——《制药用水系统》
小编最近被领导加了不少担子，这几天加班很晚，因此上期没有更新帖子，小编深感抱歉。为了弥补上期的内容，本期的篇幅较多，主要介绍碱性清洗剂和酸性清洗剂。而两者，重点偏向“酸性清洗剂”。
1.对于碱性清洗剂来说，主要作用是去除金属表面的油脂，在除红锈方面，碱性试剂的主要作用是去除生物膜等有机污物，例如CIP清洗试剂。
2.对于酸性清洗剂，是除红锈程序中必不可少的试剂。其本质是铁与酸的化学反应，原文重点介绍了柠檬酸、硝酸、硫酸、磷酸及混合物（CIP）的优缺点比较，重点表扬了一下CIP的本领。
原文利用表格的形式对比了各种酸性清洗剂和碱性清洗剂的性能和效果，并且对于I、II、III类红锈也通过表格的形式介绍不同的除锈剂使用的适用性、化学过程及反应的条件。
本期小编又改变的推文的形式，希望能够帮助大家的理解本期的主要内容。上述部分是小编的简要解读，下述部分是水系统的原文，帮助大家查阅具体信息。如果有任何建议，希望大家留言给小编，小编一定仔细阅读，认真揣摩。
②碱性清洗剂
碱性清洗剂是指pH7的清洗剂，包括苛性碱、聚磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐、胺和碱性表面活性剂等。碱性清洗剂因具有环保无毒、安全、经济成本低、去除内毒素、分解生物膜、清洗效果好的特点而被广泛运用。碱性表面活性剂是由碱以及表面活性剂等物质构成，利用皂化作用、乳化作用、浸透润湿作用等机理来除去可皂化油脂(动植物油)和非皂化油脂(矿物油)等金属表面油脂。
例如，氢氧化钠和氢氧化钾可溶解蛋白质，在高温下可皂化脂肪，因此对含蛋白质较高的有机污物有很好的去除作用；聚磷酸盐可防止形成钙的沉淀，常用于不锈钢容器、桶和搅拌器的清洗；硅酸盐可防止铝腐蚀，主要用于铝制容器、桶、搅拌器的清洗。表10.2是常规碱性清洗剂的性能对照表。
由于空气中CO2的影响，NaOH会与其发生化学反应生成Na2CO3和NaHCO3，进而影响清洗效果(图10.12)。因此，在清洗过程中，需对碱性清洗剂进行在线或离线取样分析，监测其浓度，当NaOH浓度达不到清洗要求时，需及时进行添加或更换。
CIP是一种高性能的无磷、碱性清洁剂，主要用于手工、浸泡和循环喷淋设备，包括CIP系统。CIP清洗试剂在不锈钢除锈工艺中主要起到去除生物膜等各种有机污物的作用，适用于制药、生物工程、化妆品、食物和饮料生产中。
③酸性清洗剂
对于整个系统的清洗除锈来说，酸洗程序是必不可少的，这也是除锈的根本。酸性清洗剂是指pH7的清洗剂，包括硝酸、磷酸和脂肪酸盐类酸性表面活性剂等。酸性清洗剂对碱性清洗剂不能去除的无机物类污物有较好的清洗效果，广泛用于玻璃、不锈钢等表面的清洗。
例如，硝酸和磷酸可溶解无机类污物，较高浓度的强酸还有去除红锈的功能；脂肪酸盐可通过乳化作用降低表面张力，从而将脂肪类污物得到有效清洗。
表10.3是常规酸性清洗剂的性能对照表。需要注意的是，酸性清洗剂对不锈钢金属有一定的腐蚀性，使用后需及时中和并用清水冲洗干净。
除锈的本质是铁锈与酸性试剂发生化学反应，制药行业传统使用的除锈试剂包括柠檬酸、硝酸、硫酸和氢氟酸等。柠檬酸属于中强酸，常用于不锈钢管道焊接完成后的钝化作业，有些制药企业用柠檬酸作为系统周期性除锈的清洗试剂，即使是在高温下进行清洗，其除锈效果较差，图10.13是某制药企业采用单一的柠檬酸进行除锈与钝化后的离心泵泵腔图片，从图中可以看出，离心泵泵腔内还是存在较为严重的Ⅰ类红锈，说明除锈效果并不理想。硝酸属于强酸，具有很强的不稳定性、强氧化性，并具有较强的腐蚀性。使用硝酸进行除锈处理后的不锈钢管道内壁一般无金属光色，色泽发乌(图9.10)，如果硝酸配制浓度不当，还有可能对不锈钢表面产生侵蚀，导致红锈现象更加严重。
另外，接触硝酸本身也存在较大的安全隐患。同硝酸蒸气接触有很大危险性。硝酸液及硝酸蒸气对皮肤和黏膜有强刺激和腐蚀作用。浓硝酸烟雾可释放出五氧化二氮，遇水蒸气形成酸雾，可迅速分解而形成二氧化氮，浓硝酸加热时产生硝酸蒸气，也可分解产生二氧化氮，吸入后可引起急性氮氧化物中毒。人在吸入量低于30mg/m3(12ppm)左右时未见明显的损害。吸入硝酸烟雾可引起急性中毒。误服硝酸可引起腐蚀性口腔炎和胃肠炎，严重者会出现休克或肾功能衰竭等。硫酸除锈的化学机制同硝酸是一样的，其危险性高于硝酸，这是因为硫酸除了具备同样强大的腐蚀性之外，还具有更强的氧化性。浓硫酸具有很强的脱水性。物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原数2:1的比例夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水，如五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，脱水后生成了黑色的炭，这种过程又称作炭化。因此采用高浓度硫酸进行除锈工作的话，务必采用全方位的安全措施，一旦其滴落在人体身上，由于脱水炭化作用，后果不堪设想。由于氢原子和氟原子间结合的能力相对较强，使得氢氟酸在水中不能完全电离，所以理论上低浓度的氢氟酸是一种弱酸。但由于氟是最活泼的非金属，氧化能力强，而且氢氟酸中的氟离子的半径很小，甚至小于氧离子，这使得它具有很强的渗透性，致密的氧化物也不能阻止它的渗透。故采用氢氟酸去除过红锈的表面其表面粗糙度非常高。如果单一使用氢氟酸对洁净管道进行除锈处理而无任何后续钝化程序，洁净管道表面将受到严重腐蚀，表面粗糙度远远超出行业规范(图10.14)。ASMEBPE对制药用水工艺系统洁净管道的除锈处理进行了详细的阐述，针对洁净管道内部不同红锈种类所用常规除锈剂和专用配方的高效除锈剂进行了详细介绍，请见表10.4。
ASMEBPE中明确提出使用磷酸及混合物作为除锈剂，对Ⅱ类红锈、Ⅲ类红锈均具有明显除锈效果。CIP酸性除清洗试剂是一种典型的以磷酸为主要成分的高效除锈剂，其成分组成包含表面活性剂、分散剂、磷酸和柠檬酸，其中磷酸主要发挥除锈功能，而柠檬酸主要发挥钝化功能。
图10.15是采用CIP试剂进行除锈后的照片，从图中可以看出，管道内壁金属表面光泽明亮，没有出现类似硝酸或氢氟酸除锈后带来的腐蚀坑。
CIP是集除锈效能和钝化效能于一体的高效除锈再钝化剂，根据验证的结果，除锈的同时，即可良好地完成钝化，钝化效果优于采用17%的硝酸进行钝化的效果。
如图10.16所示，虚线代表的CIP在除锈的同时进行钝化，形成的钝化膜的铬铁比要高于实线代表的17%的硝酸专门进行钝化形成钝化膜的铬铁比。而且，在不锈钢的深层，采用CIP处理过的不锈钢表面，会出现不连续的富铬层。铬铁比越高，钝化膜深度越深，钝化效果越好，由此可见，CIP的除锈再钝化效能较好。
张功臣赞赏
