乳化液通常是一種含礦物油的半合成加工液產(chǎn)品,廣泛用于金屬切削、磨加工過程中。其具有良好的冷卻性、清洗性以及一定的潤(rùn)滑性、防銹性,是目前機(jī)械行業(yè)中使用最為廣泛的一種金屬切削液。使用過的廢乳化液中含有大量的礦物油料、乳化劑和亞硝酸鹽,成分復(fù)雜,COD等污染物濃度極高。如直接排放,會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。本文通過試驗(yàn),采用氯化鈣破乳。
電解質(zhì)氯化鈣破乳機(jī)理主要有以下幾點(diǎn):
(1)CaCl2投入乳化液廢水中離解成為正、負(fù)離子,發(fā)生強(qiáng)烈的水化作用即爭(zhēng)水作用,使乳化液中的自由水分子減少,對(duì)油珠產(chǎn)生脫水作用,從而破壞了乳化液油珠的水化層。
(2)向陰離子表面活性劑所穩(wěn)定的乳化液廢水中投加CaCl2后,水中的離子濃度增加,由于濃差擴(kuò)散和靜電斥力,使擴(kuò)散層的厚度減少,Ca2+壓縮雙電層,降低ζ電位,減小乳化油膠粒之間的相互排斥力,在范德華力作用下有可能碰撞合并成為分散油。
(3)Ca2+可與表面活性劑生成不溶于水的金屬皂沉淀:
金屬皂的形成使乳化液由O/W型轉(zhuǎn)化為W/O型,在轉(zhuǎn)型中脫穩(wěn),從而達(dá)到破乳目的。
1、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備
1.1 主要藥品和儀器
試驗(yàn)藥品:氯化鈣,無水(CaCl2,分析純);氫氧化鈉(NaOH),PAC(5%);PAM(0.3%);pH測(cè)試儀;硫化汞(HgS);重鉻酸鉀(K2CrO4);硫酸(H2SO4,分析純);硫酸銀(Ag2SO4);硫酸亞鐵銨(六水)((NH4)2Fe(SO4)2•6H2O)。
試驗(yàn)儀器:電子天平、攪拌器、萬用電熱器。
1.2 乳化液廢水
試驗(yàn)所需的乳化液廢水來自浙江臺(tái)州某機(jī)械加工廠(以下簡(jiǎn)稱“該機(jī)械廠”),水質(zhì)見表1。
1.3試驗(yàn)水樣的配制
機(jī)械行業(yè)產(chǎn)生的乳化液廢水的COD值,一般認(rèn)為在10000~20000mg/L。該機(jī)械廠的乳化液廢水水質(zhì)見表2。
試驗(yàn)主要考察三個(gè)因素:A氯化鈣量,BpH值,C反應(yīng)時(shí)間。每個(gè)因素取三個(gè)水平:A氯化鈣量為0.16g、0.20g、0.27g;BpH值為8、10、12;C反應(yīng)時(shí)間為5min、10min、20min,得到表3。
根據(jù)表3的試驗(yàn)因素和水平,用正交設(shè)計(jì)原理,安排試驗(yàn)如表4所示。
2、廢水處理測(cè)試
2.1 測(cè)定方法與過程
取50mL20倍稀釋液于小燒杯中,用氫氧化鈉固體調(diào)pH值至一定堿度,再加入一定量氯化鈣攪拌一定時(shí)間,然后滴加1mlPAC溶液,再加入0.5mlPAM溶液至有較大礬花出現(xiàn),靜置,使溶液澄清透明,然后采用重鉻酸鉀法測(cè)CODCr去除率。
2.2 結(jié)果與討論
2.2.1 數(shù)據(jù)分析與處理
CODCr的去除效果如表5所示。
在表6中K1、K2、K3為表4對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果,據(jù)此做極差R和各因素的趨勢(shì)圖。如圖3所示。
2.2.2 結(jié)果與討論
(1)表6中的極差R反應(yīng)了該因素對(duì)CODCr處理結(jié)果的影響力的大小,據(jù)此可得各因素對(duì)CODCr處理結(jié)果的影響力的大小為:反應(yīng)時(shí)間>氯化鈣量>pH值。
(2)本試驗(yàn)改變的因素是氯化鈣的用量、時(shí)間、pH值。為排除PAC與PAM的用量不同對(duì)試驗(yàn)的最終CODCr的影響,采用相同的投加量。因加入PAC與PAM造成的體積變化而造成的CODCr的變化較小,此處不計(jì)。
根據(jù)以上分析,使用0.20g氯化鈣處理50mL的20倍稀釋液,反應(yīng)時(shí)間為20min,pH值為10,CODCr去除率可達(dá)77.5%。
3、結(jié)論
(1)本論文先確立了以氯化鈣量、時(shí)間、pH值為因素的試驗(yàn)方案。每個(gè)因素取三個(gè)水平:A氯化鈣量為0.16g、0.20g、0.27g;BPH值為8、10、12;C反應(yīng)時(shí)間為5min、10min、20min。通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到九組方案。據(jù)此改變氯化鈣的使用量、時(shí)間、pH值來對(duì)該乳化液進(jìn)行破乳處理并檢測(cè)CODCr值,根據(jù)去除率與是否澄清得到最佳的參數(shù):4使用0.20g氯化鈣處理50mL的20倍稀釋液,反應(yīng)時(shí)間為20min,pH值為10。
(2)用這個(gè)試驗(yàn)方案得到的最佳氯化鈣使用量來處理某機(jī)械加工廠的乳化液廢水,CODCr去除率可達(dá)77.5%,處理該廠的乳化液廢水效果較好。(來源:臺(tái)州市天弘環(huán)?萍加邢薰荆