環(huán)保型動車組集便器專用清洗劑的研究

杜 瑋 伊鐘毓 賈恒瓊 魏 瞾 吳邵亮 韓志強 相若函 劉智平 梁浚毅

（1. 中國鐵道科學研究院集團有限公司金屬及化學研究所, 北京, 100081；2. 柳州貝麗嘉涂料有限公司，廣西柳州，545000）

隨著我國高鐵事業(yè)的迅猛發(fā)展，如何經(jīng)濟有效地解決清洗防護問題迫在眉睫。截至目前，我國高鐵運行總里程達3.5萬公里，居世界首位。高鐵事業(yè)的迅猛發(fā)展給人們帶來高效、便捷的出行體驗，隨之而來也伴隨了諸多問題。過去，我國大鐵運行列車都是采用直排式排污方法，但這類排污方式不僅不利于行車美觀，也嚴重影響了環(huán)境衛(wèi)生[1-2]。近十幾年，我國對環(huán)保事業(yè)高度重視，開通高鐵后，高速鐵路動車組排污系統(tǒng)全部更換為集便器蓄污，統(tǒng)一收集后集中處理[3-4]。因此，如何高效地清洗高鐵集便器蓄污池問題迫在眉睫。

1 實驗方法

1.1 集便器清洗劑的洗凈力測試

集便器內(nèi)部污物由尿堿、排泄物殘渣及少量油脂組成，雖然垢類污物占絕大部分，但集便器清洗劑也同樣需要一定的除油能力，以保證清洗劑的清洗效果。由于目前沒有針對動車組集便器清洗劑的檢驗標準，洗凈力的檢測方法參照Q/CR 468－2015《動車組外表面清洗劑》進行。

1.2 集便器清洗劑的腐蝕性測試

由于集便器內(nèi)部封閉，一些腐蝕等問題難以被發(fā)現(xiàn)，且集便器損害會有污物泄露，對工作人員的修理造成不便，同時也會造成環(huán)境污染。所以金屬腐蝕性作為清洗劑的一個核心指標，必須控制在適宜的范圍內(nèi)。目前，并沒有針對動車組集便器清洗劑腐蝕性的相關標準，所以實驗參照Q/CR 468－2015進行。

1.3 集便器清洗劑的溶垢能力測試

由于集便器內(nèi)部的主要污物是垢類污漬，所以集便器清洗劑的溶垢能力直接反映了其清洗能力。目前沒有針對集便器清洗劑的除垢標準，所以實驗參照QB/T 4313－2012《食品工具和工業(yè)設備用酸性清洗劑》進行。

1.4 集便器清洗劑的COD測試

集便器清洗劑在考慮清洗性能的同時，也要關注清洗劑的環(huán)保性能，具有特定代表性的指標就是COD（化學需氧量），它可以反映水中被還原性物質(zhì)污染的程度。該指標也作為有機物相對含量的綜合指標之一。本實驗通過水質(zhì)分析儀，采用消解法測試樣品的COD數(shù)值，與市場上的樣品進行對比。

2 結(jié)果及分析

2.1 集便器清洗劑的洗凈力

為了更好地對比不同產(chǎn)品之間的油污洗凈力，我們從市場上收集了4種清洗劑產(chǎn)品，命名為競品1、競品2、競品3、競品4，本產(chǎn)品命名為自研產(chǎn)品。參照Q/CR 469－2015實驗方法，分別對5種產(chǎn)品進行洗凈力測試，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，自研產(chǎn)品和競品1清洗效果較為明顯，而競品2、競品3、競品4的洗凈力很低，如圖1、圖2所示。油污的清洗劑主要是產(chǎn)品中的表面活性劑產(chǎn)生作用，而自研產(chǎn)品加入了針對油類污漬清洗的表面活性劑，所以洗凈力較高。

2.2 集便器清洗劑的腐蝕性

采用自研產(chǎn)品和4種競品對比，參照Q/CR 468－2015 進行實驗，分別將45鋼、H62黃銅、LY12硬鋁放入5%樣品中，40℃下浸泡4 h，觀察外觀，計算腐蝕量，其結(jié)果如表2所示。

圖1 清洗前的試片

圖2 清洗后的試片

表1 5種樣品油污洗凈力測試

表2 浸泡后45鋼、H62黃銅、LY12硬鋁的腐蝕量 mg

從表2可知，競品1與競品4對金屬的腐蝕性最強，而自研產(chǎn)品與競品2、競品3對金屬的腐蝕性較低，緩蝕性能較好。

2.3 集便器清洗劑的溶垢能力

目前沒有針對集便器清洗劑的除垢標準，實驗參照QB/T 4313－2012進行。60℃下集便器清洗劑的溶垢實驗，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，自研產(chǎn)品的清洗效果十分優(yōu)異，具有快速溶垢的特點，如圖3所示。根據(jù)對比可知，其他競品在溶垢性能方面效果較差，不僅溶垢量小，而且溶垢速度較慢，整體效果并不理想?？梢灶A測，在實際清洗作業(yè)中，其他幾種競品并不能快速有效地清洗集便器內(nèi)的污垢，作業(yè)時間也相對要延長。

2.4 集便器清洗劑的COD結(jié)果分析

本實驗將自研產(chǎn)品及4種競品配置成0.1%的溶液，將其放入消解器完全消解，后測試其COD數(shù)值，結(jié)果如表4所示。

圖3 本產(chǎn)品溶垢效果對比

由于自研產(chǎn)品選取配方及添加劑時，已經(jīng)考慮到相關環(huán)保性能，所以在選用原材料時，盡量選擇環(huán)保性能好的原材料，由結(jié)果可知，自研產(chǎn)品整體的COD含量較低，環(huán)保性相對較好。

3 現(xiàn)場應用實驗

自研產(chǎn)品清洗劑已經(jīng)在某動車所與某客車整備所投入使用，如圖4所示，效果較好，具體清洗步驟如下：

1）清洗前應將集便器內(nèi)部污物排空。2）連接清洗管路。清洗管路一部分將馬桶下方與清洗車相連接，一部分將清洗車與集便器相連，形成回路，中間以法蘭相連接。3）將集便器清洗劑配置成10%至30%的溶液，加入清洗車中，加熱。4）待清洗劑溶液加熱至指定溫度后，開啟清洗機，循環(huán)清洗2 h。5）待清洗結(jié)束后，關閉清洗機，拆卸清洗管路，結(jié)束清洗。

圖4 集便器清洗現(xiàn)場

表3 5種樣品溶垢能力（60℃）

表4 5種樣品COD值 mg/L

采用內(nèi)窺鏡分別對清洗前后的集便器內(nèi)部進行拍照，結(jié)果如圖5、6所示。清洗前，集便器內(nèi)部底部及四壁布滿污垢，其中以下部最為明顯。通過循環(huán)加溫清洗后，其內(nèi)部大部分污垢得以去除。由圖可見，本清洗劑及清洗方法，可以有效去除大部分頑固污垢，清洗過后的集便器內(nèi)壁有地方已經(jīng)可以完全露出其本體結(jié)構(gòu)，證明其表面污物已經(jīng)基本清理完畢。

圖5 清洗前集便器內(nèi)壁

圖6 清洗后集便器內(nèi)壁

4 結(jié)論

目前，市面上適用于動車組集便器蓄污池的清洗劑種類繁多，但普遍清洗效率較低，不能滿足車輛段高效快捷的作業(yè)目標。通過本品與4種競品對比實驗，表明本品在清洗效率、金屬腐蝕性、溶垢率及COD排放方面有較優(yōu)異的表現(xiàn)，可滿足動車組集便器蓄污池清洗要求。隨著我國高鐵事業(yè)蓬勃發(fā)展，對高鐵清洗作業(yè)高效、環(huán)保的要求會越來越高。產(chǎn)品研發(fā)要更貼合實際，綠色、環(huán)保、高效是趨勢所向。