复配混凝工艺净化劣化淬火油实验研究

刘明源，王中华，沙赟颖，徐 静，徐冬梅

（泰州职业技术学院，药学院 江苏 泰州 225300）

复配混凝工艺净化劣化淬火油实验研究

刘明源，王中华，沙赟颖，徐 静，徐冬梅

（泰州职业技术学院，药学院 江苏 泰州 225300）

劣化淬火油降解性差，直接排放对环境危害较大，需再生处理后循环使用。采用相对反应温和、操作简单、二次污染小的混凝脱色工艺，对劣化淬火油进行复配二次混凝处理，筛选出适合的混凝剂，并对混凝的主要影响因素进了实验研究。实验得出，混凝剂复配为1,6-己二胺（一次混凝）与聚酰胺树脂（二次混凝），两次混凝的最佳反应条件分别为：最佳投药量2%（W/V）和10%（V/V）；最佳反应温度75℃和80℃；最佳搅拌时间8min和10min。经净化后的劣化油，其吸光度、黏度显著降低。

复配混凝；劣化淬火油；净化；脱色

前言

作为淬火加工中常用的快速冷却介质，淬火油降解性很差，污染后直接排放对环境的潜在威胁很大，一般是通过加强介质管理延长服役寿命，以及对废弃淬火油进行再生处理等方式缓解其环境污染问题[1]。因此淬火油使用时间往往较长，有些甚至循环使用20年而未进行彻底更新[2]。而淬火油的再生方法根据其劣化程度不同以物理处理和化学处理为主[3]，如传统的酸化-白土-过滤方法，但该工艺二次污染比较严重，因此相对反应温和、操作简单、二次污染小的混凝脱色工艺脱颖而出[4]。本研究通过大量实验，筛选出一种对劣化淬火油有较好效果的混凝剂及其复配二次混凝剂，并用单因素试验找到混凝的最优工况条件，再辅以后期的吸附处理，可以达到较好的脱色效果。

1 实验方法

1.1 混凝剂的选择

目前市场上的混凝剂主要用于污水处理，如无机铁盐、无机铝盐、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、表面活性剂类等[5]，但这些混凝剂在用于劣化淬火油处理时，往往出现与劣化油难以互溶或乳化等问题，混凝效果并不理想。笔者通过大量实验筛选后发现一种脂肪族二胺类化合物1,6-己二胺，它的氨基基团可以和劣化油中的氧化基团形成氢键，同时通过吸附架桥、沉淀物网捕等作用聚集劣化淬火油中的氧化物和杂质形成絮体，并进一步沉淀脱除[6]。再联合其缩聚产物聚酰胺树脂进行复配二次混凝，可大幅降低劣化油中的杂质，显著提高其吸光度。

1.2 试验方法

取100mL劣化油样，置于一定温度的恒温水浴锅中，加入一定量的混凝剂（1,6-己二胺），搅拌反应一段时间，并恒温75℃沉降8h，冷却后取沉淀后的上清液再进行同样步骤的二次混凝（混凝剂为聚酰胺树脂），检测二次混凝后上清液的吸光度，以吸光度的相对变化情况反应混凝脱色的处理效果。检测方法为：用石油醚将二次混凝的上清液稀释一定倍数，以721可见分光光度计检测，波长为560nm，以石油醚为参比[6～8]。

2 实验结果

2.1 1,6-己二胺一次混凝

2.1.1 混凝剂最佳用量

本研究采用单因素混凝烧杯实验，实验条件为：反应温度80℃、搅拌时间10min，混凝剂投加量（W/V）分别为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%，测得的吸光度变化如图1。由图1可见，混凝脱色效果随混凝剂用量增加而提升，当用量为2%时吸光度最低，当混凝剂用量继续增加时，由于混凝剂上的活性官能团会在同一个颗粒物表面发生吸附覆盖，占据其全部活性中心，从而使颗粒物间失去吸附架桥的机会而出现再稳现象[9]，因而降低混凝效果。

图1 一次混凝剂最佳用量Fig.1 The optimal dosage for the primary coagulation

2.1.2 最佳反应温度

图2 一次混凝最佳反应温度Fig.2 The optimal reaction temperature for the primary coagulation

最佳反应温度的实验条件为：搅拌时间10min、混凝剂加量2%，劣化油分别在55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃的反应温度下进行絮凝搅拌，沉淀冷却后稀释测吸光度，实验结果如图2所示。当反应温度低于55℃时，劣化油黏度大，混凝反应不充分，生成的絮体难以继续长大、沉降，这一现象随着反应温度的升高而改善，反应温度在75℃左右时，混凝脱色效果最好；而反应温度继续升高，油样则因氧化而变黑，混凝效果反而变差。

2.1.3 最佳搅拌时间

最佳搅拌时间的实验条件为：反应温度75℃、混凝剂加量2%，劣化油分别搅拌2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，沉淀冷却后稀释测吸光度，实验结果如图3所示。由图3可见，搅拌时间过短，混凝剂不能与劣化油充分接触，小絮体也难有机会相互接触继续长大，混凝效果不佳；当搅拌时间达到8min时效果最好，随着搅拌时间继续增长，已形成的絮体被打碎，混凝效果降低。

图3 一次混凝最佳搅拌时间Fig.3 The optimal stirring time for the primary coagulation

2.2 聚酰胺树脂二次混凝

2.2.1 混凝剂最佳用量

二次混凝最佳投药量实验条件为：反应温度80℃、搅拌时间8min，一次混凝处理后的劣化油中分别投入2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%（V/V）的质量分数为25%聚酰胺树脂-乙醇溶液[7]，沉淀冷却后稀释测其吸光度，实验结果如图4所示。由图4可见，当混凝剂用量为10%时，混凝效果最佳。

图4 二次混凝剂最佳用量Fig.4 The optimal dosage for the secondary coagulation

2.2.2 最佳反应温度

图5 二次混凝最佳反应温度Fig.5 The optimal reaction temperature for the secondary coagulation

二次混凝最佳反应温度的实验条件为：搅拌时间8min、混凝剂加量10%，一次混凝处理后的劣化油分别在55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃的反应温度下进行絮凝搅拌，沉淀冷却后测吸光度，实验结果如图5所示。由图5可见，当反应温度为80℃时，混凝脱色效果最好。

2.2.3 最佳搅拌时间

二次混凝最佳搅拌时间的实验条件为：反应温度80℃、混凝剂加量10%，一次混凝处理后的劣化油分别搅拌2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min，沉淀冷却后测吸光度，实验结果如图6所示。由图6可见，当搅拌时间为10min时，混凝脱色效果最好。

图6 二次混凝最佳搅拌时间Fig．6 The optimal stirring time for the secondary coagulation

3 结论

实验表明，经1,6-己二胺与聚酰胺树脂-乙醇溶液复配二次混凝处理后，劣化淬火油的吸光度大幅下降，其黏度及色度也明显改善，两次混凝的最佳反应条件为：

（1）一次混凝（1,6-己二胺）：最佳投药量2%（W/V），反应温度75℃，搅拌时间8min；

（2）二次混凝（聚酰胺树脂-乙醇溶液）：最佳投药量10%（V/V），反应温度80℃，搅拌时间10min。

在复配混凝处理后可以辅以吸附脱色处理，如白土吸附、活性炭吸附等，可进一步提高劣化淬火油的品质，取得较好的再生效果。

［1］ 陈春怀,周敬恩．矿物油淬火剂的环保问题探讨［J］．环境污染与防治,2002,24（2）:117～119．

［2］ 聂群臻,胡建国．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．润滑材料与润滑技术［M］．北京:化学工业出版社, 2005．

［4］ 刘先斌，廖兰．热处理油的使用状况及劣化油的再生处理［J］．金属热处理,2010,35（6）:106～108．

［5］ 杨东宁,袁东昆,李全龙．用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展［J］．环境污染与防治,2000,22（5）:26～30．

［6］ 张贤明,焦昭杰．废润滑油絮凝脱色试验研究［J］．环境污染与防治,2007,29（11）:809～811,815．

［7］ 陈世江．废润滑油絮凝一吸附再生工艺的研究［D］．西安：长安大学,2010:35～39．

［8］ 奚旦立,孙裕生,刘秀英．环境监测［M］．北京:高等教育出版社, 2003．

［9］ 李理成．混凝体系中水解铝盐的再稳现象的研究［J］．湖南环境生物职业技术学院学报,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

刘明源（1984-），女，安徽滁州人，硕士，讲师，主要从事环境科学研究。