堿性固體處理劑對切削油廢液的預處理

范金石，潘旭亮

(1.青島科技大學 海洋科學與生物工程學院，山東 青島 266042；2.青島科技大學 化工學院，山東 青島 266042)

切削油適用于鑄鐵、合金鋼、碳鋼、不銹鋼、高鎳鋼、耐熱鋼、模具鋼等金屬制品的切削加工、高速切削及重負荷切削加工，其主要起著冷卻、潤滑、防銹和清洗的作用[1-2]。選擇合適的金屬切削油對減少切削加工時金屬表面的摩擦、降低刀具和切屑的粘著、減小工件的熱變形、保持加工精度、提高刀具的耐用度及生產效率有著十分重要的作用[3]。

在工業使用的切削油中，部分添加物質毒性大，有致癌性，如未經降解直接排入水體，將會嚴重威脅人體安全和水體安全[4-5]。由于切削油廢液成份復雜(包含防銹劑，乳化劑，油和水等)，直接處理難度大，要使其達到污水排放標準成為污水處理行業中一個較難的問題。

切削油廢液中油主要形式是溶解油(粒度<0.1 μm)、懸浮油和乳化油(粒度為0.1～10 μm)，其中乳化油體系穩定，不易上浮，相對于前兩種，乳化油中含有表面活性物質和起相同作用的有機物，油分以微米數量級大小的形式存在，分離難度頗大[6]。因此在處理切削油廢水時，首先要對廢水進行破乳處理，使切削油中的油水分離，以便進行后續處理。由于乳化劑分子在油-水界面上定向吸附并形成堅固的界面膜，同時增大了擴散雙電層的有效厚度，并且使得雙電層電位分布寬度和陡度增大，使油高度均勻地分散在水中，從而使乳化液具有相當的穩定性。因此要使乳化液失去穩定性，就必須設法消除或減弱乳化劑保護乳化液穩定的能力，即破壞油-水界面上的吸附膜，減少分散粒子所帶的同種電荷量，最后實現油水分離，從而達到破乳的目的[7]。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

儀器：LB-901A型 恒溫加熱器(青島路博建業環保科技有限公司)；分析天平(常州市衡正電子儀器有限公司)。

材料：重鉻酸鉀、鄰菲啰啉、濃硫酸、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸汞、硫酸銀均為分析純；堿性固體處理劑(TA-1)；青島某機械廠加工使用的水基切削液產生的切削油廢液，該切削油廢液pH值為7～8，廢液 值為80350mg/L；去離子水。

1.3 實驗步驟

在室溫為25℃的情況下進行實驗測定(執行 標準測定方法：國標GB11914-89化學需氧量的測定)，具體實驗步驟如下：

(1)量取五份相同的切削油廢液樣品1L，加入TA-1分別為6g、8g、10g、12g、14g，在轉速300r/min下攪拌半小時，攪拌完成后靜置12h并觀察實驗現象；

(2)待沉淀完全后，取上層清液過濾。將過濾后所得水樣取適量稀釋至20.00mL分別加入 恒溫加熱器配套試管內，并添加空白實驗；

(3)于各試樣中準確加入10.00mL重鉻酸鉀標準溶液(0.2500mol/L)和幾顆防爆沸玻璃珠，搖勻。將試樣置于恒溫加熱器中自沸騰開始計時加熱回流兩小時；

(4)用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定并測定值。

1.4 實驗結果與分析

表1 TA-1不同用量后廢液的值

表1(續)

將室溫下 的去除率與TA-1用量進行關聯,得到 的去除率與TA-1用量的關系曲線,如圖1所示。

圖1 COD的去除率與TA-1用量的關系曲線

由圖1可知，在加入TA-1后，對于該切削油廢液具有明顯的破乳及去除廢液中有機物的作用，使該切削油廢液發生油水分離。TA-1的投加量在6～10g/L時，去除 效果隨著用量的增加而增加；當TA-1的投加量在10～14g/L時，去除 效果隨著用量的增加而減小。該實驗條件下，最適投加量為10g/L時去除 效果最好，去除率達到91.79%。

經分析，由于該切削油廢液中含有大量水少量油，且TA-1中含有一定的無機鹽類電解質，從而會使該切削油廢液中含有的乳化液發生油水分層而遭破壞。當向該切削油廢液中投加TA-1后，該處理劑中所含有的某些金屬離子對體系乳化液中油珠擴散層的陽離子產生排斥作用，使油珠擴散層逐漸減少。當該無機鹽類電解質濃度達到一定值時，擴散層中的陽離子全部被趕到了吸附層中，破壞雙電層，油珠則變成中性，此時電位接近于零，油珠間的吸引力得到恢復而相互聚并，從而達到破乳的目的。

2 結論

(1)TA-1對此機械廠加工產生的切削油廢水具有良好的破乳作用，反應后能有效降低該切削油廢液體系的值；

⑵ 在上述實驗條件下，當TA-1投加量在10g/L時，去除該切削油廢液的 效果最佳， 去除率達到91.79%。

[1] 馮 欣.水基切削液廢液處理的研究進展[J]. 遼寧化工, 2011, 40(6):596-598.

[2] 王 瑋,韓冬云,金 陽,等.切削油的研究進展及發展趨勢[J].當代化工,2017,46(2):336-338.

[3] 廖克儉.金屬加工用油產品與應用[M].中國石化出版社, 2006.

[4] Kim B R,Rai D N,Zemla J F,et al.Biological removal of organic nitrogen and fatty acids from metal-cutting-fluid wastewater[J].Water Research,1994,28(6):1453-1461.

[5] Gast C J V D,Whiteley A S,Starkey M,et al.Bioaugmentation strategies for remediating mixed chemical effluents[J].Biotechnol Prog,2003,19(4):1156-1161.

[6] 張鴻郭,周少奇,楊志泉,等.含油廢水處理研究[J].環境技術,2004,22(1):18-22.

[7] 劉 宏.電解質破乳特性研究[J].江蘇大學學報(自然科學版),2000,21(2):27-29.