吸附容量。由表1可见，马山锰砂的吸附容量最大，石英矿砂最小。

新滤料对亚铁离子的动态吸附容量 滤料品种名称 滤料粒径mm 水的含铁浓度

mg/l 水的pH 水温(℃) 吸附容量mg/l 马山锰砂 1.0～1.25 14～18 6.1 6 5000 锦西锰砂 1.0～1.25 14～18 6.1 6 1000 阳泉无烟煤 1.0～1.25 14～18 6.1 6 250 黑龙江烟煤 1.0～1.25 14～18 6.1 6 250 松花江河砂 1.0～1.25 14～18 6.1 6 250 北戴河石英矿砂 1.0～1.25 14～18 6.1 6 24

实验表明，吸附于新滤料表面的亚铁离子，在有溶解氧的情况下，能被氧化为高铁。但是，在新滤料表面生成的高铁氢氧化物，与在成熟滤料表面生成的具有强烈催化活性的铁质滤膜，在性质上有很大不同。首先，在新滤料表面生成的高铁氢氧化物具有非常密实的构造。新滤料层与成熟滤层的对比试验表明，在滤层都截留相同的铁量时（某次试验为2g），成熟滤层的水力阻抗竟比新滤层高40倍。所以，在新滤料表面生成的高铁氢氧化物比成熟滤料表面的活性滤膜要密实得多

其次，在新滤料表面生成的高铁氢氧化物并不具有强烈的接触催化活性。图2为三种新滤料成熟过程的对比试验。由图可见，由于新滤料具有一定的吸附能力，所以过滤初期都有一定的除铁效果，但当它们的吸附容量逐步耗尽，滤后水的含铁浓度便不断升高。随着过滤除铁过程的进行，在滤料表面开始生成具有接触催化活性的铁质滤膜，由于活性滤膜物质在滤料表面的积累，滤料渐趋成熟。滤层出水含铁浓度又开始降低，从而具有峰状特征。试验发现，虽然这三种新滤料的吸附容量有很大差别，但它们的成熟期却基本相同。如果新滤料表面生成的高铁氢氧化物具有接触催化活性。那么吸附容量大的新滤料截留下来的铁质较多，应该能较快地成熟，即具有较短的成熟期，但实际情况并非如此。所以，新滤料表面生成的高铁氢氧化物不具有强烈的接触催化活性，它与成熟滤料表面具有强烈接触催化活性的铁质滤膜物质的性质是不同的。

三、滤料的成熟过程

含铁地下水曝气充氧后，通过新滤料层过滤，由于新滤料具有吸附能力，所以具有一定的除铁能力。与此同时，滤料表面开始成生具有催化活性的铁质滤膜。所以，新滤料在成熟过程中，同时具有吸附除铁和接触氧化除铁两种作用。新滤料过滤初期，接触氧化除铁作用很小，所以以吸附除铁为主。随着滤料吸附能力的消耗，除铁能力降低，滤层出水含铁浓度逐渐增大。另一方面，在滤料表面生成的活性滤膜的除铁能力则不断增大，当活性滤膜除铁能力的增大速率超过了吸附除铁能力的减小速率时，滤层出水含铁浓度便开始出现下降趋势。由于活性滤膜的接触氧化除铁过程是一个自动催化过程，所以滤膜除铁能力的增大具有加速的特征，使滤层出水含铁浓度的变化过程线在峰值后略具上凸的形状，直至出水浓度降至要求值。之后，滤层出水的含铁浓度便稳定在很低的数值，它表明滤料已趋于成熟。这样，可以把滤料的成熟过程分为三个阶段，第一阶段为新滤料的吸附除铁作用占优势，称为吸附段；第二阶段为铁质活性滤膜的催化除铁作用占优势，并具有加速进行的特征，称为加速催化段；第三阶段表现为铁质活性滤膜的稳定催化除铁作用，称为稳定催化段，如图3。稳定催化除铁过程连续进行相当时间，滤料最终完全成熟。完全成熟的滤料表面被铁质活性滤膜覆盖而发黄，故常称为锈砂。

滤料的吸附容量不同，它们的成熟过程也有差别；吸附容量小的滤料，吸附阶段比较短，且滤层出水浓度变化过程线的峰值也较大；吸附容量大的滤料，吸附阶段比较长，出水峰值也较小。当滤料的吸附容量较大，而地下水的含铁浓度又较小时，出水浓度峰值有可能降至水质标准要求值以下，这时滤池一投产便能供应合格的水质。

我们在图2所示条件下，还进行了北戴河石英矿砂、松花江河砂、黑龙江烟煤等滤料的成熟试验，试验结果与图2基本一致。上述六种滤料的吸附段和加速催化段的总长度，大致为4～5d，此时滤层出水含铁浓度都能降至0.3mg/l以下，但出水水质尚不够稳定，7d后则皆能稳定地除铁。

综上所述，滤料品种不同，只对除铁初期的出水水质有影响，基本上不影响滤料的成熟期和成熟滤料的除铁性能，即对成熟滤料而言，不同品种的滤料作为铁质活性滤膜的载体，其作用是没有区别的，这就为在接触氧化除铁工艺中采用石英砂、河砂、无烟煤等廉价滤料提供了理论依据，经济意义是很大的。但是，吸附容量大的滤料，如天然锰砂，在除铁初期出水水质较好，这在实用上是有重要意义的。石英砂、无烟煤等吸附容量小的滤料，投产初期出水水质差，需采取改善水质和加速滤料成熟的措施，是其缺点。

有人用滤料表面铁质的附着指数（附着于100mg滤料表面的铁质的mg数）作为滤料成熟的指标[1]。前已述及，由于不同滤料具有不同的吸附容量，而在滤料表面吸附氧化的铁质并不具有催化活性。吸附容量大的滤料，在除铁初期就使附着指数达到相当数值，但这时滤料并不具有相应的“成熟”程度。所以，用附着指数作为滤料成熟的指标，对吸附容量不同的滤料不是普遍适用的。

人们习惯于以除铁滤层出水含铁浓度降至饮用水水质标准(0.3mg/l)以下作为滤料成熟的标志。由于滤层都是在一定的条件下进行工作的，这就使“成熟”与具体的工况有关，而不具有统一的标准，难于相互比较，所以也是不完善的。

我们认为，以单位滤料表面积所具有的接触氧化反应速度常数或滤层的接触催化活性系数作为滤料成熟的指标比较合理。

四、铁质活性滤膜的化学组成及其催化的基本特征

在去除亚铁离子的过程中，滤料表面上逐渐形成了铁质活性滤膜。在一个过滤周期里，如果滤膜在滤料表面上的附着量大于反冲洗中的剥落里，滤料表面上的铁质便增多，这使滤料颗粒逐渐变大。对含铁浓度较高的地下水除铁水厂，能观察到明显的滤层增厚和造粒现象，有的水厂，滤料使用一年，部分滤料的粒径可由0.6～2.0mm增大到5～6mm，体积增加几倍乃至几十倍，成为锈球。这种锈球湿时为棕黄色，表面上附着一层疏松的铁质氢氧化物（滤膜）。洗去滤膜，锈球表面光滑且有一定强度。剖开锈球，内部棕黑相间，为年轮状，比较密实。锈球内多有一个由细滤料构成的小的核心，但也有没有核心全由铁质组成的。

将由佳木斯水厂取来的锈球焙烧后，测得其中含Fe2O388%，SiO28%，此外还含有Ca、Mg、Mn等多种元素。锈球外部疏松的铁质滤膜的化学成分，与锈球相同。根据锈球形成的过程，可以断定内部那样密实的物质是由滤料表面这种疏松的铁质滤膜长期积累逐渐形成的。

我们还对新鲜滤膜和锈球内部物质进行了差热和热失重分析，测出它们的化学组成如表2。新鲜滤膜的试样为生产滤池反冲洗水沉淀下来的铁泥（测定前已存放一天）。表中还列出了文献[4]中的数据。由表2可见，铁质滤膜与锈球内部物质虽然化学成份相同，但化学组成却有不少差异。通过比较可以看出，由滤料表面铁质滤膜积累成锈球内部物质的过程，是结晶水逐渐脱离的过程，外观上则由疏松到密实。

为了了解滤膜与锈球内部物质催化活性的差别。进行了下面的对比试验。一支滤管装入附有新鲜滤膜的锈球作滤料，另一支滤管装入洗去滤膜的锈球作滤料，使它们在相同的条件下进行除铁试验。

铁质活性滤膜的化学组成

表2 试样名称

化学组成

新鲜滤膜

Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·H2O

锈球内部物质 Fe2O3·H2O或FeOOH 新鲜滤膜 Fe2O3·6H2O或Fe(OH)3·2H2O

图4为试验结果。由图可见，有新鲜滤膜的锈球，降铁效果良好。而洗去滤膜的锈球则除铁效果很差，并且具有与新滤料相同的特征，它表明只有锈球表面疏松的滤膜物质才具有催化活性，而锈球内总密实的物质则没有催化活性。滤料表面这种具有催化活性的疏松的铁质滤膜，称为铁质活性滤膜。

地下水含铁浓度14mg/l；溶解氧浓度7～8mg/l；滤速10m/h。

实验表明，新鲜的铁质活性滤膜的催化活性最强，随着时间的延长，铁质滤膜逐渐老化，其催化活性也逐渐减退。实验是用成熟滤料进行的，实验结果如图5。由图可见，停运几天以后，成熟滤料的除铁效能已大大降低，表明铁质滤膜会随时间逐渐老化而丧失其催化活性。锈球内部的密实物质，正是由老化的铁质滤膜长期积累而成。所以，滤料表面铁质活性滤膜的催化作用只有在连续的除铁过程中才能实现。滤料表面的铁质活性滤膜在过滤除铁过程中得到新的补充，从而在原来的滤膜上不断覆盖上新的滤膜，这使滤膜始终保持新鲜而具有很高的催化活性。旧的滤膜则逐渐老化丧失催化活性，久之便成为滤料表面密实的附着物。滤料表面的铁质活性滤膜的不断更新，是锈砂接触氧化除铁过程正常进行的必要条件。

已经明了，铁质活性滤膜接触氧化除铁的过程，首先是滤膜离子交换吸附水中的亚铁离子，可表示如下：

Fe(OH)3·2H2O+Fe2+= Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O++H+

当水中有溶解氧时，被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化下迅速地水解和氧化，从而使催化剂得到再生，反应生成物又作为催化剂参与反应，所以铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程。

Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O+1/4·O2+9/2 ·H2O= 2Fe(OH)3·2H2O+ H+

收集反冲洗水中的铁泥进行分析，发现其中基本上不含亚铁化合物。它表明被活性滤膜吸附的亚铁离子能被迅速地氧化为高铁。

按照铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程的概念，在过滤除铁过程中被截留于滤层中的铁质由于具有催化作用，应能使滤层的接触氧化除铁能力得到提高。情况确实如此。图6为除铁过程中，水的含铁浓度沿滤层深度方向分布的变化情况。其中曲线1为滤层反冲洗后1小时的浓度分布情况，曲线2为反冲洗后36小时的情况。由图可见，曲线2较曲线1的位置上移，表明随着铁质在滤层中的积累，滤层的接触氧化除铁能力有明显的提高，它证实了铁质活性滤膜接触氧化除铁是自动催化过程的结论。

五、成熟滤层的接触氧化除铁速率

水中的亚铁离子在成熟滤层中被去除，经历以下诸步骤：亚铁离子由水中向滤料表面扩散；亚铁离子被滤料表面的活性滤膜吸附；被吸附的亚铁离子水解并被氧化，生成高铁氢氧化物——铁质活性滤膜。上述诸步骤中，反应速度最慢者将成为除铁速率的控制步骤。实验表明，亚铁离子向滤料表面扩散可能是除铁速率的控制因素。实验还表明，滤料上活性滤膜只以外表面吸附水中的亚铁离子。

根据菲克定律，亚铁离子向滤膜表面扩散时，扩散速率与水中和滤膜表面的亚铁离子浓度差(C-C’)成正比，与滤膜表面的边界层厚度σ成反比。如果将扩散速率作为除铁速率，并认为C’很小可忽略不计，则

-dc/dt=DS/D(C-C’)≈DS/σ·C

(1)

式中　t——时间，t=ml/u；

l——滤层的厚度；

m——滤层孔隙度；

u——滤速；

D——扩散系数；

S——单位体积滤层中滤膜的外表面积，S=6a(1-m)/d；

d——滤料粒径；

a——滤料的形状系数；

σ——边界层厚度；

C’——滤膜表面上的亚铁离子浓度。

将上列各参数代入式(1)得

-dc/dι=βC

(2)

β=6Dam(1-m)/ σdu

(3)

式中β称为滤层的接触催化活性系数。

当水在滤层中呈层流状态流动时，可以认为边界层厚度为一定值(σ=const)，由式(3)可知，这时滤层的催化活性系数与滤速的一次方成反比例关系。

当水在滤层中呈紊流状态流动时可近似地认为边界层厚度与滤速成反比例关系，

σ=a/u

(4)

式中　a为比例系数。将式(4)代入式(3)，得

β=6Dam(1-m)/ad

(5)

即紊流时，除铁效果与滤速无关，这可以看作与滤速的零次方成反比。

当水在滤层中低于层流和紊流之间的过渡区时，可以认为滤层的催化活性系数与滤速的p次方成反比，

β=6Dam(1-m)/bdup

(6)

式中　b为比例系数；而0

由雷诺数可判别水在滤层中的流态。雷诺数按下式计算

Re=pdu/6μa(1-m)

(7)

则Re

上述滤层除铁速率与滤料粒径以及滤速的关系，笔者早在天然锰砂除铁的研究中已经通过实验得到[3]。现在，我们又从理论上作出了论证。

设亚铁离子在滤膜上的反应速率（吸附、氧化、水解）与表面上的亚铁离子浓度成正比，所以滤膜表面上的除铁速率为

-Dc/dt=KSC’

(8)

式中　K——单位面积滤膜上的反应速度常数。

当除铁过程稳定时，表面反应速率与扩散速率相等，即

KSC’=DS/σ(C-C’)

(9)

从而得

C’=C/(1+Kσ/D)

(10)

将式(10)代入式(8)，得

-Dc/dl=[K/(1+Kσ/D)]·[6am(1-m)/du·C]

(11)

比较式(11)和式(2)，可知

β=[K/(1+Kσ/D)]·[6am(1-m)/du]

(12)

由上式可知，β随K的增大而增大，所以两者都可用作判断滤料成熟程度的指标。

六、几点结论

1.通过对天然锰砂、石英砂、河砂、无烟煤等多种滤料的实验，发现新滤料对水中铁离子有吸附作用，吸附容量因滤料种类而异，但吸附于新滤料表面的铁质氧化后并不具有催化性能。新滤料的吸附容量大，过滤初期除铁水质较好。

2.实验表明，对亚铁离子氧化起催化作用的是除铁过程在滤料表面上自然形成的铁质活性滤膜，其形成速度一般与滤料种类无关。铁质活性滤膜的化学组成为Fe(OH)3·2H2O。实验证实，铁质活性滤膜接触氧化除铁过程是：水中亚铁离子先被滤膜吸附，然后被氧化和水解，生成新的活性滤膜，并作为新的催化剂参与反应，所以活性滤膜除铁是一个自动催化反应过程。实验表明，除铁过程中截留于滤层中的铁质，能使滤层的接触催化能力增大。

3.实验表明，新滤料的“成熟”过程，就是铁质活性滤膜在滤料表面逐步积累的过程。成熟滤料的除铁过程，实质上就是滤料表面铁质活性滤膜的除铁过程。对成熟滤料而言，不同品种的滤料作为铁质活性滤膜的载体，其作用基本上是没有区别的。滤料的成熟过程可分为吸附段、加速催化段和稳定催化段等三个区段。建议以单位滤料表面积上的反应速度常数K或滤层的接触催化活性系数β作为判别滤料成熟的指标。

4.实验研究表明，新鲜的铁质活性滤膜的催化活性最强，但随时间滤膜逐渐脱水老化，其催化活性也逐渐减弱，所以，滤料表面活性滤膜的催化作用只有在连续的过滤除铁过程中才能实现。

5.实验证实，滤层的接触氧化除铁速率由亚铁离子向滤膜表面的扩散速度控制。从扩散定律出发，理论推导出滤层除铁速率公式。

参考文献

[1]高井雄，水道协会杂志，第465、466、467号[1973]

[2]李圭白，“天然锰砂除铁的机理”，哈尔滨建筑工程学院学报，1974年第1期。

去除铁锈的化学方法篇（10）

清洗煤气灶上的铁锈的方法：

用黏稠的米汤涂在灶具上，待干燥后，米汤结痂，会把铁锈粘在一起，再用铁片刮除就可以出去铁锈了；用较稀的米汤m，面汤，或者墨鱼骨直接擦洗，同样可以清除掉煤气灶上的铁锈；若只有少量的铁锈，可先用棕刷蘸水刷洗，洗好擦干水分后，再抹一层薄薄的色拉油，，不仅可以擦除铁锈，还可以防止生锈；但是，不锈钢灶具不能用硬质百洁布，钢丝球或化学剂擦，要用软毛巾，软百洁布带水擦或用不锈钢光亮剂擦亮。

（来源：文章屋网 ）

去除铁锈的化学方法篇（11）

1.2工程地点：****************************

1.3工程简况：****************************

2#楼地下二层墙柱钢筋绑扎已完成；由于绑扎完成的钢筋工程搁置时间长没有合模板，钢筋裸露于外部环境造成钢筋锈蚀。

1.4质量要求：锈蚀钢筋除锈，除过锈的钢筋不影响钢筋与混凝土的握裹力。

1.5工期：开工及竣工时间按业主方要求，满足承包范围内的施工进度要求，开工日期为2020年5月1日；暂定完工日期为2020年10月1日。

二、编制依据

2.1 GBJ：16 《建筑设计规范》

2.2 GB：50045 《高层民用建筑设计规范》

2.3 GB50194-2014 《建设工程施工现场供电安全规范》

2.4 GB/T 8923.1-2011《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》

2.5 GB50204-2015 《混凝土结构工程施工质量验收规范》

2.6 施工现场现状及图纸

三、施工前的准备

3.1施工技术准备

为保证锈蚀钢筋再利用的安全性和可靠度，在施工前对生锈的钢筋原材、已绑扎的钢筋进行二次见证取样并委托具有相关检测的资质单位对钢筋力学和工艺性能进行检验，并具有正式检测报告。

3.2工程材料机具准备：

除锈机一台、“三超”牌除锈剂（具有合格证、检验报告、使用说明书）

3.3人员准备：

根据本工程特点，安排含管理、操作、辅助人员及后勤保障人员，对所有进工地施工人员进行劳动纪律、法律法规和安全技术操作等方面教育，做到安全、文明、环保施工。

本项目除锈人员分配表

1#2#楼主管工长

1#2#劳务工长

345#楼主管工长

345#楼劳务工长

后勤保障

机械除锈工

2人

人工除锈工

2人

化学喷剂除锈工

2人

四、施工方案及详细施工方法

4.1钢筋锈蚀程度划分

钢筋存放过久，在钢筋表面形成铁锈。铁锈分浮锈、陈锈和老锈三种，浮锈使钢筋表面呈黄褐色，一般可以不处理；陈锈呈红褐色，在钢筋表面已有铁锈粉末，影响钢筋与混凝土的粘结力，要清除干净；老锈呈深褐色或黑色，钢筋表面带有颗粒状或片状的分离现象。

（1）浮锈。浮锈处于铁锈形成的初期，在混凝土中不影响钢筋与混凝土粘结，因此除了焊接操作时在焊点附近需擦干净之外，一般可不作处理。

（2）陈锈。可采用钢丝刷或麻袋布擦等手工方法；具备条件的部位应尽可能采用机械除锈，已绑扎的钢筋生锈可采用除锈剂进行除锈。

（3）老锈。对于有起层锈片的钢筋，应先用小锤敲击，使锈片剥落干净，再根据现场条件用除锈机或除锈剂进行除锈。

4.2根据现场情况施工方案如下：

根据本工程的实际情况（钢筋除锈量大），拟采取人工除锈与化学除锈以及机械除锈相结合的方法进行除锈，以确保钢筋除锈效果。钢筋除锈的质量标准以露出钢材原材的金属本色即可。  应该注意的是工人除锈过程中要注意佩戴眼镜和口罩，并搭设操作平台确保安全施工。雨湿天气不宜除锈，除锈后的钢筋应及时用薄膜覆盖。

4.2.1已经生锈的钢筋原材、加工好的直条半成品采用除锈机进行除锈。

4.2.2套筋采用浸泡的方法除锈，除锈干净、彻底。（用合适的容器，或者是在地面上挖一个坑，用塑料薄膜折叠三层铺在水沟内做防水，把钢筋除锈剂加在容器内，把需要除锈的套筋放在除锈剂中浸泡，液面淹没钢筋即可，取出的标准以锈除掉70左右，取出后自然晾干即可。因每人体质不同，建议佩戴防水手套，此方法除过锈的钢筋呈现浅灰色）。

4.2.3原位钢筋除锈法：根据现场情况先采取直接喷洒钢筋除锈剂，墙筋、柱筋采用加长喷杆配合，保障每个角度都喷到,成本低除锈周期短。

4.3原位钢筋除锈施工方法如下：

4.3.1原位钢筋除锈指已绑扎好的钢筋除锈，即板筋、梁柱及墙筋钢筋除锈。原位钢筋除锈通常采用化学除锈方法：即喷涂钢筋除锈剂CX-04。24小时干透后即可浇筑混凝土。板筋刷涂钢筋除锈剂，梁筋、柱筋及墙筋均直喷涂钢筋除锈剂，无需进行预处理作业，推荐使用手动喷雾器作业。

4.3.2原位钢筋直接喷洒钢筋除锈剂，把除锈剂倒入喷雾器的容器内，通过压力喷射在钢筋表面上，喷射的剂量决定除锈的质量，由技术员现场指导，喷涂人员必须带好防护眼镜、橡胶手套和口罩，穿好工作服。喷涂过程中一定要有耐心，钢筋每根转圈喷涂不能留下遗漏和死角。

4.3.3钢筋除锈剂的相关介绍：

项目所用郑州三超除锈技术有限公司生产的钢筋除锈剂主要由多种抑制剂、促进剂、剥离剂、有机酸（植酸和磷酸）、表面活性剂复配而成，能在较短时间内有效的将严重的锈蚀除去，对母材无损伤。采用涂刷、喷涂方式以侵润铁锈层为准、自然干燥。通过对钢筋表面的铁锈的溶解、吸收、逆转等化学反应，相互协同形成的黑褐色的高抗蚀性化学“转化膜”，牢固的结合于钢筋表面，从而使有害的铁锈转化成有利的复合金属盐保护膜。该化学“转化膜”能有效提高水泥和钢筋的握裹力、有效降低和减缓水泥中钢筋的锈蚀。除锈后的钢筋表面对钢筋的焊接和钢筋力学性能不产生影响。使用方法：直接喷涂或刷涂在钢筋表面，表干2—4小时、实24小时，防水防锈，实干后即可浇灌混凝土。

4.3.3.1施工参数：

把钢筋除锈剂原装液装在喷雾器内，像打农药一样把药剂喷洒在钢筋表面上即可，实际用量和除锈工艺、钢筋状态、钢筋锈蚀程度、施工人员熟练及喷涂多少等有很大关系。

4.3.3.2施工注意事项

（1）钢筋除锈剂原液使用、喷涂和刷涂均不能兑水（否则起白灰）。

（2）喷涂或刷涂钢筋除锈剂查看当地的天气预报，阴天、雨天不可是施工，除锈后3~5天晴天干燥时间，未干透前请勿溅水或淋雨，否则会起白灰（如发白后补喷一遍除锈剂即可）。