王文德，楊春良，王侃，黃亞茹，孫明和（浙江贊宇科技股份有限公司，浙江 杭州 310009）

靜電除霧液的應(yīng)用研究

王文德，楊春良，王侃，黃亞茹，孫明和（浙江贊宇科技股份有限公司，浙江 杭州 310009）

在使用靜電除霧器處理三氧化硫磺化生產(chǎn)尾氣過程中產(chǎn)生了靜電除霧液。由于狀態(tài)粘稠、顏色深、副產(chǎn)物多等原因，靜電除霧液較難直接利用，目前各生產(chǎn)廠家尚無好的處理方法。本文初步探索了靜電除霧液與天然油脂或其衍生物反應(yīng)，應(yīng)用于皮革助劑、工業(yè)清洗等領(lǐng)域。

三氧化硫；磺化；靜電除霧器；皮革助劑；工業(yè)清洗；回收利用

1 前言

在表面活性劑產(chǎn)品中，陰離子表面活性劑的產(chǎn)量約占60%。三氧化硫磺化是生產(chǎn)陰離子表面活性劑的主要工藝。當(dāng)有機(jī)物料與三氧化硫發(fā)生磺化反應(yīng)后，從氣液分離器和旋風(fēng)分離器分離出的磺化尾氣中含有未轉(zhuǎn)化的二氧化硫、未反應(yīng)的三氧化硫、硫酸霧和有機(jī)酸霧，這些有機(jī)酸霧的粒度很?。s0.1～1.0μm），很難通過氣液分離器有效分離。其數(shù)量是進(jìn)料有機(jī)料量的0.1%～0.4%，直接排放會嚴(yán)重地污染環(huán)境。為了達(dá)到環(huán)保排放的要求，必須將這些成分去除，通常是采用靜電除霧器（ESP）進(jìn)行捕集，再由酸堿吸收及堿沐洗等進(jìn)行進(jìn)一步處理，尾氣達(dá)標(biāo)后再排放到大氣中[1,2]。

2 靜電除霧液的產(chǎn)生

ESP是由若干根積集管垂直地平行排列于一殼體中，每一根積集管的中央懸掛一根作為電暈極的鋼絲。電暈極是陰極，積集管的管壁是陽極，在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生靜電場。

含污染物的氣流需均勻地分配于每根積集管中。進(jìn)入積集管的氣流受到電暈極和集積管間靜電場的作用，在電暈極周圍的環(huán)形區(qū)域內(nèi)足以把氣流中的自由電子加速到高能狀態(tài)。高能自由電子使氣體分離，產(chǎn)生由電暈極（負(fù)極）向管壁（正極）遷移的負(fù)離子。這些負(fù)離子攔截附聚于氣流中夾帶的有機(jī)磺酸液滴和三氧化硫與干空氣中的少量水形成的SO3/ H2SO4酸霧，兩者在強(qiáng)電磁的作用下向正極——積集管的管壁遷移，聚集在管壁上，靠重力下落，管壁上的液膜亦能吸收少量SO2。液滴積集在靜電除霧器的下部，用容器收取即是靜電除霧液。

3 靜電除霧回收液量及組成

由靜電除霧器得到的回收液的量主要取決于有機(jī)物料的種類和質(zhì)量。以烷基苯為原料時(shí)，回收液量約為原料量的0.1%～0.2%；以脂肪醇聚氧乙烯醚、α-烯烴為原料時(shí)，回收液量要多一些，約為原料量的0.2%～0.4%[3,4]。

從靜電除霧器收到的回收液（占有機(jī)原料的0.1%～0.4%）一般是黑色的而且組成不定，主要成分為過磺化有機(jī)酸（70%～80%）和硫酸(20%～30%)[4]。

4 靜電除霧回收液的處理

對于烷基苯的磺化車間，經(jīng)過分析，靜電除霧回收液中的有機(jī)酸含量可達(dá)80%以上，有一定的利用價(jià)值。但因顏色太黑，利用起來有一定的難度。經(jīng)過脫色處理后，可增加其利用價(jià)值，在不影響磺酸色澤和質(zhì)量的前提下，直接加入到磺酸中或用來配制低檔洗滌劑和農(nóng)藥乳化劑等[5]。

對于α-烯烴、醇和乙氧基化醇醚等磺化回收液，由于長時(shí)間放置會產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物和副產(chǎn)物，不適合摻入到正常的產(chǎn)品漿液中，目前國內(nèi)大多數(shù)廠家都交由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行廢棄或焚燒處理，但是處理費(fèi)用和環(huán)境壓力逐漸增大，而且還存在著存儲和運(yùn)輸途中發(fā)生事故的危險(xiǎn)[4]。

5 靜電除霧回收液的利用

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國2007年表面活性劑總產(chǎn)量已達(dá)220萬噸以上，其中采用SO3磺化工藝生產(chǎn)的有100萬噸以上，且以8%左右的速度在逐年遞增。按此產(chǎn)量推算，每年靜電除霧器產(chǎn)生的回收液高達(dá)0.1～0.4萬噸。因此，開發(fā)利用回收液、提高其應(yīng)用價(jià)值是三氧化硫磺化產(chǎn)業(yè)迫切需要解決的問題之一。本文對其在皮革助劑、工業(yè)清洗等方面的應(yīng)用進(jìn)行了一些初步探索。

5.1 制備皮革助劑

5.1.1 原料

靜電除霧回收液，取自嘉興贊宇科技有限公司磺化裝置；液堿（32%），工業(yè)級，浙江嘉化集團(tuán)有限公司；雙氧水（27.5%），工業(yè)級，浙江嘉化雙氧水有限公司；天然油脂，工業(yè)級，青島渤海油脂有限公司。

5.1.2 儀器及設(shè)備

JJ-1型攪拌器，江蘇金壇市江南儀器廠；MJD-φ300臺式有機(jī)玻璃控溫試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓，錫山市東北塘礦山皮革機(jī)械廠。

5.1.3 實(shí)驗(yàn)原理

利用靜電除霧回收液中的磺化有機(jī)酸（夾帶有氣體SO3）和硫酸與天然油脂發(fā)生磺化和硫酸化反應(yīng)，對天然油脂分子的雙鍵或α位基團(tuán)進(jìn)行改性制成皮革助劑。這樣，可避免直接中和導(dǎo)致產(chǎn)品中大量硫酸鹽的產(chǎn)生。

5.1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

先將天然油脂或其衍生物加入反應(yīng)器內(nèi)，再按照比例加入靜電除霧回收液，開啟攪拌并升溫，反應(yīng)控制溫度在50℃～60℃，反應(yīng)2～3h后開始降溫并緩慢加入液堿和水，中和過程控制在50℃～70℃，并檢測pH值，控制在6.0～7.5，中和到位后開始緩慢加入10%～15%的雙氧水進(jìn)行脫色。脫色過程控制pH在6.0～7.0，在60℃～70℃脫色8～16h，待產(chǎn)品顏色達(dá)到要求后，調(diào)整pH、含固物等指標(biāo)得產(chǎn)品。

5.1.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

經(jīng)檢測，上述皮革助劑產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)如表1。

表1 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

5.1.6 產(chǎn)品加脂及氣味實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品可與皮革纖維緊密結(jié)合，使其在皮中不遷移，經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓加脂后，皮革豐滿、柔軟、粒面滋潤感強(qiáng)。經(jīng)過密封氣味實(shí)驗(yàn)檢測，氣味也較輕，無異味。

5.2 制備工業(yè)清洗劑

5.2.1 原料

液堿（32%），工業(yè)級，浙江嘉化集團(tuán)有限公司；雙氧水（27.5%），工業(yè)級，浙江嘉化雙氧水有限公司；防銹劑，化學(xué)純CP，上海歐樂化工有限公司；

5.2.2 儀器及設(shè)備

JJ-1型攪拌器，江蘇金壇市江南儀器廠；RHBX-II型硬表面擺洗機(jī)，北京中西儀器設(shè)備有限公司；DK-8B型電熱恒溫水槽，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

5.2.3 實(shí)驗(yàn)原理

由于靜電除霧回收液中含有大量的表面活性成分，對油污等具有較強(qiáng)的清洗效果，可以用于工業(yè)清洗中的金屬除油等。回收液中還含有部分硫酸及殘留SO3，通過其與天然油脂或其衍生物反應(yīng)進(jìn)行改性，增加其對金屬防銹及緩蝕效果，同時(shí)也可以減少后續(xù)中和硫酸鹽的產(chǎn)生。

5.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

先將稱量好的靜電除霧液加入反應(yīng)器中，再按比例加入一定量的天然油脂或其衍生物，開啟攪拌并升溫，反應(yīng)控制溫度在60℃～70℃，反應(yīng)3～5h開始降溫，然后緩慢加入液堿和水，中和過程控制在50℃～70℃，檢測pH值并控制在6.0～7.0，中和到位后開始緩慢加入10%～15%的雙氧水進(jìn)行脫色。脫色過程控制pH5.0～7.0，在50℃～60℃脫色8～12h，待產(chǎn)品顏色達(dá)到要求后，添加其它助劑調(diào)整pH、含固物等指標(biāo)得產(chǎn)品。5.2.5 產(chǎn)品清洗效果及評價(jià)

產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)見表2。上述產(chǎn)品經(jīng)過試驗(yàn)去油及脫蠟效果較為明顯，緩蝕效果較為明顯，外觀穩(wěn)定性也較好，經(jīng)客戶試用反饋良好。

表2 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

5.3 其他方面的應(yīng)用

此外，靜電除霧回收液經(jīng)過適當(dāng)處理及復(fù)配，還可以用于制備廢紙脫墨劑等產(chǎn)品。

6 結(jié)論

通過對靜電除霧回收液成分分析及回收再利用的初步探索，不僅可解決磺化生產(chǎn)廢液的處理及環(huán)保排放難題，同時(shí)還可以變廢為利，為企業(yè)增加一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 盧林杰. 靜電除霧器[J].日用化學(xué)工業(yè), 2001,8(4):47-49.

[2] 吳東明. 靜電除霧器在三氧化硫磺化尾氣處理中的應(yīng)用[J].設(shè)計(jì)·研究·制造, 2001,4:27-29.

[3] 夏紀(jì)鼎,倪永全. 表面活性劑和洗滌劑化學(xué)與工藝學(xué)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1997:262-263.

[4] W. Herman de Groot著,方云等譯. 工業(yè)磺化/硫酸化生產(chǎn)技術(shù)[M].中國輕工業(yè)出版社. 1993,11:226-228.

[5] 楊前生,許偉莉. 黑磺酸理化指標(biāo)分析和開發(fā)利用[J].表面活性劑工業(yè),1999,(4): 26-27.