鋁基材在鍍、涂前需進行表面處理,如印刷用 PS 版、CTP 版鋁版基處理工序如下: 鋁板→堿洗除油→水洗→電解粗化→水洗→陽極氧化→水洗→封孔→水洗→干燥→涂布,由此產(chǎn)生大量的含鋁堿性廢液和含鋁酸性廢液。其中的含鋁酸性廢液成分簡單,在進一步回收處理中不需要凈化即可直接應(yīng)用,而含鋁堿性廢液中成分較為復(fù)雜,原因在于:(1)從鋁基材表面脫除的軋制油、貯存時的污物及乳化劑、分散劑等有機物以極細的水包油液滴均勻分散于廢液中,這些液滴即使用膜分離手段也很難分離〔1, 2〕;(2)軋制油在軋制過程中由于高溫氧化使礦物基礎(chǔ)油氧化為烷基酸、醇、酯及分子質(zhì)量較大的化合物,使廢液顏色變黃甚至更深,為棕色〔3, 4〕,造成廢液凈化處理困難;(3)由于鋁的活潑性,使得鋁基材鋁損失率高達2~12 g/m2,廢液中鋁的質(zhì)量濃度高達50~ 80 g/L〔5, 6〕。因此,在對高鋁堿性廢液進行鋁回收之前,必須對廢液進行除油脫色凈化,而已報道的文獻中都未提出合適的處理方法。
1 試驗部分
1.1 試驗材料
試驗用含鋁廢液取自樂凱華光印刷科技有限公司,主要成分為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉及葡萄糖酸鈉,pH 為12.3,鋁質(zhì)量濃度為52.5 g/L,COD 為 25 000 mg/L。試驗用石灰、硬脂酸、亞硫酸鈉均為工業(yè)級。
1.2 試驗儀器與測試方法
試驗儀器:水循環(huán)真空泵,河南鞏義市裕華儀器公司生產(chǎn)。
測試方法:COD 按GB 11914—1989 的方法進行測定;色度按稀釋倍數(shù)法進行測定,對廢堿液除油后呈透明的溶液進行色度測定。
1.3 試驗方法
將50 mL 含鋁堿性廢液加熱后投入0.1~1.0 g 硬脂酸直至完全溶解,在快速攪拌下將其加入到 1 L 含鋁堿性廢液中,然后在攪拌下加入石灰1.0~ 5.0 g,繼續(xù)攪拌1 h,真空抽濾,對濾液進行COD 和色度測定。
2 結(jié)果與討論
2.1 添加硬脂酸的除油脫色效果
將不同量的硬脂酸熱溶于50 mL 廢堿液后,在快速攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中,真空抽濾,對濾液進行COD 和色度測定,考察添加硬脂酸的除油脫色效果,結(jié)果見表 1。
試驗結(jié)果表明,當硬脂酸加入量過少時,過濾后的濾液仍渾濁,無法進行色度測定。當硬脂酸質(zhì)量達到0.8 g 以上時,濾液變?yōu)榍辶镣该,說明已無油滴。
硬脂酸為長鏈烷基脂肪酸,溶于堿液后呈陰離子表面活性劑。在用堿液除油過程中,鋁基材表面的軋制油被洗滌下來,軋制油的主要成分為基礎(chǔ)油,即長鏈烴類。在含油廢堿液中加入高級脂肪酸表面活性劑后,由于吸附和破乳作用,使烴類油性分子吸附于絮狀的高級脂肪酸鈉表面,從而達到除油的效果。此時雖然除油效果明顯,但色度仍較高,說明硬脂酸對有色物質(zhì)只是部分吸附。
2.2 添加硬脂酸和石灰的協(xié)同除油脫色效果
在50 mL 含鋁堿性廢液中熱溶入0.8 g 硬脂酸,快速攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中,再加入不同量的石灰,繼續(xù)攪拌1 h,真空抽濾,對濾液進行 COD 和色度的測定,考察添加硬脂酸和石灰的協(xié)同除油脫色效果,結(jié)果見表 2。
試驗結(jié)果表明,對含鋁堿性廢液,硬脂酸和石灰具有協(xié)同除油脫色效果。當硬脂酸質(zhì)量為0.8 g,石灰質(zhì)量達到4.0 g 時,處理出水COD 接近穩(wěn)定值,脫色效果也很明顯。
加入石灰后,石灰首先與廢堿液中的碳酸鈉和磷酸鈉反應(yīng):
軋制油氧化后形成高級烷基酸,可與石灰反應(yīng)形成微溶的高級烷基酸鈣:
葡萄糖酸鈉也可與Ca(OH)2 作用形成微溶的葡萄糖酸鈣。
過濾時反應(yīng)生成的不溶物形成致密的濾層,濾層使原來沒被吸附的極細油滴也被截留,這樣不但使廢堿液中的油得到很好的分離,大部分的色素物質(zhì)如烷基酸等也被分離掉。
2.3 廢堿液放置時間對脫色效果的影響
試驗中發(fā)現(xiàn),當廢堿液放置時間較長時,顏色會加深,這是由于廢堿液中的油溶性鋁化合物對軋制油有催化作用,使其更多地被氧化為烷基酸〔3〕,并且在空氣和微生物的作用下,這一過程更為顯著。試驗表明,對剛產(chǎn)生的廢堿液進行處理,當硬脂酸、石灰投加質(zhì)量分別為0.8、4.0 g 時,濾液的色度可減少至 70 度;若將廢堿液在空氣中放置5 d,用同樣的量進行處理,色度上升到160 度。
為此,試驗中對放置時間較長的廢堿液采取加入還原劑的方法延緩這一過程的發(fā)生。對還原劑的選擇,應(yīng)考慮以下幾點:(1)對后續(xù)處理無影響;(2)最好在后續(xù)處理中能被除掉;(3)價廉。據(jù)此選擇亞硫酸鈉作為還原劑,因為亞硫酸鈉在后續(xù)的分離時能與石灰反應(yīng)形成亞硫酸鈣的難溶鹽而被去除。試驗表明,亞硫酸鈉的加入質(zhì)量達到0.1 g 即能達到阻止軋制油進一步氧化的效果。
2.4 對固體廢物的處理
產(chǎn)生的濾餅中的主要成分為無機鹽、有機物。將濾餅涼干后于100 ℃下烘干1 h,再于550 ℃下灼燒 3 h,以減少量為有機物量,可計算出干基濾餅中有機物的質(zhì)量分數(shù)約為8%,可摻入煤中作燃料使用。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
鋁基材堿洗廢液中含有大量的鋁,須回收利用,因此,必須先除掉廢堿液中的油性組分和色素。在 50 mL 廢堿液中熱溶入0.8 g 硬脂酸,攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中,再加入4.0 g 石灰,攪拌1 h,真空抽濾,即可得到基本澄清透明的精制廢堿液。精制的廢堿液中COD 降至480 mg/L,色度降至70 度。產(chǎn)生的廢堿液最好立即處理,若不能馬上處理,應(yīng)在上述廢堿液中加入0.1 g 的亞硫酸鈉,減緩油性物質(zhì)的氧化變色。對產(chǎn)生的濾餅,晾干后可作燃料摻入煤中使用,避免了二次污染。