降低潤(rùn)滑油廢白土含油率方法探究

劉伯約，武 躍,*，趙英歧，白長(zhǎng)嶺

（1．遼寧師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116029；2. 遼陽(yáng)石油化纖公司鞍山分公司，遼寧 鞍山114014）

0 引言

為了提高潤(rùn)滑油產(chǎn)品的品質(zhì)，煉油廠在生產(chǎn)中多采用成本低廉，吸附性強(qiáng)的白土進(jìn)行精制，其過(guò)程中產(chǎn)生了大量的含油廢白土[1]。這些廢白土如果得不到及時(shí)處理，不僅會(huì)污染環(huán)境，危及地下水質(zhì)。而且廢白土中所含油為高不飽和油時(shí)，廢白土與空氣接觸還易發(fā)生自燃，引起火險(xiǎn)[2,3]。目前，國(guó)內(nèi)外處理含油廢白土的方法主要有填埋法、焚燒法、溶劑抽提法、堿液提取法和尿素提取法等。含油廢白土經(jīng)過(guò)填方，其中的有機(jī)物對(duì)農(nóng)田，河流，以及地下水等造成污染，而焚燒法處理法易產(chǎn)生二次污染。溶劑抽提法回收率很高，但工藝操作較為復(fù)雜，溶劑回收較困難，易產(chǎn)生污染等弊端[4]。堿液提取法和尿素提取法對(duì)廢白土的潤(rùn)滑油回收率可高達(dá)60%至75%[5,6]，但經(jīng)過(guò)處理的白土仍不能直接進(jìn)行排放，仍會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

為此，本文對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的潤(rùn)滑油廢白土的無(wú)害化處理進(jìn)行了研究，得到了最佳處理方法。此方法具有一定的創(chuàng)新性，處理效率較高，成本低廉，并且對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑

主要試劑有表面活性劑磷酸三鈉（工業(yè)純，沈陽(yáng)市第三十六中學(xué)化工廠），十二烷基苯磺酸鈉（工業(yè)純，天津市福晨化學(xué)試劑廠），三乙醇胺（工業(yè)純，汕頭市化學(xué)試劑廠），平平加-10（工業(yè)純，江蘇省海安石油化工廠）。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

KDM型調(diào)溫電熱套（山東鄄光明儀器有限公司），DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司），D-971型無(wú)極調(diào)速攪拌器（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司），GW-06A電熱恒溫干燥箱（哈爾濱理化儀器廠），箱式電阻爐（上海實(shí)驗(yàn)電爐廠）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 潤(rùn)滑油廢白土的性質(zhì)測(cè)定

為了了解廢白土的性質(zhì)，在調(diào)查了解生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)采用甲苯回流法測(cè)定廢白土的含水率、含油率（白土以外的有機(jī)物的泛指）。

稱取潤(rùn)滑油廢白土5.00 g，用50 mL甲苯回流2 h，測(cè)得含水率接近于零。過(guò)濾甲苯后的白土，在110 ℃烘干至恒重（m0），測(cè)得廢白土含油率為16.03%（Wo），白土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.97%。

1.3.2 潤(rùn)滑油廢白土的洗滌法

取一定量（約20.00 g）的潤(rùn)滑油廢白土，加入100 mL水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的復(fù)合表面活性劑，加熱至80℃，攪拌30 min。將所得懸浮溶液進(jìn)行靜置，待自然沉降分層后，去除上層油和水，過(guò)濾下層沉淀物，去除濾液后，得洗滌處理后的廢白土。將其放入110℃烘箱中烘干至恒重m1。質(zhì)量減少量（△m1=20.00 g-m1）即為油的去除量。洗滌法去除率為：

取烘干洗后白土5.00 g，加入50 mL甲苯，回流抽提2 h。冷卻過(guò)濾后，將其放置于110℃烘箱中烘干至恒重（m2），質(zhì)量減少量（△m2=5.00g-m2）即為洗后白土的殘油量。殘油率為：

為了計(jì)算廢白土中油的去除率，我們引入了洗滌后油的去油率的概念，即洗滌后的去油率：

2 結(jié)果與討論

2.1 水洗滌法對(duì)潤(rùn)滑油廢白土清洗

利用表面活性劑洗滌廢白土的原理是利用表面活性劑親水、親油的雙重特性，選擇合適的親水、親油平衡值(HLB)，親油基能很好的溶入油分中，親水基能在水中有較大的溶解性，同時(shí)使油分界面張力降低，產(chǎn)生自發(fā)乳化。在加熱和攪拌作用下，水相進(jìn)入油分與白土之間，使油分從廢白土表面及小孔隙中脫附出來(lái)，進(jìn)人水相。一部分大的油珠，靠自身漂浮至水面。另一部分被水包圍，生成不穩(wěn)定的水包油(o/w)乳狀液。通過(guò)控制乳化液的形成，再利用機(jī)械攪動(dòng)，破壞乳狀液，釋放出油分[7-9]漂至水面，最終達(dá)到白土、油、水的三相分離。

2.1.1 表面活性劑的選擇

相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)配后的表面活性劑效果優(yōu)于單一的表面活性劑。表面活性劑復(fù)配的目的是達(dá)到加和增效作用，即協(xié)同效應(yīng)。即把不同類型的表面活性劑人為地進(jìn)行混合，得到的混合物性能比原來(lái)單一組分的性能更加優(yōu)良，也就是通常所說(shuō)的“1+1＞2”的效果。在復(fù)配體系中，不同類型和結(jié)構(gòu)的表面活性劑分子間的相互作用，決定了整個(gè)體系的性能和復(fù)配效果。

本文篩選了三種陰離子表面活性劑A(磷酸三鈉)、B（十二烷基苯磺酸鈉），油性改進(jìn)試劑C（三乙醇胺），選擇其中兩種與一種非離子表面活性劑 D（平平加-10）進(jìn)行復(fù)配選擇。用量為：水100 mL，廢白土20.00 g，表面活性劑1.00 g。白土殘油率（Wo2）及去油率（Mo）的測(cè)試結(jié)果如表1。

表1 不同復(fù)配的表面活性劑的洗滌效果

通過(guò)表1我們可以看出，隨著表面活性劑的改變，廢白土中油的去除率不同。以上選取的表面活性劑10,11號(hào)配方可使白土中的油含率降至2%以下，滿足了國(guó)家環(huán)保部的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。11號(hào)樣復(fù)配的洗滌劑洗滌效果最佳，去油率最高。并且處理后水溶液pH為中性，減輕了后續(xù)污水處理的負(fù)擔(dān)。

2.2.2 水洗溫度的選擇

利用表面活性劑對(duì)白土進(jìn)行洗滌過(guò)程中，溫度對(duì)于去除效果有一定的影響，溫度過(guò)低使去除效果明顯下降，導(dǎo)致殘油率過(guò)高；而溫度過(guò)高，除油率提升效果不明顯，而且會(huì)浪費(fèi)燃料資源，不利于節(jié)能環(huán)保。需要注意的是，水浴條件下，應(yīng)采用小于水沸點(diǎn)的溫度進(jìn)行試驗(yàn)。我們采用效果最好的最后一組配方進(jìn)行對(duì)溫度的選擇試驗(yàn)。

稱取廢白土20.00 g，加去離子水100 mL，最佳復(fù)配效果的表面活性劑1.00 g，在一定溫度的水浴中機(jī)械攪拌洗滌30 min，測(cè)其不同溫度所對(duì)應(yīng)的去油率，結(jié)果見圖1。當(dāng)溫度升高到80℃以后，繼續(xù)升高溫度對(duì)廢白土中去油率提升效果不明顯，考慮節(jié)約能源的因素，80℃為最佳洗滌溫度，這與其他文獻(xiàn)報(bào)道的95℃為最佳溫度不同[10]，減少了能源的消耗，降低了處理成本。

圖1 油脂去除率與溫度的關(guān)系

圖2 去油率與時(shí)間的關(guān)系

2.2.3 攪拌時(shí)間的選擇

表面活性劑對(duì)廢白土的攪拌洗滌是一個(gè)逐步進(jìn)行的過(guò)程，洗滌時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)廢白土的洗滌越充分，殘油率越低，但是過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌會(huì)造成能源的浪費(fèi)。圖2為去油率與時(shí)間的關(guān)系曲線，綜合考慮攪拌時(shí)間對(duì)除油效果的影響，30 min為較適合的攪拌時(shí)間。

2.2.4 廢潤(rùn)滑油白土的最佳處理工藝的確定

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室研究，針對(duì)廢潤(rùn)滑油白土的處理，采用表面活性劑洗滌法對(duì)潤(rùn)滑油廢白土進(jìn)行了處理（工藝流程如圖3）。按此工藝，回收了廢白土中的油分，且處理后白土經(jīng)過(guò)焙燒，冷卻，酸化，水洗，干燥粉碎后可以被活化再生，可重復(fù)使用[11]。處理過(guò)程中的表面活性劑水溶液因仍含有表面活性劑，因此在適當(dāng)補(bǔ)加藥劑的情況下循環(huán)使用。該工藝處理方法簡(jiǎn)潔，處理費(fèi)用低廉，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

圖3 廢白土處理的工藝流程

3 結(jié)論

（1）本研究確定了潤(rùn)滑油廢白土的最佳處理工藝；

（2）篩選復(fù)配了除油效果最佳的表面活性劑；

（3）討論了表面活性劑的復(fù)配，攪拌溫度以及攪拌時(shí)間的變化對(duì)去油率的影響，從而確定了最佳的工藝條件。處理后的廢白土含油量小于2%，達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)要求(HJ60T-2011)，并可再生使用。

此方法成本低，除油率極高，分層效果好，易于潤(rùn)滑油的回收提純，并且具有環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)；是一種先進(jìn)的，經(jīng)濟(jì)的，無(wú)污染的處理方法。

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