范金石，潘旭亮

(1.青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青島 266042；2.青島科技大學(xué) 化工學(xué)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(fù)荷切削加工，其主要起著冷卻、潤(rùn)滑、防銹和清洗的作用[1-2]。選擇合適的金屬切削油對(duì)減少切削加工時(shí)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(chǎn)效率有著十分重要的作用[3]。

在工業(yè)使用的切削油中，部分添加物質(zhì)毒性大，有致癌性，如未經(jīng)降解直接排入水體，將會(huì)嚴(yán)重威脅人體安全和水體安全[4-5]。由于切削油廢液成份復(fù)雜(包含防銹劑，乳化劑，油和水等)，直接處理難度大，要使其達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)成為污水處理行業(yè)中一個(gè)較難的問(wèn)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(wěn)定，不易上浮，相對(duì)于前兩種，乳化油中含有表面活性物質(zhì)和起相同作用的有機(jī)物，油分以微米數(shù)量級(jí)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(shí)，首先要對(duì)廢水進(jìn)行破乳處理，使切削油中的油水分離，以便進(jìn)行后續(xù)處理。由于乳化劑分子在油-水界面上定向吸附并形成堅(jiān)固的界面膜，同時(shí)增大了擴(kuò)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(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。因此要使乳化液失去穩(wěn)定性，就必須設(shè)法消除或減弱乳化劑保護(hù)乳化液穩(wěn)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(shí)現(xiàn)油水分離，從而達(dá)到破乳的目的[7]。

1 實(shí)驗(yàn)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(yè)環(huán)?？萍加邢薰?；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(jī)械廠加工使用的水基切削液產(chǎn)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(shí)驗(yàn)步驟

在室溫為25℃的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定(執(zhí)行 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法：國(guó)標(biāo)GB11914-89化學(xué)需氧量的測(cè)定)，具體實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)速300r/min下攪拌半小時(shí)，攪拌完成后靜置12h并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

(2)待沉淀完全后，取上層清液過(guò)濾。將過(guò)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(nèi)，并添加空白實(shí)驗(yàn)；

(3)于各試樣中準(zhǔn)確加入10.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)始計(jì)時(shí)加熱回流兩小時(shí)；

(4)用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定并測(cè)定值。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表1 TA-1不同用量后廢液的值

表1(續(xù))

將室溫下 的去除率與TA-1用量進(jìn)行關(guān)聯(lián),得到 的去除率與TA-1用量的關(guān)系曲線,如圖1所示。

圖1 COD的去除率與TA-1用量的關(guān)系曲線

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

經(jīng)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(wú)機(jī)鹽類(lèi)電解質(zhì)，從而會(huì)使該切削油廢液中含有的乳化液發(fā)生油水分層而遭破壞。當(dāng)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(duì)體系乳化液中油珠擴(kuò)散層的陽(yáng)離子產(chǎn)生排斥作用，使油珠擴(kuò)散層逐漸減少。當(dāng)該無(wú)機(jī)鹽類(lèi)電解質(zhì)濃度達(dá)到一定值時(shí)，擴(kuò)散層中的陽(yáng)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(shí)電位接近于零，油珠間的吸引力得到恢復(fù)而相互聚并，從而達(dá)到破乳的目的。

2 結(jié)論

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

⑵ 在上述實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)TA-1投加量在10g/L時(shí)，去除該切削油廢液的 效果最佳， 去除率達(dá)到91.79%。

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

[2] 王 瑋,韓冬云,金 陽(yáng),等.切削油的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].當(dāng)代化工,2017,46(2):336-338.

[3] 廖克儉.金屬加工用油產(chǎn)品與應(yīng)用[M].中國(guó)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(huán)境技術(shù),2004,22(1):18-22.

[7] 劉 宏.電解質(zhì)破乳特性研究[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,21(2):27-29.