闫丽
（北京矿冶研究总院，北京100070）
摘要：由于酸雾对锌电解车间工人的健康、周围环境和生产设备等均有影响，如何有效抑制酸雾一直是困扰人们的难题。按前期抑制和后期治理的分类方法介绍了目前国内酸雾抑制方法的现状以及研究进展，并着重分析了酸雾抑制剂的在电解车间的使用现状，阐明了现有技术的不足，并对新型物美价廉的酸雾抑制剂的开发前景进行了展望。
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关键词 ：酸雾抑制剂；表面活性剂；消泡剂
中图分类号：TF805.3文献标识码：A文章编号：１００８－９５００（２０15）01－００4０－０3
冶炼行业的“酸雾重灾区”包括各类酸洗厂和电解厂。由喷溅和气泡爆裂等表面力带起的酸雾，雾粒直径一般在1~50μm之间；由于挥发等形成的雾滴直径大部分在1μm以下，挥发量较少，也更加难以处理［1］。气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，其质点大小为0.001～100μm，所以酸雾属于气溶胶，悬浮在空气中长久不易散去。国家卫生标准规定，锌电解车间空气中含酸雾<2mg/m3［2］，目前大部分企业均难达标，这对现场工人的身心健康会造成危害、对设备造成腐蚀、对企业形象和周边环境都造成了长期的不良影响。
1酸雾抑制方法
目前酸雾的处理方法分为前期抑制和后期治理。前期抑制的方法包括采用酸雾抑制剂、塑料小球覆盖、其他材质覆盖等方法。后期治理则包括通风除雾法、静电除雾法、水喷淋吸收法等［3］。后期处理的方法对于大型电解槽来说较难控制，如静电除雾法和水喷淋法易对电解槽正常生产造成影响，通风法除酸雾效率较低，需要配合其他方法使用；塑料小球覆盖对于锌电解过程来说，覆盖率超98%易造成电解液温度过高，覆盖率小于95%则酸雾抑制效果只有70%左右。所以塑料小球仍然需要配合物美价廉的酸雾抑制剂在大型锌电解槽车间应用，酸雾抑制效果才能达到最佳。
2酸雾抑制剂的种类
酸雾抑制剂是一种表面活性剂，例如在锌电解槽中加入起泡剂，如皂角粉、豆粉、水玻璃等表面活性物质，具有一定的发泡作用，在阳极氧气的带动下，在酸液表面能迅速生成一层细密的泡沫，从而抑制酸雾的逸出，改善操作环境，降低酸液的消耗。但在实践中发现泡沫中的氢气氧气接触易产生爆响，极板出装槽期最好不要加入［4］。
因此研制酸雾抑制剂需要从研究表面活性剂入手，表面活性剂包括起泡剂、稳泡剂、抑泡及消泡剂等。
2.1起泡剂
起泡剂一端是疏水基，非极性的碳氢链与水的亲和力极小；另一端则是极性基团（如-OH、-COOH、-NH2、-SO3H等），包括阴离子型、阳离子型两性和非离子型等4种［5］。
阴离子表面活性剂根据其结构的不同可以分为羧酸、磺酸盐、硫酸脂盐及磷酸脂盐型等。其中羧酸类不易在碱性条件下使用，硫酸脂盐型表面活性剂有非常好的发泡性能。阳离子表面活性剂主要指含氮类型的表面活性剂。两性表面活性剂亲水基部分主要由阴性和阳性离子共同组成的。非离子型表面活性剂中以醚类和聚乙二醇酯型结构最为普遍。
一些表面活性剂在水中的起泡力（30℃）见表1［6］。
由表1可见，阴离子表面活性剂起泡力最大，聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂次之，聚乙二醇酯型非离子表面活性剂起泡力最小，通常用作抑泡剂和乳化剂。但纯的烷基苯磺酸钠和醇类等阴离子起泡剂的泡沫稳泡性不高［7］，豫光金铅、株洲冶炼厂等企业尝试采用醇类发泡剂消除电解酸雾，但泡沫容易很快消失，需要加入合适的泡沫稳定剂［8］。
2.2稳泡剂
稳泡剂具有稳定酸液中泡沫的作用。发泡剂虽然具有较强的发泡力，但形成的泡沫存在时间短，加入稳泡剂后，可以大大延长泡沫的存在时间［9］。
2.2.1大分子物质
如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素等。该类物质由于能够提高泡沫的粘度，降低泡沫流动性，从而具有一定的稳泡效果，但可能会降低发泡量。
2.2.2硅树脂聚醚乳液类（MPS）
该类分子能够控制表面活性剂分子在气泡的液膜有秩序的分布，赋予泡沫良好的弹性和自修复能力。缺点是使用范围仅限于对十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠等阴离子表面活性剂的稳泡［10］。
2.2.3非离子表面活性剂
如十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺等。该类物质稳泡机理相当于将阴阳离子混合，降低液膜阴离子表面活性剂阴离子基团的排斥力从而实现稳泡。但副产物和不利于稳泡的杂质可能增多［11］。
2.3全氟表面活性剂
如果在电解液中添加普通的碳氢表面活性剂，由于电解液有很强的氧化性，普通的表面活性剂可能会被分解，如果添加含氟表面活性剂，其以很好的表面特性以及良好的稳定性在电解液中形成一层很薄的液膜层，可以抑制了酸雾的挥发，并且不易被分解。但是含氟起泡剂价格昂贵，在电铜、铬酸雾行业偶有应用，电锌行业目前还没有使用。
3M公司研制出FC-85鉻雾抑制剂——即复配型全氟辛基磺酸钾［12］和FC-1100含氟铜雾抑制剂在国内工厂少量使用，效果较好，但价格十分昂贵，如果全氟或者含氟表面活性剂在锌电解中使用，需要考虑如何降低单价和单耗。
2.4消泡及抑泡剂
2.4.1低级醇类
低级醇类可用做消泡剂，但破泡能力强，抑泡能力弱。因此只有暂时破泡性能，故在工业生产中只有当泡沫增加时才用它喷淋，以消除泡沫。
2.4.2硅树脂
硅树脂系消泡剂具有良好的破泡能力和抑泡能力。有机硅树脂本身就有消泡能力，不过在水中使用时需将其分散开来，所用的分散剂有表面活性剂和碳酸钙无机粉末等。这种消泡剂可广泛用于纤维、涂料、发酵等各工业部门，但其价格较高，需设法降低生产成本［13］。
2.4.3矿物油
矿物油系消泡剂是最廉价的消泡剂。为发挥其最大的消泡效果，也配合使用表面活性剂使其分散成适当大小的颗粒。矿物油系消泡剂虽然价格低廉，但其性能不如硅树脂系消泡剂。
2.4.4有机极性化合物
有机极性化合物系消泡剂的消泡能力大多处于硅树脂和矿物油之间，价格也在两者之间。
FC-1100含氟铜酸雾抑制剂在铜电解车间的生产实践表明，电解车间中酸雾的水平可以控制在国家标准以内。与常规的酸雾抑制剂相比，FC－1100不会在铜电解表面形成稳定的泡沫，但能明显降低酸雾水平。其抑制酸雾的原理是通过降低铜电解液的表面张力，使电解时阳极析出的氧气能顺利溢出，不把硫酸酸雾带出到空气中。其作用更类似与消泡剂，避免了气泡的产生和破裂造成的酸雾迸溅，从源头减少酸雾［14］。锌电解用酸雾抑制剂的研制也应该借鉴FC-1100的抑泡及消泡原理，研发出价格低廉又可稳定使用的酸雾抑制剂。
3结论
（1）塑料小球法对于锌电解过程来说，覆盖率超过98%则易造成电解液温度过高，覆盖率小于95%则酸雾抑制效果只有70%左右。所以塑料小球仍然需要配合物美价廉的酸雾抑制剂才能在大型锌电解槽使用。
（2）阴离子表面活性剂起泡效果良好，但需要配合适宜的稳泡剂才能形成长时间稳定的泡沫层。多糖类起泡剂则泡沫相对稳定。
（3）合适的消泡剂也可用于抑制电解酸雾，但需要开发出物美价廉的产品才能用于锌电解领域。
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（责任编辑／陈军）