盐雾试验中盐液pH值的变化及控制.pdf

吩 )1 9 4 8 年第 2 期 环境技术 摘要从理论探讨和试验验证说明盐雾试验中盐溶液 p H值变化的原因在于 空气中所含有的可溶性物质的性质。大多数情况下，盐雾试验 中，中性盐溶液 p H值 降为弱酸性。作者认为 控制盐溶液 p H值变化的有效办法是利用不舍不稳定物质 的水来配制盐液，并使它与空气隔离。本文提出了一些新的观点和方法，可供从事研 究、制定和使用盐雾试验标准的人员参考。关键词 笔!堂 卫!变 化 lL 塑 补给 供 喷 聚集 中图法分类号q M 2 0 7 盐溶液 p H值是影 响盐雾试验结 果的主 要因素 之一。以 F 讹l、F e C d、F C u N i C r 等电镀件为例的资料表 明，盐液的 p H为 3 0 的醋酸盐雾试验(A s s)的腐蚀性比 口 H值为 6 5 7 2的中性 盐雾试验(N S S)严酷 I 5 2 O倍。国 内外 的 盐雾 试验标 准 对盐 液 的 p H值范围都作 了规定。进行盐 雾 试验时，盐液 的 口 H值受 到环 境的影响将发生变化。为此，盐雾试验标准 具体规定了盐液的 p H值的范围，并提出稳 定试验过程 中盐液 p H值的办 法，以便提 高 盐雾试验结果的重现性。在盐雾试验标 准中，怎样 规定和控制盐 液的 D H值才更合理?本文作者根据多年的 工作体会，提 出一些 与现行盐雾试 验标 准有 区别 的看法。为了便 于说明问题，先 以常见盐雾试验 箱的工作原理简图(见下图)说明盐液变成 盐雾，又由盐雾降落在样品和沉降量收集容 崎 畸佳幕t 盐雾试验箱工作原理倚翻 塑 器上聚集而成新的盐液的过程。从图中可见 由图右边的空气压缩机 出 来的压缩空气，通过 调节 阀一 过滤器一 单 向 阅一饱和器一调压稳压阀，进入喷嘴供气管，在喷嘴供液管 口造 成负压，使存储供喷雾用 的盐水容器里的盐液(供喷盐液)上升并被喷 成盐雾。盐雾射在挡雾板上，改变 了运 动方 向，沿抛物线方 向沉降在 样品上和盐雾沉 降 量收集器里，聚集成新的盐液，称为聚集盐液(注：刚配制好的盐液 称为配制盐液；存放在 补给容器里的盐液，称为补给盐液)。一、问题的提 出(一)国内外盐雾试验标准对盐液 D H值 的规定 一些国际标准、国家标准和行业标准的 盐雾试验方法对 盐液 p H值所作的规定，归 纳起来，大致有下述三种：l 规定配制盐液和聚集盐液的 p H值都 必须达到盐雾试验标准规定的 D I 值范围；2 只规定配制盐液 的 口 l 值达到盐雾试 验标准规定的 p H值范围，而投有规定聚集 盐液的 p H值范围；3 只规定聚集盐液 的 p H值 达到盐雾试 验标准规定的 p H值范围，而投有规定配制 盐液的 口 H值范围。维普资讯 http:/ 2 环境技术 1 9 9 8 年第 2期(二)p H值变化的原因、变化结果和控制 办法 有些 国际标 准、国家标 准、行 业标 准认 为：在盐雾试验过程中，因喷雾时二氧化碳从 配制盐 液里面逸 出，故 聚集 盐液 的 D H值 比 配制盐液 的 p H值 高。有文章指 出，当室温 下配制的配制盐 液的 p H值在 6 5 7 2之问 时，聚集盐液的 p H值可达 8 3 9 7之问。他们认为：配制盐液 中二氧化碳来 源于 空气，在配制和储存盐溶液的过程中，空气 里的二氧化碳溶 入盐液中 生成不稳定 的碳 酸。在较高 的喷雾温度(侧 如 3 5 C)下喷雾 时，不稳定的碳酸分解成二氧化碳和水，二氧 化碳从盐液中逸出，从而降低盐液 中的氢离 子浓度 提高了聚集盐液的 p H值。为 了使盐液的 p H值达到标准规定 的范 围，盐雾试验标 准 中提出稳定盐液 p H值的 控制办法，这些办法大致有如下几种：1 在进行盐雾试验 以前 将 已配制好 的 配制盐液煮沸 3 0 秒钟。以便驱除二氧化碳，然后迅速冷却，并立即投使用。或将用于 配制盐液的蒸馏水煮沸 3 0秒钟，迅速冷却 后，立即配制成盐液，并即配即用；2 将原来 已经配 制好的配制盐液，在盛 入盐雾试 验箱 以前，加 热到 3 5 q c 以上，驱除 二氧化碳后再用；3 调节配利盐液的 p H值，使之低于标 准规定的聚集盐液的 p H值。标准认为，因 喷雾过程盐液的 p H值会升高，故喷雾前低 于标准规定值的配制盐液，喷雾后得蓟的聚 集盐液的 口 H值可以达到标准规定的范围。本文作者曾经使用过上述拉制盐液 p H 值的方法，觉得这些做法不方便，也不实际，效果也不理想。二、本文作者的观点(一)影响 p H值变化 的根 源、原因和结 果 1 引起盐雾试验过程中盐液 p H值变化 的根源主要来 自空气 中的可溶性物质，这些 物质的性质可能不同，有些溶 于水里呈弱酸 性，有些溶于水里呈弱碱性；2 盐雾试验过程 中，空气 中的可溶性物 质溶入盐液或从盐液里逸出的过程是一个可 逆过程。当溶人物质 使盐液 的 p H值 降低，逸出物质使 盐液 p H值 升高，且溶人速度大 于逸 出速度时，将使 盐液 的 D H值降低。反 之，p H升高。溶入和逸出速度相等，刚 p H值 不变。总之，变化的结果 有三种 可能性：D H升 高，p H降低，p H不变。而不是 一些盐雾试验 标准里面所说的，只有“升高”一种可能性。3 影响盐雾试验过 程盐液 D H值变化的 因素很多。例如，空气 中可溶性物质的性质 和含量、压力、温度、空气与盐 液的接触面积 和接触时间 由盐液变成盐雾 的方法方式等。(-)本文作者对上述影响因素的看法 1 空气 中可溶性物质的性质和古量 空气中含有碳、硫、氨的氧化物和氢的硫 化物，例如 C 0 2、S O 2、N O 2、H 2 S等，这 些气体 溶于水则生成 酸性物质，使水的 p H值降低。但是某些环境的空气 中，也可能存在碱性的 尘埃颗粒，这些物质溶于水时，会使水的 p H 值升高。环境污染程度不一样，这些物质 的含量 也不一样。受碳、硫、氮的氧化物和氢的硫化 物严重污染 的地方，水 溶液 的 p H值将 明显 偏低，该区域可能降酸雨。如果在这些环境 中配制和存放盐液，那末，大量的酸性气体就 会溶入盐液里，使它的 p H值明显下降。2 压力的影响 根据亨利定律(H e n r y s L r)，气体在水 中的溶解度与 其压力成正 比。资料指出，在 o o c时，1 0 1 3 3 k P a 压力下 1 0 0 mL的水 中能溶 解 0 3 5 5 g 0 0 2，而在 2 0 2 6 6 k P a 压力下 1 0 0 m L 水能溶解 0 6 7 0 g C 0 2，压力和 C 的溶解量 成 正 比。维普资讯 http:/ 1 9 9 8年第 2期 环境技术 3 这就是说，当利用压缩空气使盐液变成 盐雾对，由于压力增加，空气 中 0 等 酸性物 质溶解在盐液里的量将增加，盐液的 p H值 将降低。这个过程与由于喷雾时受温度影响 而使 C 从盐液里逸 出的过程恰恰相反。3 喷雾时温度对 p H值的影响 标准指 出，在室温下配制的盐液，在试验 箱内(3 5 下)喷雾时，由于温度比配制盐溶 液时的环境温度高，引起C 从盐液里逸出，使盐液 p H值升高。实际上配制盐液时的环 境温度与喷雾时的试验箱内温度(3 5)相差 并不很大，特别是在 热带地 区，在夏天，相差 更小。还有一种情况，供给喷雾用的供喷盐液 多效是存放在试验箱内。其温度正是 3 5，与喷雾温度相同。喷雾温度的影响主要表现 在供喷盐液，而不 是表现在 由供喷盐液 变成 聚集盐液的变化过程。第三种情况，由于喷雾时压缩空气在喷 口处突然膨涨。使该处压缩空气的温度下降，结果降低 了刚形 成的盐雾的温度。为此，有 关标准要求对盐雾设备的饱和器加热，提高 流经喷嘴的压缩 空气 的温度。防止供 喷盐液 温度下降。当试验温度规定在 3 5 时。这些 标准提 出 饱和 器 温度 选在 4 24 5 之 间。从上可见。在盐雾试验过程中试验温度对盐 液的 p H值变化 的影响实际上不是主要的。4 接触面积的影响 喷雾使盐液变成直径为 1 5 1 rn 微细颗 粒的盐雾。喷雾的结果，使盐液与空气的接 触变为盐雾与空气的接触，接触面积太大增 加。因此气体溶人 液体或气体从液体 中逸 出 的量将大大增加。5 接触时间的影响 当影响气体溶人液体和气体从液体中逸 出的条件(例如压力、温度等)不变时。溶人和 逸出速度最终将达到平衡状态。在达到平衡 状态以前，随着时间的增加，溶人(或逸出)的 量也将增加。6 成雾方法方式的影响 目前产生盐雾 的方法方式有离心法、喷 射法、喷塔法、超声法等。喷射法和喷塔法需 要使用压缩空气，对盐水 的 p H值的影 响程 度与离心法和超声 法不同。三、试验验证情况 针对上述问题，本文作者 曾经通过在 我 国的广 州、上海、北 京、西安、贵州、山西、天 津、沈陌等地方进行调查与试验，以便验证这 些问题。试验验证结果如下：(一)气液接触面积和时间对 p H值变化 的影响(表 1、表 2)表 1 拥盏 5 C 0 m L 窖祝瓶里的盐藏存放时间与 值变化情况 存放前 存放后 讲 值 盐藏种类 存放时间 v H值 D H值 变化情况 供喷盐痕I 7 2 三十月 7 2 没变 供喷盐藏 7 2 啦天 7 0 没变 聚集盐藏 I 6 4 啦 天 6 4 没变 聚集盐藏 5 4 g 7 天 6 4 没变 聚集盐藏 6 6 啦 天 6 7 没变 表2 在一般太气条件下气藏接触面积和 对间对 p H值的髟响 盛藏窖器 在太气中的存放时间(小时)名称和直径(皿 4)0 l 4 l 10 2 4 I 168 小13 瓶+1O 7 0 I 7 0 l 7,0 I 7 0 J 7 0 培 养 皿 l 0 0 7 06 7 I 6 4 l 6 4 I 6 0 从表 1 和表 2中可见：1 存放在密闭容器里的盐液，不论是配 制盐液、补给盐液、供喷盐液或聚集盐液，如 果没有与空气接触，其 p H值不随存放时间 的增加而变化。2 存放在无盖培养皿里的盐液由于与 空气有较大 的接触 面积，随着存 放(气液接 触)时间的增加，盐液的 p H值明显下降。(二)不同的产生盐雾方式对盐液 p H值 变化的影响(表 3)维普资讯 http:/ 4 环境技术 1 9 9 8年第 2期 表3 不同成雾方式对p H值变化的影响 成葬方式 供喷盐液 p H值 聚集盐液 p F f 值 p H值变化 离心式 7 O 6 9 一O 1 喷射式 7 O 6 O 一1 0 喷塔式 7 4 6 5 一O 9 从表 3中可见，不使用压 缩空气 的离心 式成雾法对盐 液 p H值 的变化影 响不大，而 利用压缩空气成雾 的喷雾式和喷塔式，盐液 的 p H值变化明显。(三)在含 碱性 物质的环境中存放 盐液 的时间对 p H值的影响(表 4)表 4 在古碱性物质环境中存放条件和时间 对盐液 p H值变化的影响 盛液容器 盐 液 在 璃洗 车 可存 放 时 名 称 0 6 h 1 d 2 A 3 d 7 d 1 0 d 1 5 d X X k 0 L带盖瓶 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 6 7 6 8 6 7 2 0 儿无盖瓶 6 6 6 6 6 9 7 2 7 3 7 5 7 7 7 7 7 7 2 4 L 无 盖 槽 6 5 一 列一 从表 4中可见，在含 有碱性物质的环境 中，无盖容器里的盐液的 p H值随着存放时 间的增加而升高。四、结束语 根据前述，可以这样说：空气 中所含 的可 溶性物质 的性 质，是 影响盐液的 p H值的主 要根源。盐液 p H值 的变化，是它与空气 接 触使空气中带酸性或带碱性的物质溶入的结 果。在大多数情况下，空气中含有碳、琉、氨 的氧化物和硫的氢化物等酸性物质，这些物 质溶人中性的盐液后 其 p H值下降而呈弱 酸性。在某些特殊 环境 中，空气中含有可溶 性碱性物质，这些物质溶人中性盐液后，它的 p H值升高而呈弱碱性。空气与盐液的接触面积和接触时问是影 响盐雾试验过程盐液 p H值的主要因素，成 雾方法、喷雾压力等因素是促进盐液 D H值 变化 的重要因素。在盐雾试验时，要 减少从 配制盐液一补给盐渡一供喷盐液一 聚集盐液 的过程中盐液 p H值 的变化，较好 的办 法是 减少盐液与空气的接触面积，包括在蒸制蒸 馏水 时，减少蒸气在冷却过 程中与空气的接 触，并用小 口瓶及时把蒸 馏水装起来。用少 含或不含诸如碳酸盐等不稳定物质的蒸馏水 配制盐液，并把 刚配好的盐 液用小 口瓶装封 起来。用于装载补给盐液和供喷盐液的储液 容器 的12 1 径应尽量小。同时，要尽量 减少盐 渡的存放时间。作者还认为：直接影 响盐雾 试验结果 的 物质是沉降并在被试样品表面形成的盐液薄 膜，这层盐液薄膜不 断被新沉降的盐雾更新。在盐雾 试验过程 中，聚集盐 液 的 D H值 不是固定不变 的，随着收集 聚集盐 菠的收集 时间的增加，p H值的变化将增大。假如要在盐雾试验标 准中规定聚集盐液 p H值的范围，应该规定 收 集 聚集 盐液 的时 间。所规定的收集时 同还应 尽量短，以便所 收集到 的聚集盐液的 p H值更接 近停 留在被 试样 品上的盐液薄膜。在盐雾试验过程中，盐 液可分为配制 盐 液、补给盐液、供喷盐液、聚集盐液等种类，它 们的 p H值不一定相 同。在盐雾试验标准里 规定盐液的 p H值，关键是规定供喷盐液的 p H值，而不是规定配制盐液或补给盐液或(和)聚集盐液的p H值。(该论文在 1 9 9 7 年中国电工技术学会环 境技术 专业 委员会 学术交 流会 上荣获 叁等 奖。鳊者注)主 要 参 考 文 献 1 荧国标准 s 珈 B 一 1 1 7 8 5 2 南京药学院主蕾 无机化学 上j 簟 科拄出版杜1 8 A b o u t Cl 1 a n a n d C o n t r o l o f S a l t p H i n S a l t Mi s t T e s t Wu Mm g i l Y a o Q i n h u a 收稿日期：1 9 9 7 1 o 一 笠 维普资讯 http:/