二次混凝-活性炭吸附輔助再生劣化淬火油的實(shí)驗研究

劉明源，沙赟穎，李 丹，徐冬梅

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

二次混凝-活性炭吸附輔助再生劣化淬火油的實(shí)驗研究

劉明源，沙赟穎，李 丹，徐冬梅

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

淬火油劣化變質(zhì)后排放處理難度大，一般通過再生處理延長使用期。對劣化淬火油進(jìn)行兩次混凝-活性炭吸附輔助再生處理，幫助降低劣化油中的雜質(zhì)，并通過實(shí)驗找到二次混凝-吸附的藥劑配方及其最佳反應(yīng)條件。實(shí)驗得出，二次混凝的最佳工況條件為：最佳投藥量2%和10%，最佳反應(yīng)溫度75℃和80℃，最佳攪拌時間8min和10min；吸附的最佳工況條件為：最佳投藥量10%～14%，最佳反應(yīng)溫度100～110℃；最佳反應(yīng)時間45min。再生處理后，油品的吸光度顯著下降。

混凝；吸附；劣化淬火油；再生

前言

在金屬熱處理中，淬火油是目前使用最多的淬火介質(zhì)，約占淬火介質(zhì)總量的80%[1,2]。目前，市場上的淬火油其主要成分是礦物油，并以礦物油為基礎(chǔ)添加了各種添加劑，如速冷劑、抗氧化劑、光亮劑、抗蝕劑等[3]。礦物油主要是飽和烴，其熱穩(wěn)定性好，但降解性能差，尤其是長期使用后，由于雜質(zhì)的進(jìn)入，熱分解、氧化、聚合等反應(yīng)的發(fā)生[4]，淬火油會出現(xiàn)老化變質(zhì)現(xiàn)象，劣化后的淬火油黏度大、透明度低，末端處理難度極大。為降低其環(huán)境成本與風(fēng)險，除了在使用過程中加強(qiáng)管理外，淬火油在劣化后一般都會采用再生處理的方法延長其使用壽命[5]。本文通過大量實(shí)驗，探討了一種二次混凝-活性炭吸附法復(fù)合的輔助再生劣化淬火油的工藝，實(shí)驗結(jié)果表明，通過該方法處理后的淬火油的色度明顯下降，再生效果顯著。

1 實(shí) 驗

1.1 實(shí)驗材料

混凝劑：1,6-己二胺（一次混凝）、聚酰胺樹脂（二次混凝）；吸附劑：活性白土、大孔樹脂、活性炭粉、活性炭顆粒。

1.2 實(shí)驗方法

取100mL劣化淬火油，置于一定溫度的恒溫水浴鍋中，加入一定量的1,6-己二胺，攪拌反應(yīng)一段時間，并恒溫75℃沉降8h，冷卻后取沉淀后的油樣用聚酰胺樹脂進(jìn)行同樣步驟的二次混凝，用石油醚將二次混凝的上清液稀釋一定倍數(shù)，以石油醚為參比在560nm波長下測定其吸光度，以吸光度的相對變化反應(yīng)混凝的處理效果[6～8]，并獲取混凝的最優(yōu)工況條件。把兩次混凝處理后的油樣在一定溫度下加入吸附劑進(jìn)行攪拌吸附一段時間，恒溫80℃沉降3h，經(jīng)真空抽濾后得到再生脫色油。把該油樣用石油醚稀釋一定倍數(shù)，以石油醚為參比在560nm波長下測定其吸光度，找到吸附處理的最優(yōu)工況。

2 實(shí)驗結(jié)果

2.1 混凝最優(yōu)工況

經(jīng)單因素實(shí)驗，得到兩次混凝再生劣化淬火油的最優(yōu)工況條件如表1所示。

表1 兩次混凝再生劣化淬火油的最優(yōu)工況條件Table 1 The optimal operating conditions for regenerate deteriorative quenching oil by twice coagulation

2.2 吸附劑的選擇

將混凝處理后的油樣分別用活性白土、大孔樹脂、活性炭粉、活性炭顆粒在一定溫度條件下進(jìn)行吸附處理，恒溫沉淀后進(jìn)行真空抽濾，測其吸光度，以找到再生效果最好的吸附劑，實(shí)驗結(jié)果見表2。由表2可見，對該油樣吸附效果最好的是活性炭粉（吸附處理后吸光度最低）。

表2 不同吸附劑再生劣化淬火油的吸光度比較Table 2 The absorbance of regenerated deterioration quenching oil by different adsorbents

2.3 吸附劑最佳用量

在反應(yīng)溫度為90℃，攪拌時間30min的條件下，活性炭的用量對吸附效果的影響見圖1。如圖所示，活性炭用量過少時，吸附劑不足以完全吸附劣化油中的雜質(zhì)，當(dāng)用量達(dá)到10%～14%（質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)）時，吸光度最低，吸附脫色效果較好?；钚蕴坑昧坷^續(xù)增加，真空抽濾的難度和時間增多，且產(chǎn)生的廢渣量變大，再生率和脫色效果都有所下降。

圖1 吸附劑最佳用量Fig.1 The optimal dosage of adsorbent

2.4 吸附最佳反應(yīng)時間

在活性炭用量10%，反應(yīng)溫度90℃的條件下，反應(yīng)時間對吸附效果的影響見圖2。如圖所示，反應(yīng)時間過短時，吸附反應(yīng)進(jìn)行的不充分，未能達(dá)到吸附平衡，當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到45min時，已達(dá)到吸附平衡，吸附脫色效果較好。反應(yīng)時間繼續(xù)延長，脫色效果并無明顯改善，且增加了反應(yīng)成本，因此最佳反應(yīng)時間為45min。

圖2 吸附最佳反應(yīng)時間Fig.2 The optimal adsorption temperature

2.5 吸附最佳反應(yīng)溫度

在活性炭用量10%，攪拌時間45min的條件下，反應(yīng)溫度對吸附效果的影響見圖3。如圖所示，反應(yīng)溫度過低時，由于油樣黏度較大，吸附效果不好，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到100～110℃左右時，吸光度最低，吸附脫色效果較好。反應(yīng)溫度繼續(xù)增加，吸附效果改善并不明顯，由于油品出現(xiàn)氧化，脫色的效果反而下降。

圖3 吸附最佳反應(yīng)溫度Fig.3 The optimal adsorption time

3 結(jié) 論

該二次混凝-吸附復(fù)合工藝的最佳工況條件為：

（1）1,6-己二胺混凝：最佳投藥量2%（質(zhì)量體積比），反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時間8min；

（2）聚酰胺樹脂混凝：最佳投藥量10%（體積分?jǐn)?shù)），反應(yīng)溫度100～110℃，反應(yīng)時間45min；

（3）活性炭粉吸附：最佳投藥量10%～14%（質(zhì)量體積比），反應(yīng)溫度75℃，攪拌時間8min。

經(jīng)該工藝處理后，劣化淬火油的輔助再生脫色效果較好，且具有二次污染小，操作工藝簡單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)[9]。

［1］ 唐在興,薄鑫濤.熱處理油的使用要點(diǎn)［J］.熱處理技術(shù)與裝備, 2012,31（1）:106～108.

［2］ 廖波,肖福仁.熱處理節(jié)能與環(huán)保技術(shù)進(jìn)展［J］.金屬熱處理, 2009,34（1）:1～6.

［3］ 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.

［4］ 金榮植.提高淬火油使用壽命的措施［J］.熱處理技術(shù)與裝備, 2006,27（3）:40～43.

［5］ 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.

［6］ 張賢明,焦昭杰.廢潤滑油絮凝脫色試驗研究［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］ 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.

Experimental Study on Assisted Regeneration of Deteriorative Quench Oil by Twice Coagulation-Activated Carbon Adsorption

LIU Ming-yuan,SHA Yun-ying,LI Dan and XU Dong-mei
（College of Pharmacy,Taizhou Polytechnic College,Taizhou 225300,China）

It is difficult to treat the deteriorative quenching oil,and usually it is regenerated to extend the period of use.The assisted regeneration of the deteriorative quenching oil by twice coagulation-activated carbon adsorbent can help reduce the impurity;and the reagent combination and the optimum reaction conditions are got through the experiment.The optimum operating conditions of twice coagulations are showed as follows:the dosage is 2%and 10%,the reaction temperature is 75 and 80℃,the stirring time is 8 and10min;and the optimum adsorption conditions are showed as follows:the dosage is 10%to 14%,the reaction temperature is 100 to 110℃,the stirring time is 45min.After the regeneration,the absorbance of oil decreases significantly.

Coagulation;adsorption;deteriorative quenching oil;regeneration

X789

B

1001-0017（2017）03-0232-03

2017-01-07

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。