清洗技術發展趨勢

一、ODS清洗劑替代品的發展趨勢

在（zài）清洗行業，理想的ODS替代品品種應具有和CFC-113，三氯乙烷相似的物（wù）理化學性能、低成本、環境相容性等（děng），即（jí）對替（tì）代品的選擇原則為：1）無毒、無公害，不影響工人安全和（hé）健康；2）優（yōu）良的溶解與清洗能力；3）良好的（de）性（xìng）能價格比。

經過近（jìn）20年的研究（jiū），國外已推出多種ODS替代品。如前所述，其（qí）中清洗劑替代品主要有：HCFC-141b、HCFC-123、HCFC-225ca/cb，HFC-4310mee、HFC-245fa、HFC-365mfc，HFE-7100、nPB及碳氫化合物等。在國內已向市場批量供（gòng）應的替代品有（yǒu）HCFC-141b>HCFC-123及nPB，正（zhèng）研究開發的替代品有HFC-245fa和HFC-365mfc等。

HCFCs（包括nPB）是含氯或溴的脂肪烴化合物，其ODP不等於零，屬（shǔ）於過渡（dù）替代品。HFC、HFE及碳氫化合（hé）物是不含氯或溴的（de）化合物，其ODP為零，是長期替代品。

1.過渡型（xíng）替代品（pǐn）HCFCs

HCFCs可用於多種清洗過程，是CFC-113和TCA較理想的替代品。當前已上市的這類替代品主要有HCFC-141b、HCFC-123、HCFC-225ca/cb及nPB。

HCFC-141b主（zhǔ）要用作清洗劑和（hé）發泡劑。HCFC-141b和CFC-113具有相似的物理（lǐ）性質，它（tā）穩定、不易燃、低毒、易揮發及有良好的溶解油脂能力。HCFC-141b的沸點低於CFC-113，在使用過程中需對原係統作一（yī）些修（xiū）改或調整。研究發（fā）現HCFC-141b的成本和CFC-113相當，可替代CFC-113應用於絕（jué）大（dà）多數清洗，HCFC-141b及其混合物在航天航空、電力電子、通信、醫療、印刷等領域有廣泛的用途，可用來清洗印刷線路板、磁頭、繼電器、計算機控製的車床、織布機、電（diàn）梯（tī）控製器、馬達線（xiàn）圈、各種通信、醫療設備、複印機（jī）、珠寶等。HCFC-141b的主（zhǔ）要缺點是它的ODP值為0.1，雖然此值隻是CFC-113的1/8，但（dàn）它（tā）畢竟不（bú）等於零，不利於保護臭氧層。發達國家（jiā）在2003年禁用HCFC-141b，發（fā）展中國家的禁用時間為2030年。

HCFC-123主要（yào）用於清洗行業和製冷行業。HCFC-123的物理（lǐ）性質類似於HCFC-141b，它的匹配性優（yōu）於HCFC-141bo在清洗行業，HCFC-123是一種（zhǒng）有效（xiào）的替代清洗劑，使用HCFC-123時對原（yuán）CFC-113清洗設備基本（běn）上不需改造。HCFC-123應用於清洗行業的最大問題是其毒性。HCFC-123的（de）允許暴露上限（xiàn）（PEL）為50ppm。在（zài）敞開係（xì）統，HCFC-123的應用將受到一（yī）定限製。

nPB（正溴丙烷）具（jù）有（yǒu）類似於TCA的物理化學性質，是TCA較理想的替代（dài）品（pǐn）。使（shǐ）用nPB可直接（jiē）替（tì）代TCA，原清洗係統可基本不改造。nPB的製造成本略低於TCA，使用nPB作替（tì）代品（pǐn），清（qīng）洗性能價格比較理想。值得注意的是純nPB在使用過程中不夠穩定，會分解，此外，其還有（yǒu）一定的毒性（xìng）。

2.長（zhǎng）期替代品HFCs

HFCs是僅含（hán）碳（tàn）、氟、氫三種元素的低級脂肪桂。當前正推向市場（chǎng）的HFC清洗劑替代品有HFC-4310mee（1丄1，2，3，4，4，5，5，5-十氟戊烷）及（jí）HFE（氟醚），正在開發（fā）的產品有HFC-245fa（1，1，1，3，3-五氟丙烷）及HFC-365mfc（1，1，1，3，3-五氟丁烷）。

HFC-4310mee的ODP值為0，GWP值很低，它（tā）不會有光化學反應，因（yīn）此不會形成光化學煙霧汙染（rǎn）；它的揮發性較強，因此不會對水和土壤造成（chéng）汙染。作（zuò）為清洗（xǐ）溶劑其特性與CFC-113非常接近（jìn），例如低表麵張力、快蒸發率、無殘留、不燃性（xìng）和低毒性等。對於目前使用或曾經使用CFC-113作為（wéi）清洗劑的應用領域（電子、航空、光（guāng）盤驅動器、軍用、藥用、光學和其他工（gōng）業（yè）），HFC-4310mee是一（yī）種理想的替代（dài）物。它可以直接灌裝於CFC-113的清洗係統（tǒng）內。但是，HFC-4310mee生產成本非常高，它的製造工藝也難得多（duō），價格也就比CFC-113貴得多。因而在使用中，必須減少總（zǒng）的溶劑損（sǔn）失和消耗量。HFC-4310mee已被美國國家環保局在重要新替代物方案（SNAP）中批準為ODS的（de）替代物，還被列為非揮發性有機物（非VOC）。

由於HFC-4310mee和HFE產品的（de）價格昂貴，中小企業難以接受這類替代品（pǐn），所以又開發了HFC-245fa和HFC-365mfc，以推動（dòng）替代活動的（de）進（jìn）行。

HFC-245fa主要用於清洗和（hé）泡沫行業。HFC-245fa的（de）物理性質類似於HCFC-141b，匹配性優於HCFC-141boHFC-245fa和醇類（lèi）等組成的混合物可增加其清洗能力。在（zài）精密清洗領域，HFC-245fa可用來清洗印刷線（xiàn）路板、磁頭、繼電器、各種通信（xìn）醫療設備和珠寶等。HFC-245fa的主（zhǔ）要優（yōu）點是ODP為零、GWP較低，使用它作為清洗劑對環境的影響小（xiǎo）。但是（shì）HFC-245fa的最大缺點是其沸點低，用其代（dài）替HCFC-141b，清洗設備改動較大。

HFC-365mfc主要用（yòng）於清洗和泡沫領域。HFC-365mfc的物理性質類似於HCFC-141b，其匹配性（xìng）優於HCFC-141boHFC-365mfc和醇類等組成的混合物可增加其清（qīng）洗能力。在清洗行業，HFC-365mfc在大多數場（chǎng）合可替代HCFC-141b。HFC-365mfc的突出優（yōu）點是ODP為零、GWP較低，沸點接近CFC-113；不足之處是有（yǒu）一定的可燃性，但是當它和少量HFC-245fa等（děng）物質混合後，會形成無（wú）閃點（diǎn）、不可燃的混合物（wù）。

從長遠看（kàn），HFC-245fa和HFC-365mfc應（yīng）是較好的清洗劑（jì）替代（dài）品品種。

二、清洗技術的發展趨勢

1.清（qīng）洗自動化

隨著低成（chéng）本自動化的（de）發（fā）展，以及生產率越來越高的趨（qū）勢，對低運行成本的清洗係統有不斷的需求。其他（tā）方麵，現代清（qīng）洗係統關注的主要問題就是環境。

通常，清洗過程需要（yào）大量的勞力（lì），以提高清洗係統（tǒng）工作效率（lǜ）。不過現在逐步開發出了半自動和自（zì）動化清洗技術。國外已經有（yǒu）許多自動化清洗應用（yòng）實例（lì）。總之，清洗自動化是清洗技術發（fā）展的大趨勢。如德國Tuchenhagen公司就開發（fā）出了優秀（xiù）的自動化清洗係統，將清洗工序與最先進的可編成邏輯（jí）控製器、計算機和係統軟件結（jié）合（hé）在一起，用於飲料、食品、藥物和化妝品等行業。該公司在全球50多個國家（jiā）都有分公司。

機器人清洗就是清洗自動化的一個重（chóng）要表現（xiàn）。

隨著國民經濟的快速發展，我國現（xiàn）代化（huà）建（jiàn）設水平也在不斷提高。一幢幢高樓（lóu）拔地而起，一座座（zuò）大橋飛架南北，大型先（xiān）進設備不斷引進並（bìng）投入使用。但與此同時，人們也遇（yù）到了（le）一些新的挑戰（zhàn）。例如，高大的幕牆建築需要進行定期清洗（xǐ），飽受（shòu）風吹雨淋的大橋斜拉鋼索需要定期維護（hù）等等。傳統的技術已無法很好地解決這些（xiē）新問題。特種機器人的出現，為解決危險或極限（xiàn）作業問題提供了（le）新的途徑。

（1）高空擦窗和壁麵清洗機器人

從20世紀50年代起，為了獲得良好的（de）采（cǎi）光效果，許多高層建築（zhù）都采用了玻璃幕牆。幕牆建築新穎大（dà）方，但玻璃壁麵的清洗成為令（lìng）人頭痛的問題。如果采用傳（chuán）統的“人工+吊板”方式（即我們通常（cháng）所說的“蜘蛛人”）進行作業，不僅效率低，而且容易出事故。改用“人（rén）工（gōng）+吊籃”（吊裝機懸掛載人吊籃）擦拭（shì）方式後，雖然相對較為安全，但前期設備投資較大（dà），清洗成本高。特別是目前一些（xiē）國家和（hé）地區（qū）已經通過立法對包括擦窗作業在內的（de）人工高空攀爬進行了限製，人們不得不尋找其他解決辦法。清洗機器人應運而生（shēng）。

圖9-17是北京西客站的一台玻璃頂棚（約3000m²）清（qīng）洗（xǐ）機（jī）器人。

該機器人由機器人本體和地麵支援小車兩部分組成。機器人本體重約25kg，沿著玻璃壁麵爬行並完成擦洗動作（zuò）。它可以根據實際環（huán）境情況靈活自如（rú）地行走和擦洗，具有（yǒu）很高的可靠性。地麵（miàn）支援小車屬於（yú）配套設備，在機（jī）器人工作時，負責為機器人供電、供氣、供水及回收汙水，它與機器人之間通過管路連接。

該機器人利用安裝在曲麵玻璃間的金屬導軌作為行進（jìn）軌道，通過''自攀爬（pá）”運動，解決了機器（qì）人在幕牆表麵自由行走的難題。為了避免劃傷幕牆表麵的玻璃（lí）板（bǎn）和鈦板，機器人本（běn）體將不拖帶鋼絲繩及其他任何管纜，完（wán）全獨立（lì）自主地進（jìn）行攀爬和作（zuò）業。機器人本（běn）體上安裝有攝像頭，起到監控作用，當有必要幹預時，地麵操作員可通過無線遙控方式對其進（jìn）行指揮。由於每塊鈦板的四角都裝有發光燈泡，故在執行清洗任務時，還要考慮周圍複雜的“地形（xíng）”，這對機（jī）器人的智能提出了更高要（yào）求。

該機器人（rén）共使用了16個電機。當機器（qì）人的兩隻前爪抓住金屬邊框後，內部驅動裝置會讓它的身體上移，使兩隻後爪到達剛才前爪所處的位（wèi）置，並牢牢（láo）抓住邊框如此往複下去，就構成了（le）機器人的向上攀爬運動（dòng）。當橫向移動時，機器人的腹部自動落下，滾（gǔn）動輪壓（yā）緊在導軌上，驅動機械（xiè）爪（zhǎo）沿幕牆緯線方向（xiàng）移動。機器人爬升（shēng）到（dào）指定清潔高度後，會在地麵工作人員指（zhǐ）揮下彈出刷子和刮扳並（bìng）開始清洗工作。

由於（yú）國內目前絕大多數高層建築仍采用吊籃加人工完成清洗（xǐ）王（wáng）作，清洗機器人無疑將有十分（fèn）廣闊的應用前景。

清洗機器人的特點是安全、高效、價格適中（zhōng），但由於現代建築藝術的個性化，清洗作業的自動化仍麵臨著對象化的巨（jù）大挑戰。從總體上看，各國在（zài）實現複雜運動和清洗功能（néng）的技術理論和實踐（jiàn）上（shàng）仍需經曆（lì）一段（duàn）成熟期。

（2）纜索清（qīng）洗（xǐ）機器人

斜拉橋以其優美的外觀及良好的（de）抗震性越來越得到橋（qiáo）梁設計師的青睞。自從（cóng）1956年在瑞典建成曹姆鬆特斜拉橋以來，到1993年全世界已有300餘座斜拉橋。我國自1975年在四川雲陽建成第一座斜拉橋之後（hòu），至今共建成40餘座斜拉橋。

斜拉橋的主（zhǔ）要受力構件是纜索，因長期暴露在大氣之中（zhōng），受（shòu）到風吹、日曬、雨淋和環境汙染的侵蝕，其表麵會受到較嚴（yán）重的破壞，這會對整座斜拉橋帶來不利的影響。因（yīn）此（cǐ），對纜索的有（yǒu）效維護（hù）是十分（fèn）必要的。

此外，為（wéi）了增加斜拉橋的魅力，纜（lǎn）索彩化處（chù）理也成為許多橋梁專（zhuān）家追求的目標。

目（mù）前，彩化斜拉橋的方法有三種，即彩（cǎi）色繞包、全材彩化及（jí）彩色塗（tú）裝，其中彩色塗裝是最經濟且柔（róu）性較大的方法。到目前為止，國內外對斜拉橋（qiáo）纜索進行彩色塗裝主（zhǔ）要采用兩種方（fāng）法，一種是（shì）針對小型斜拉橋使用液壓升降平台進行纜索塗裝，另一種是利用預先裝（zhuāng）好的塔頂的定點，用鋼絲托動吊籃搭載（zǎi）工作人員沿纜索進（jìn）行塗裝。前一種方法工（gōng）作範圍十分有（yǒu）限，後一種方法是許多（duō）斜拉橋采用的普遍（biàn）方法（fǎ），但采（cǎi）用人工方法進行高空塗裝作（zuò）業不僅效率低、成本高（gāo），而且危險性大，尤（yóu）其是在風雨天（tiān）就更（gèng）加危險。

纜索（suǒ）機器人可（kě）以較好地解決這一問題（tí）。圖9-18為上海交通大學與上海黃浦（pǔ）江（jiāng）大橋（qiáo）工程建設處合作研製的一台斜拉橋纜索塗裝維護機器人。該機器（qì）人係統（tǒng）由兩部分組（zǔ）成，一部分是機器人本體，另一部（bù）分是地（dì）麵（miàn）小（xiǎo）車。機器人本體可以沿各種（zhǒng）傾斜度的纜索爬升，在高空纜索上自動完成檢查（chá）。打磨、清洗、去靜電、底塗和麵塗等一係列工作。機（jī）器人（rén）本體上（shàng）裝有CCD攝（shè）像（xiàng）機，可隨時監視工作情況。地麵小車用於向機器人本體供應水、塗料，同時監控機器人的高（gāo）空工作情況。

該機（jī）器人還具有以下功能：（1）纜索檢測功能：機器人上裝有鋼絲（sī）繩檢測係（xì）統，可沿纜索檢測鋼絲是否有斷絲，以便（biàn）及時更換纜索。

（2）纜索清洗功能（néng）：在機器人本體上配備有各種形狀的清洗刷和（hé）特定的水（shuǐ）基清洗液，可完成（chéng）纜索去塵（chén）、脫脂（zhī）和（hé）去（qù）聚乙烯表麵靜電等工作（zuò）。

（3）罐（guàn）體檢查/清洗機器人

上海交通大學開發出一種專門檢測（cè）金屬油罐容積的機器人，是目前國內跨越障礙高度的頂尖''好手”。它的''大腳”上（shàng）還縛有傳感器（qì），目前已被上海煉油廠相中，用於替代傳統的人工檢測。除此之外，它（tā）還有望深入煤氣罐、化學壓力（lì）容器等危險環境，進行探傷、除鏽、噴漆、清洗工作。

哈爾濱工業大學研製出一種核工業用壁（bì）麵爬（pá）行遙控（kòng）檢查機器人，主要用於檢查放射性核廢（fèi）液儲放罐焊縫，以便及時發現因核廢液腐蝕原因造成的泄漏隱患並進行清除，確保環境的安全（quán）。

（4）清（qīng）洗機器人（rén）在其他環境中的應用

哈爾濱海外（wài）學人創（chuàng）業園研（yán）製成（chéng）功一種水輪機修複（fù）機器人，目前已獲得自主知識產權，並進入試生產階段。

這（zhè）種機器人重量隻有三四十公斤，是專門用於（yú）到水下給出現（xiàn）故障的發電（diàn）機組“治病（bìng）”的。水電站的水輪發電機（jī）組在水下運轉多年，會出現汽蝕、泥沙磨損等故障，按常規檢修方（fāng）法，隻（zhī）能（néng）讓機組停止工作，再從百米深的水下吊上來（lái）修理（lǐ）。

由於機（jī）組龐大，僅（jǐn）水輪機（jī）的一個轉輪就重達幾百噸，整個拆吊、清洗、維修、安裝、試驗過程一般需3個月以上。水輪機修複機器人誕生（shēng）後，機組再出現故障，隻要把機器人放到水下（xià）機坑裏，它就能沿水輪機葉片進行清洗，修複，工作效率是人工的4倍，整個修複過程至少可減少80天。

水輪機修複機器人的誕生，為（wéi）水電站帶來可觀的經濟效益。據介紹，一台32萬千瓦機組每天創（chuàng）造效（xiào）益200萬元人民幣，出現故障後，若用機器人修理，一次可減少損失1.6億元。

（5）剖析清洗機器人構成

目（mù）前的清洗器（qì）人（rén）一般都是（shì）以爬壁機器人為基礎開發出來的。一（yī）個完善（shàn）的清洗（xǐ）機器人係統通常包括如下的5個子係統：

①清洗機器人（rén）本體：包括機器人的移動（dòng）機構和驅動係統。移動方式有車輪式、履帶式和足腳式（兩足或多足）等。車輪式移動速度快、控（kòng）製靈活，但維持一定的吸（xī）附力較困難。履帶式對壁麵的（de）適應性強，著地麵積大，但不易轉彎。足行（háng）機器人（rén）移動速（sù）度慢，適應場地能（néng）力強。根據不（bú）同的吸附與移動（dòng）方式可以（yǐ）組成多種不同形式的（de）壁麵移動機器人。由（yóu）於（yú）清洗機器人需要適應不（bú）同的清洗環境，設計時一（yī）般需要釆取模塊化設計，從而使清洗機器人本體結構具有可重（chóng）構、可變形的特性，以滿足不同的應（yīng）用（yòng）需求。

②清洗裝置子係統：一般由送液裝置、擦洗或吸取（粉塵）裝置組成。多集成了高（gāo）效多功能擦洗頭。送液裝置常還要具有汙水（液）回收、淨化再生與循環使用的功能。工作時，首先通過送液裝置把清洗液送到要清洗處（chù），然後用（yòng）擦洗（xǐ）裝置進行擦洗，並由傳感（gǎn）裝置檢測（cè）擦洗的效果。

③吸附裝（zhuāng）置子係統：爬壁機器人主要有負壓吸（xī）附和磁吸附兩種吸附方式。大樓擦（cā）窗機器人常采用負壓吸附方式。真空（kōng）吸附法又分為（wéi）單吸盤和（hé）多吸盤兩種結（jié）構形式，它具有不受壁麵材料限製的優點，但當壁麵凹（āo）凸（tū）不平時，容易使吸盤漏氣，從而使吸附（fù）力下降（jiàng），承載能力降低。磁吸附（fù）法可分為水磁（cí）鐵和電磁鐵兩種，要求壁（bì）麵必須是導磁材料。其結構簡單，吸（xī）附力遠大於真空吸附方式，且對壁麵的凹凸（tū）適應性強，不存在真空吸附漏氣的問題（tí），因而（ér）當壁麵是導磁材料時（shí）優先選用磁吸附爬壁機器人。

④傳感子係統：用來（lái）檢測獲取被清洗物體的形狀信息及（jí）周圍環境的信息。一般用到的傳感裝置有：CCD攝像頭，壓力傳感器等。

⑤控製子係統：控（kòng）製係統無疑是清洗（xǐ）機器人的核心部分，正是在它的指揮、控製（zhì）和協調下，機器人的各個部分才能（néng）有條不紊地（dì）去完成清洗工（gōng）作。一（yī）般情況下，清洗機器人中都裝有微控（kòng）製（zhì）器。通過這（zhè）個車載微處理器完成傳感器到視覺融（róng）合的環境檢測與識別。運動控製一般（bān）采取局部（bù）未知環境下自主運動與全局遙控相結（jié）合的總體控製策略。對於驅動裝置，一般采（cǎi）用數字位置伺（sì）服和高魯棒性的運動定位，同時對於保險繩（shéng）要有（yǒu）隨動控製，從而控製機器人安全順利的完成工作。

可以看出，清洗機器人的研（yán）發涉及機器人、人工智（zhì）能、傳感、控製、視覺、環境識別、現代設計（jì）方法等諸多知識，是多學科交叉綜合的結果（guǒ）。此外，還（hái）涉及構成各類機器人自身服（fú）務功能的各項專有（yǒu）技術。通過清洗機器人的研發（fā），不但可以提高我國在該領（lǐng）域的研究（jiū）水平，也可使（shǐ）我國的清洗行業的實力更上一層樓。

⑥清洗機器人應用前景

據有關部門統計，目前全國已建造了數百萬平方米的大型玻璃幕牆。按規定五星級飯店的玻（bō）璃（lí）幕牆每年至少要清洗4次。目前僅北京市就有五星級飯店20餘家、四星級飯（fàn）店24家、三星級飯店126家、二星級168家。行業規（guī）定，五星級、四（sì）星級飯店外牆每季度（dù）必須（xū）清洗一次。作為北京（jīng）市窗口的北（běi）京站，每年重大節假日都需清洗，每次清潔（jié）費約（yuē）20萬元。上（shàng）海聯（lián）華大廈、北京天倫王朝飯店玻璃幕牆每次的清洗費用約為（wéi）12萬元。無疑，這將是一個龐大的潛在市場。申奧和申博的成功（gōng）更將成為我國建築行業發展（zhǎn）的兩大發動（dòng）機。但是我們也應（yīng）該（gāi）看到，由於清洗機器人需要在不同的（de）工作環境中進行工作，要（yào）滿足諸（zhū）多用戶的不同需求（qiú），就目前階段而言，高樓清洗機器人進入市場仍存在一定困難'首（shǒu）先是技（jì）術方麵有待完善，此外，作為一種全新的（de）清洗概（gài）念和作業方式，它必然還要經曆一個傳（chuán）統方（fāng）式的退出（chū）和人們（men）對新事物的接受、認同過程。

2.生物工程清洗

生物工程就是要控（kòng）製活的生物體的力量，使某些生物和化學過程更加容易、迅速和有效地發生（shēng）。這種方法是可（kě）行的，因為它基於人們（men）對活生物體的了解（jiě）和應用這些知識到工業中的（de）能力。

在生物工程應用方麵，英國處於領先地位。其中，最主要的一種技術就是工業清（qīng）洗。

應用實例包括：

*減少使（shǐ）用（yòng）溶（róng）劑粘合劑的工廠的VOC排放：讓空氣流穿（chuān）過生物處理設備，使微生物有效地代謝水溶性溶劑、低水溶性溶劑和溶劑混合物。

*代（dài）替電鍍行業在表麵處理時去除油和汙塵的高溫堿洗器。生物工程清洗（xǐ）係（xì）統能夠消化這些油類，從而幾乎能使清洗器無限期地工作。

*利用表麵活性劑和酶代替（tì）傳統的化學清洗去除（chú）殘留粘合劑。

*清洗重型貨車時，用酶清洗器代替苛性鈉清洗。酶（méi）清洗器不僅能夠和苛性鈉一樣有效，而且可以消除嚴重的環境（jìng）問題，同時還不會影響車輛的油漆。

*在其他表麵處理中，如去除金屬片表麵的蠟，生物工程清洗器還被用來替代酸或溶劑清洗器。

*在通常的衛生間和建築物維護應用中（zhōng），生物工（gōng）程清洗器也被（bèi）用來（lái）替代傳統的溶劑、酸或堿（jiǎn）清洗器。

*有些使用強（qiáng）勁流體來冷卻和潤滑組件的工（gōng）程公司，會產生廢（fèi）棄液體，可以利用生物工程（chéng）處（chù）理這些使用過的液（yè）體，通（tōng）過生（shēng）物反應器，油類可（kě）以被消化。

隨著技術的進步，生物工（gōng）程在工業中應用越（yuè）來越廣泛（fàn）。不過，盡管（guǎn）生物工程（chéng）清洗技術已經得到許多應用，但是該技術仍未（wèi）得到許多製造公司的廣泛認可。隨著環境立法的日益嚴格，毫無疑問，人們（men）將會意識到采用生物工程清洗這種有效的清（qīng）洗技術的必要性。

生物降解技術（shù）目前己經得到一定範圍的應用。

（1）生物降解技術

用微生物對有機物進行降解，是被廣泛應用在水汙染和一些陸地場（chǎng）所汙染處理的（de）一項友好的環保技術。生物降解技（jì）術在零部件清洗方麵還是個新鮮事物，有待（dài）於深入認識。本節重點介紹討論微生物清洗的相關議題，包括：微生物的工作原理、在清洗領域中的應用、微生物的安全性、整個清（qīng）洗係統的優勢以及在實際應用中的效果等。

微生物降解是利用天然微生（shēng）物（酵母菌、真菌以及（jí）細菌）將有毒害物質分（fèn）解或降解為低毒或者無（wú）毒物質的一種處理過程。在這種過程中，微生物吞噬並消化掉有機物（碳氫化（huà）合物）以獲（huò）得營養和（hé）能量。最（zuì）早使用此項技術是在紐約的“情人運河（LoveCanal）”，當時使用了某種細菌對（duì）地下水和土壤進行解毒。從那時起，微（wēi）生（shēng）物通過特定（dìng）的用途在（zài）自然環境清潔領域中已經開始扮演起了一個十分重要的角色。

一種名為“假單鞄菌pseudomonads”的特殊菌群已經被多（duō）次用在有毒場（chǎng）所，以降解有（yǒu）毒的化合物。微生物能夠降解的物質包括：含氯溶劑、酚類化合物、萘、燃油以及石油。為了保證生物降解的質量，微生物（wù）必須保持活躍和健（jiàn）康（kāng）。生物降解技術通過創（chuàng）造適宜的生存環境來滿足微生物的生長條件，並增加微生物（wù）數量。

微生物可以在有氧或無氧的環境下完（wán）成降解工作。在（zài）有氧環境下，微生物從空（kōng）氣中獲得充足的氧氣，然後把（bǎ）有機汙染物轉化為二氧化碳和（hé）水。在無氧環境下，沒（méi）有氧氣支持生物的活性，所以（yǐ）微生物必須打破有（yǒu）機汙染物的化學鏈以釋放他們所需要的能量。

生物（wù）降解應用係統可以分為兩個（gè）主要的類別（bié）：就地處理係統以及異地處理係統。就地處理（lǐ）係（xì）統是在發現汙染物的地方就地進行生物（wù）降（jiàng）解處理。異地處理係統則需要將汙染物轉移到能夠處理的地方再對其進行降解處理。

隨著微生物在環境處理應用中的普及，許多清洗係統都得到（dào）了改進：在製藥工業（yè）中，細菌是抗（kàng）生素以及某些抗癌藥（yào）的原（yuán）料。經過觀察（chá）發現細菌還可以（yǐ）延長食品的保存期。對於需要發酵的食品，諸如酸奶、酸乳酪、白脫（tuō）牛奶等，細菌不但可以（yǐ）改善滋味和質地，還可以使（shǐ）這些食品變得安全。另外，細菌還成功地被應用到了餐館的隔油器和（hé）零部件清洗係統中用來降解類（lèi）似油（yóu）脂、原油、脂肪以及其他的碳氫化合物。

本文將著重討論一些就地微生物處理（lǐ）技術，這些技術的（de）應用有效地消除了有毒有害物質的運輸中可（kě）能引發（fā）的（de）其他問題。

（2）生物降解在零部件清洗係統中的應用

目前世界上流行的釆用了生（shēng）物降解技術的零（líng）部（bù）件清洗係統的工作（zuò）步驟是從表麵（miàn）活（huó）性劑/脫脂（zhī）劑將碳氫化（huà）合（hé）汙染物（wù）從零部件上分離下來開始的，然後汙物跟隨清（qīng）洗液通過一個過濾裝（zhuāng）置或過（guò）濾墊，同（tóng）時將墊子中可以分解碳（tàn）氫化合物的微生物釋放出來，並流入墊子下（xià）方的降解槽中，進入清洗劑中的微生物能釋放出多種神秘的天然酶，這些（xiē）酶能夠打破炷類分子之間的（de）分子鍵（jiàn），釋放出碳，這些碳（tàn）正是微生物的營養源。換句話（huà）說，這些有機體蘇醒了過來並吃掉（diào）油（yóu）汙。幹淨的清洗液（yè）不斷地從清洗（xǐ）機的底部（生物反應器）被循環抽上來。清洗工作得以持續進行。

高效（xiào）的（de）微生物清洗係統利用好氧和厭氧微生物分解作（zuò）用的組合。清洗劑通過噴（pēn）嘴和帶孔的刷子時，與大氣接觸，能使某些微生物獲得足夠的氧氣；而在降解槽下麵的微生物則在不停地（dì）分解沉積在槽中（zhōng）的汙物。

清洗劑通過之前，在過濾墊上的微（wēi）生（shēng）物是處於（yú）休眠狀態的（de），所以不用擔心微生物的貯存（cún）以及生存問題（tí）。過濾墊（diàn）每隔30天至少需要更換一次，這（zhè）可以達（dá）到兩個目的：一是可以防止清洗過程中過濾下來的金屬積累到有害的程度，這會帶來墊（diàn）子（zǐ）處理的環保責任問題：一（yī）是更換過濾墊可以保證每隔30天有（yǒu）新種群的微生物加入，確保微生物的活力：更（gèng）換墊子（zǐ）後，新微生物會吃掉老（lǎo）微生（shēng）物（wù）。

在（zài）整個清洗（xǐ）過程中，我（wǒ）們建議降解槽中（zhōng）清洗劑（jì）的溫度保持在105°F（40.5C）左右。微微加熱的目（mù）的是提高清洗劑的工作效率（lǜ），並且（qiě）為微生物的自我繁殖提供（gòng）一個適宜的溫（wēn）度環境。

（3）微生物（wù）的安全性

一套安全的微（wēi）生物零部（bù）件清（qīng）洗機中的微生物應當（dāng）是“美國微生物學協（xié）會”規定的1類有機生物（wù）。這（zhè）些微生物體（tǐ）在通常條件下不會產生已知的有害物質，並（bìng）且對（duì）人體以及動物的危害性是最小的，這一點通過大量的研究已經得到（dào）證實。在零部（bù）件清洗（xǐ）機中使用的（de）微生物也遵從"美國環保總署40CFR700標準”，可為使用者們所接受。生物（wù）降解技術中的微生物中沒有涉及遺傳學的操作，這是因為這些微生物是被控製在（zài）一個與（yǔ）外界自然（rán）資源隔絕（jué）的清洗係（xì）統中，因此滿足美國“有害物質控製法（fǎ）案（TSCA〉”關於“原生（shēng）”的定義。

傳（chuán）統的零部件清洗機的工作原理是將碳氫化合汙染物溶解（jiě）到清洗液裏去，所以，隨著清（qīng）洗過（guò）程的繼續，清洗（xǐ）液（yè）本身會變得越來越髒。而積聚了汙染物的清洗液的清洗效率（lǜ）會大大降低，從而使零（líng）部件上留下更多的髒東西，並且最終還會產生有毒害的廢棄物。

正確操作微生（shēng）物清洗係統可以保持清洗液的清潔和清洗係統的高（gāo）效運轉。像原油和油脂等汙染物被乳化進入清洗液中，在那裏，微生物開始它們的工（gōng）作：將乳化的汙染（rǎn）物分解為水和二氧化碳。分解（jiě）出來的水進入清洗液中，而（ér）二氧（yǎng）化碳則釋放（fàng）到大氣中，總量幾乎（hū）可以忽略不計。另外，盡管生物降解（jiě）的過程需要一定（dìng）的時間，但是那些沒有被及時分解掉的乳化的油類不會再沉積在零部件上，因此，乳化的油（yóu）類不會再重新（xīn）附著在金屬表麵。

總之，微生物清洗機是一種可以（yǐ）自我清潔的清洗係統（tǒng），不會產生有害的液態廢棄物，從而可以保持高效運作達（dá）數年之久，而（ér）隻產生數量極其有限的廢液。

（4）微生物清洗係統（tǒng）的安全性

當（dāng）微生物零部件清洗機工作時，如果引入漂白劑，消毒劑，或者其他抗微生物劑就會殺死微生物。在加上後遺留在工（gōng）具零件上的微量抗微生物劑通常不會對清（qīng）洗有什麽影響。過低的溫度同樣也不會殺死（sǐ）微（wēi）生物，但是這會降低它們的工作（zuò）效（xiào）率；當然，過高的溫度（通常高於140°F或60℃）是會殺（shā）死微生物的，就像醫（yī）院裏外科器具消（xiāo）毒（dú）一樣。

有些（xiē）人認為，如（rú）果零部件清洗之後不用水衝洗的話，微生物會進入潤滑劑並且（qiě）分解潤滑劑，從而使整台機器報廢。實際（jì）上，我們選用（yòng）的微生物必須在水基的清洗液中才能存（cún）活，也就是隻能在我們（men）的清洗係統裏生存，在潤滑劑或原油當中不會存（cún）活很長時間，而（ér）且一台運行的引擎或機（jī）器的溫度足以殺死任何從零（líng）部件清（qīng）洗機進入機器中的殘存微生物。

另一種荒誕的說（shuō）法是，如果感染（rǎn）了某種疾病或者病毒（像結核或者艾滋（zī）病毒）的人使用了機器，病毒（dú）會通過清（qīng）洗劑傳（chuán）染給下一位（wèi）使用者。事實證（zhèng）明並非如此，整個微生物清洗（xǐ）係統的生存環境於“親碳氫（qīng）化合物”的微生物，對於有結合（hé）杆菌TB、艾滋病毒等絕大多數分支杆菌是無法生存的。

一些科學的測試已經證實了微生物零部件清洗係統的效力。這些測（cè）試包（bāo）括：最終結果分析（xī）、使原油和（hé）油脂完全可再生（美國環（huán）保署，測試方法413.2），這些測試方法可以將殘（cán）留的碳氫化合（hé）物進行（háng）量化，以獲得更為具體的微生物降解效率。數（shù）據表明微生物對於諸（zhū）如燃油和其他石油碳氫（qīng）化合物的降解率可以達到15mg/L/h，有機溶劑可以完全降解，數據還表明90%的機油可以（yǐ）在3d內降解掉。生物降解是一種自然的過程，最近開（kāi）始被拓（tuò）展應用到經過特殊設備的零部件清（qīng）洗機（jī）中。您可以從公（gōng）司的其他資（zī）料（liào）中了解到這些事實。

總（zǒng）之，微生物降解技（jì）術是一項新型技術，是（shì）一種自然的過程，在這一過程（chéng）中潛在的有害物質（zhì）被安全天然的（de）微生物分解成為無危害的（de）物質。ChemFree公司正是利用了這一過程，並將之利用到一種自循環封閉、經濟的（de）清洗係統中，從而顯著地降低了空氣汙染，減（jiǎn）少了供水和水處理（lǐ）壓力，並消除（chú）了其他（tā）化學溶劑清洗所產生的對環（huán）境的負麵影響。

經過11年的研究開發和（hé）使用，這項技術（shù）已經成熟，目（mù）前（qián）的微生物清洗係統在世界各地的各行各業都己被采用。

隨著相關政府部門的主動參與，以及生物（wù）降解技術（shù）不斷地為更多的用戶所接（jiē）受，無論在美（měi）國或是在全球，這項技術的（de）前途都是非常光明的。

（5）應用案例

ChemFree公司的微生物清洗係統SmartWasher通常在各種公司中用來清洗機動車維修操作中的零（líng）部件（jiàn）。應（yīng）用領域（yù）涉及：

發電設備，製藥器械，造紙、印刷係統，潛艇，航空器械，瓶子和（hé）包裝業，交通運輸係統（tǒng），農具，礦業設備，食品（pǐn）器（qì）械（xiè）和動物園等。

下麵以洛克希德•馬丁航空係統應（yīng）用該清洗係統情況為例，介紹微生物清洗係統的應用。

概要（yào）：坐落（luò）於喬治亞州（zhōu）瑪麗埃塔的洛克希德•馬丁航空係統用水基零部件清洗劑替換了傳統的（de）化學溶劑清洗劑。該（gāi）替代案例既消除了安全方麵的問題，又節約了使用成本（běn）。

背景：洛克希德（dé）•馬丁公司主要生產軍用飛（fēi）行器。公司的設備維護車間過（guò）去使用各種各樣有毒的傳統溶劑來清洗零部件。這些零（líng）部件通常在清洗之後再維修，並重新裝（zhuāng）到機（jī）器上去。

那個時候零部（bù）件清洗（xǐ）都是工人（rén）手工作業（yè），工序包括（kuò）浸泡、刷、刮、擦，洗完後用抹布擦幹或者自然風幹。

公司一直想在達（dá）到一定（dìng）清潔度的前提下，盡量減少員工與危（wēi）險物質的暴露接觸，減少清洗劑燃燒起火的危險和定（dìng）期向有關部門進行匯報的次數，以及其他與有害物質相關的隱患。

轉交過程：公司一共有（yǒu）23個維（wéi）修區（qū），每年為了清洗零部件一共要消耗4267.9L的傳統清洗劑。經過一番（fān）尋覓和試驗之後，公司發（fā）現可以用一種無毒的水基清洗劑替代（dài）傳統的零部件清洗（xǐ）劑。這種新式的清洗劑靠一種酶分解油汙和油脂。

由ChemFree公司生產（chǎn）的SmartWasher使用一種水基（jī）清洗劑來去（qù）除零部件上的（de）油脂和油汙。清洗過程（chéng）中，大量的酶（méi）從一塊一次性的墊子中釋放進清洗液中，這塊墊（diàn）子還能夠（gòu）過濾掉直徑10µm以上的雜質。這些酶通過生物降解的方式將油脂和油汙轉化為無毒的物質。這個過程保持了係統中液體的清潔，而（ér）且不再有廢棄物的處（chù）理（lǐ）和排放的問題（tí）。通常，每個月需要更換一次上麵所提到的那個墊子，每個墊子的（de）價格為$9.69。3個月試用期之後，洛克希德•馬丁一（yī）共購買了23套清洗設備。

結果：目前已經得出評估結論，SmartWasher設備每年可以為公司（sī）節省$61678；兩（liǎng）個半月之（zhī）後就能看到投資回報。以（yǐ）下是（shì）P2AD的成本（běn）節約評估計算：

a.23台新（xīn）零部件清洗機成本支出（chū）=$28375

b.成本回避（bì）=$15000

c.使用老清洗劑費用=$84376/a

d.使（shǐ）用新（xīn）清洗劑費用=$20023/a

回報期=（$28375—$15000）/（$84376/年〜$20023/a）

=13375/$64353/a=0.2078a×12月/a=2.49月

a.第一年節約（yuē）=（$84376-$20023）-（$28375-$15000）=$50978

b.第二年節約（yuē）=（$84376-$20023）=$64353

c.5年總計節（jiē）約=$308390

d.平均每年（nián）節約（yuē）=$61678/a