硫酸是三氧化硫的水合物,是一种无色粘稠液体。当三氧化硫溶解在100%硫酸中时,可以得到一种棕色油状液体,称为发烟硫酸。通常,在洗涤中使用含量为98%及以下浓度的硫酸水溶液。硫酸是一种廉价的强酸,其水溶液对热有很好的稳定性,因此广泛应用于工业清洗。其缺点是硫酸在清洗中产生的许多盐类水溶性低。比如用硫酸清除含有钙盐的锅炉污垢时,由于与硫酸反应生成水溶性差的硫酸钙,所以除垢效果不好。相反,用盐酸处理,由于生成了水溶性好的氯化钙(在25℃时,100cm3水中只能溶解0.208g硫酸钙,而可以溶解74.5g氯化钙),除垢效果很好。稀硫酸容易与钢发生反应,产生氢气。在常温下,浓度为60%以上的硫酸会在钢材表面形成一层钝化膜,使钢材耐腐蚀。当含量在93%以上时,即使加热到沸腾状态也几乎不会腐蚀钢。另一方面,铅可溶于浓硫酸,但对稀硫酸具有良好的耐腐蚀性。
其余金属与硫酸的反应情况可以总结如下:
(1)铝:易溶于10%的硫酸,但对80%以上的硫酸有耐腐蚀性。
(2)锌和镁:易溶于各种浓度的硫酸。
(3)锡:只有稀硫酸才能耐腐蚀。
(4)镍:在室温下,对硫酸的耐蚀性在80%以下。
(5)铬:能被浓硫酸氧化生成钝化膜,所以不被浓硫酸腐蚀。含铬的18-8 Cr-Ni钢在常温下与硫酸接触会被耐腐蚀的氧化膜钝化,加热时会被腐蚀。
(6)铜:由于金属的流动性差,氢离子无法从酸中置换出来,所以一般不会被硫酸溶解。只有在浓硫酸的加热条件下,铜被氧化时才能被硫酸溶解。
化学清洗使用的硫酸浓度一般在15%以下,使用前通常要稀释95%~98%的浓硫酸。稀释硫酸会产生大量的热量,所以浓硫酸要慢慢加入水中,边搅拌边加酸,这样可以及时释放热量,防止飞溅。记住稀释顺序不要颠倒,也不要在浓硫酸中加水。在浓硫酸中加入少量水,释放的热量可使水温迅速升高,这样沸腾会造成酸液飞溅,对人造成伤害。另外,硫酸对人体和设备有危险,使用时要注意安全。使用硫酸作为清洗液的优点是价格便宜,对不锈钢和铝合金设备无腐蚀,适合清洗一些特殊的金属设备。硫酸是不挥发的强酸,可以适当加热,加快清洗速度。一般用浓度为5% ~ 15%的硫酸作清洗液时,可加热到50 ~ 60℃,以加快清洗速度。
缺点是有些硫酸盐难溶于水(如硫酸铁和硫酸钙),所以硫酸溶解铁锈的速度相对较慢。也不能溶解含有硫酸钙的水垢,所以硫酸通常不用于除垢,只用于除锈。用硫酸清洗含硫酸钙沉积物的设备表面时,酸洗后的表面状态不理想。另一个问题是用硫酸清洗金属时容易发生氢脆。所谓氢脆,就是酸与金属反应产生的氢被金属吸收,导致金属变脆,性能变差的现象。工业上用硫酸清洗时,通常加入非离子表面活性剂以提高其除锈能力。在硫酸中加入适量的硝酸,可以去除焦油、辉石、藻类等污垢。为了降低硫酸对金属物体的腐蚀性,清洗剂中应加入一定量的缓蚀剂。