復(fù)配混凝工藝凈化劣化淬火油實(shí)驗(yàn)研究

劉明源，王中華，沙赟穎，徐 靜，徐冬梅

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，藥學(xué)院 江蘇 泰州 225300）

復(fù)配混凝工藝凈化劣化淬火油實(shí)驗(yàn)研究

劉明源，王中華，沙赟穎，徐 靜，徐冬梅

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，藥學(xué)院 江蘇 泰州 225300）

劣化淬火油降解性差，直接排放對(duì)環(huán)境危害較大，需再生處理后循環(huán)使用。采用相對(duì)反應(yīng)溫和、操作簡單、二次污染小的混凝脫色工藝，對(duì)劣化淬火油進(jìn)行復(fù)配二次混凝處理，篩選出適合的混凝劑，并對(duì)混凝的主要影響因素進(jìn)了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)得出，混凝劑復(fù)配為1,6-己二胺（一次混凝）與聚酰胺樹脂（二次混凝），兩次混凝的最佳反應(yīng)條件分別為：最佳投藥量2%（W/V）和10%（V/V）；最佳反應(yīng)溫度75℃和80℃；最佳攪拌時(shí)間8min和10min。經(jīng)凈化后的劣化油，其吸光度、黏度顯著降低。

復(fù)配混凝；劣化淬火油；凈化；脫色

前言

作為淬火加工中常用的快速冷卻介質(zhì)，淬火油降解性很差，污染后直接排放對(duì)環(huán)境的潛在威脅很大，一般是通過加強(qiáng)介質(zhì)管理延長服役壽命，以及對(duì)廢棄淬火油進(jìn)行再生處理等方式緩解其環(huán)境污染問題[1]。因此淬火油使用時(shí)間往往較長，有些甚至循環(huán)使用20年而未進(jìn)行徹底更新[2]。而淬火油的再生方法根據(jù)其劣化程度不同以物理處理和化學(xué)處理為主[3]，如傳統(tǒng)的酸化-白土-過濾方法，但該工藝二次污染比較嚴(yán)重，因此相對(duì)反應(yīng)溫和、操作簡單、二次污染小的混凝脫色工藝脫穎而出[4]。本研究通過大量實(shí)驗(yàn)，篩選出一種對(duì)劣化淬火油有較好效果的混凝劑及其復(fù)配二次混凝劑，并用單因素試驗(yàn)找到混凝的最優(yōu)工況條件，再輔以后期的吸附處理，可以達(dá)到較好的脫色效果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 混凝劑的選擇

目前市場上的混凝劑主要用于污水處理，如無機(jī)鐵鹽、無機(jī)鋁鹽、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、表面活性劑類等[5]，但這些混凝劑在用于劣化淬火油處理時(shí)，往往出現(xiàn)與劣化油難以互溶或乳化等問題，混凝效果并不理想。筆者通過大量實(shí)驗(yàn)篩選后發(fā)現(xiàn)一種脂肪族二胺類化合物1,6-己二胺，它的氨基基團(tuán)可以和劣化油中的氧化基團(tuán)形成氫鍵，同時(shí)通過吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等作用聚集劣化淬火油中的氧化物和雜質(zhì)形成絮體，并進(jìn)一步沉淀脫除[6]。再聯(lián)合其縮聚產(chǎn)物聚酰胺樹脂進(jìn)行復(fù)配二次混凝，可大幅降低劣化油中的雜質(zhì)，顯著提高其吸光度。

1.2 試驗(yàn)方法

取100mL劣化油樣，置于一定溫度的恒溫水浴鍋中，加入一定量的混凝劑（1,6-己二胺），攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，并恒溫75℃沉降8h，冷卻后取沉淀后的上清液再進(jìn)行同樣步驟的二次混凝（混凝劑為聚酰胺樹脂），檢測二次混凝后上清液的吸光度，以吸光度的相對(duì)變化情況反應(yīng)混凝脫色的處理效果。檢測方法為：用石油醚將二次混凝的上清液稀釋一定倍數(shù)，以721可見分光光度計(jì)檢測，波長為560nm，以石油醚為參比[6～8]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 1,6-己二胺一次混凝

2.1.1 混凝劑最佳用量

本研究采用單因素混凝燒杯實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度80℃、攪拌時(shí)間10min，混凝劑投加量（W/V）分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%，測得的吸光度變化如圖1。由圖1可見，混凝脫色效果隨混凝劑用量增加而提升，當(dāng)用量為2%時(shí)吸光度最低，當(dāng)混凝劑用量繼續(xù)增加時(shí)，由于混凝劑上的活性官能團(tuán)會(huì)在同一個(gè)顆粒物表面發(fā)生吸附覆蓋，占據(jù)其全部活性中心，從而使顆粒物間失去吸附架橋的機(jī)會(huì)而出現(xiàn)再穩(wěn)現(xiàn)象[9]，因而降低混凝效果。

圖1 一次混凝劑最佳用量Fig.1 The optimal dosage for the primary coagulation

2.1.2 最佳反應(yīng)溫度

圖2 一次混凝最佳反應(yīng)溫度Fig.2 The optimal reaction temperature for the primary coagulation

最佳反應(yīng)溫度的實(shí)驗(yàn)條件為：攪拌時(shí)間10min、混凝劑加量2%，劣化油分別在55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行絮凝攪拌，沉淀冷卻后稀釋測吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。當(dāng)反應(yīng)溫度低于55℃時(shí)，劣化油黏度大，混凝反應(yīng)不充分，生成的絮體難以繼續(xù)長大、沉降，這一現(xiàn)象隨著反應(yīng)溫度的升高而改善，反應(yīng)溫度在75℃左右時(shí)，混凝脫色效果最好；而反應(yīng)溫度繼續(xù)升高，油樣則因氧化而變黑，混凝效果反而變差。

2.1.3 最佳攪拌時(shí)間

最佳攪拌時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度75℃、混凝劑加量2%，劣化油分別攪拌2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，沉淀冷卻后稀釋測吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可見，攪拌時(shí)間過短，混凝劑不能與劣化油充分接觸，小絮體也難有機(jī)會(huì)相互接觸繼續(xù)長大，混凝效果不佳；當(dāng)攪拌時(shí)間達(dá)到8min時(shí)效果最好，隨著攪拌時(shí)間繼續(xù)增長，已形成的絮體被打碎，混凝效果降低。

圖3 一次混凝最佳攪拌時(shí)間Fig.3 The optimal stirring time for the primary coagulation

2.2 聚酰胺樹脂二次混凝

2.2.1 混凝劑最佳用量

二次混凝最佳投藥量實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度80℃、攪拌時(shí)間8min，一次混凝處理后的劣化油中分別投入2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%（V/V）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%聚酰胺樹脂-乙醇溶液[7]，沉淀冷卻后稀釋測其吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，當(dāng)混凝劑用量為10%時(shí)，混凝效果最佳。

圖4 二次混凝劑最佳用量Fig.4 The optimal dosage for the secondary coagulation

2.2.2 最佳反應(yīng)溫度

圖5 二次混凝最佳反應(yīng)溫度Fig.5 The optimal reaction temperature for the secondary coagulation

二次混凝最佳反應(yīng)溫度的實(shí)驗(yàn)條件為：攪拌時(shí)間8min、混凝劑加量10%，一次混凝處理后的劣化油分別在55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行絮凝攪拌，沉淀冷卻后測吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。由圖5可見，當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃時(shí)，混凝脫色效果最好。

2.2.3 最佳攪拌時(shí)間

二次混凝最佳攪拌時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度80℃、混凝劑加量10%，一次混凝處理后的劣化油分別攪拌2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，沉淀冷卻后測吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。由圖6可見，當(dāng)攪拌時(shí)間為10min時(shí)，混凝脫色效果最好。

圖6 二次混凝最佳攪拌時(shí)間Fig．6 The optimal stirring time for the secondary coagulation

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)1,6-己二胺與聚酰胺樹脂-乙醇溶液復(fù)配二次混凝處理后，劣化淬火油的吸光度大幅下降，其黏度及色度也明顯改善，兩次混凝的最佳反應(yīng)條件為：

（1）一次混凝（1,6-己二胺）：最佳投藥量2%（W/V），反應(yīng)溫度75℃，攪拌時(shí)間8min；

（2）二次混凝（聚酰胺樹脂-乙醇溶液）：最佳投藥量10%（V/V），反應(yīng)溫度80℃，攪拌時(shí)間10min。

在復(fù)配混凝處理后可以輔以吸附脫色處理，如白土吸附、活性炭吸附等，可進(jìn)一步提高劣化淬火油的品質(zhì)，取得較好的再生效果。

［1］ 陳春懷,周敬恩．礦物油淬火劑的環(huán)保問題探討［J］．環(huán)境污染與防治,2002,24（2）:117～119．

［2］ 聶群臻,胡建國．淬火油再生提高淬火工效［J］．江西冶金, 2004,24（4）:18～20．

［3］ 王毓敏,王恒．潤滑材料與潤滑技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005．

［4］ 劉先斌，廖蘭．熱處理油的使用狀況及劣化油的再生處理［J］．金屬熱處理,2010,35（6）:106～108．

［5］ 楊東寧,袁東昆,李全龍．用于水和廢水處理的混凝劑和絮凝劑的研究進(jìn)展［J］．環(huán)境污染與防治,2000,22（5）:26～30．

［6］ 張賢明,焦昭杰．廢潤滑油絮凝脫色試驗(yàn)研究［J］．環(huán)境污染與防治,2007,29（11）:809～811,815．

［7］ 陳世江．廢潤滑油絮凝一吸附再生工藝的研究［D］．西安：長安大學(xué),2010:35～39．

［8］ 奚旦立,孫裕生,劉秀英．環(huán)境監(jiān)測［M］．北京:高等教育出版社, 2003．

［9］ 李理成．混凝體系中水解鋁鹽的再穩(wěn)現(xiàn)象的研究［J］．湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,14（4）:15～19．

Experimental Study on Purifying the Deteriorative Quenching oil by Compound Coagulation Technology

LIU Ming-yuan,WANG Zhong-hua,SHA Yun-ying,XU Jing and XU Dong-mei
（College of Pharmacy,Taizhou Polytechnic College,Taizhou 225300,China）

The deteriorative quenching oil has poor degradability,it will do harm to the environment badly if it is directly discharged,therefore,it needs to be reused after regenerating.The compound coagulation is a mild reaction which is simple operated with less secondary pollution,and it is used for treating the deteriorative quenching oil.The suitable coagulant is selected,and the main influencing factors on coagulation are studied.The results show that the coagulant is HAD and polyamide resin for the primary and secondary respectively.The optimal reaction conditions are listed as follows:the optimal quantity of reagent is 2% （mass fraction）and 10% （volume fraction）;the optimum reaction temperature is 75℃and 80℃;The best stirring time is 8min and10min.The absorbance and viscosity of the deterioration oil declines greatly after the purification.

Compound coagulation;deteriorative quenching oil;purifying;decoloration

X789

A

1001-0017（2017）02-0123-03

2016-11-14

劉明源（1984-），女，安徽滁州人，碩士，講師，主要從事環(huán)境科學(xué)研究。