解析乳化液废液的工艺、特性以及来源和危害

一、乳化液废液的来源及危害

1、主要来源

金属及其合金材料在加工成各种机械零部件过程中都需要使用各种润滑剂。无屑成型过程使用的润滑剂叫金属成型润滑剂，有屑成型过程使用的润滑剂称为切削润滑剂。金属加工润滑剂分为油基型和水基型2大类。油基型润滑剂是以矿物油、动植物油或2者的混合物为主加入各种添加剂形成的。水基型润滑剂包括可溶性油、半合成液和合成液3种。可溶性油(又称乳化液)是由矿物油(或植物油)、水、乳化剂、添加剂组成的乳状液。其废液处理比较困难，常造成许多问题。本文提及的乳化液实际指的就是可溶性油(乳化液、半合成液和合成液)。产废的主要行业是机加工行业，涉及的行业包括机电、机加、泵业、汽车加工、冶金、锻造、和铸造。

2、主要有害成分及危害性

金属加工过程中使用的乳状液形成的润滑剂(可溶性油)主要成分包括油、乳化剂和添加剂。切削液以水为主体，但产生的废液中含有废皂液、乳化油／水、烃／水混合物、乳化液(膏)、切削剂、冷却剂、润滑剂、拔丝剂等有害物，而且在使用过程中由于细菌作用会发生腐败，所以它的毒性和污染性大大增加。不同润滑剂乳状液情况差异很大，一般属于含有机物和油多、COD值和BOD值均大的废水而且废水中含有金属屑、砂粒等多种污垢，会严重污染水源。因此，切削废液贮存与处置不当，将严重威胁市民的身体健康，影响城市形象和环境。

二、破乳技术简介

在多数情况下，人们希望制备的乳状液保持稳定，但有时却希望乳状液不稳定，能够破乳而使油水分离。常用的破乳方法可分为物理机械法、物理化学法和电力作用法3类。

(1)电沉降法：主要用于w／O型乳状液，在电场作用下，使作为内相的水珠聚结。

(2)超声波法：超声波是常用的一种形成乳状液时的搅拌手段，但当其强度不大时又可以发生破乳。

(3)加热法：加热提高温度，增加分子的热运动有利于液珠的聚结，外相粘度降低，从而降低了乳状液的稳定性，容易破乳。

(4)强制过滤法：是让乳状液通过过滤板，利用滤板将乳液珠滴的界面膜刺破使其内相聚结而破乳的方法。这种方法可用于含油洗涤废水的处理。

(5)静置上浮或沉降分离法：乳状液在静置过程中由于分散相和连续相相对密度不同，o／W型乳状液中的分散相通常发生上浮，而w／o型乳状液中的分散相珠滴有沉降的倾向。直径10um的油滴在水中上浮的速度大约2cnl／，h，因此长时间静置可以达到使油在水中上浮分离的目的。乳状液中油滴越大使用静置的方法分离越容易。

(6)离心分离法：离心分离法比单纯利用重力作用的静置法使乳状液内、外相分离要快得多。用离心方法可把较大的油滴分离，但要把细小的油滴全部分离则还不够经济。

(7)加压空气上浮法：是向装有o／W型乳状液的容器中鼓入加压的空气泡，使分散油滴吸附在微小的空气泡上，利用气泡的上浮把油滴从乳状液中分离出来。这种方法被广泛用于含油废水的处理。

(8)降低粘度法：一般提高乳状液外相粘度有利乳状液保持稳定，相反设法降低乳状液外相粘度则有利于破乳。

三、常用工艺

目前国内常用的乳化液处理工艺有：

(1)物化+生化。该法适用于乳化液浓度低，水量大的场所。优点是运行费用低，出水效果好；缺点是一次投资较高，运行管理相对复杂，对操作人员要求高。

(2)物化+吸附。该法适用于大多数乳化液。优点是适用性强，操作简便；缺点是活性炭滤料在吸附饱和后需更换，导致运行成本增加。

(3)物化+膜过滤装置。该法是目前国内新兴的一种工艺，适用于大部分乳化液。优点是出水水质好，管理简便；缺点是一次性投资大，浓缩液与反洗水难处理，膜孔易堵塞。

乳化液的稳定性

乳化液的稳定性与制备过程中的原料特性、操作特性及机械特性有关。原料特性包括原料的种类、原料的软水性、原料的加料次序。操作特性包括添加和混合原料的方法、乳化温度、乳化时间。机械特性包括乳化装置的种类、装置的搅拌速度、搅拌旋转叶片的形状与直径等。

1.原料特性

合适的乳化剂溶液配比是形成稳定预乳化液的前提。

单体应该是逐渐或分批加入正在搅拌的乳化剂溶液中的，如一次性加入则会造成局部单体液滴浓度过大，不能形成稳定体系。

各种单体的加入次序一般是不可逆的，其原则是按软水性的强弱次序加入。

2.操作特性

预乳化过程中体系温度一般在10℃以上，温度过低时虽形成的预乳化液相对更加稳定，但所需乳化时间较长。

单体添加结束后，应再乳化一段时间（一般为30分钟）后使用。而工业生产时，为节省能源，应根据预乳化液的稳定性适当调整乳化时间，一旦达到要求即刻停止搅拌。

3.机械特性

预乳化操作一般用专用的乳化机进行搅拌，它的搅拌旋转叶片形状与直径是符合预乳化要求的。在实验室内条件不允许时也可用普通搅拌分散机代替，但使用者需要有较强的实践经验。

预乳化时的搅拌在刚开始时应该缓慢提速，因为界面张力梯度对预乳化液的形成很重要，也是乳化剂的重要作用之一，如果乳化剂形成的膜以较低速度被拉伸，则液滴形成比较容易；而乳化机预乳化的最高搅拌速度也不宜过高，因为单体分散过细，其表面自由能高，造成体系不稳定，且容易产生泡沫，影响聚合反应。

乳化液的维护管理有两个方面，一是防止外界污染物的混人和及时清除，另一个是保持水溶性工作液的性能稳定：如浓度、防锈性、pH值、抗菌能力等。虽然一般切削液产品都具有一定的抗菌能力，但某些成分由于就是细菌和微生物的养分，所以在抗菌能力不足的情况下，切削液的使用寿命是有限的。各种杂物往往是切削液腐败的根源。例如：烟头，茶水，棉纱等杂物随意丢弃于水盆内，污染了切削液，成为了细菌和微生物生长和繁殖的载体和养分，所以必须严格控制不让外界异物混人，一旦混人须立即清理。

在基本无外界异物混人的情况下，污染切削液的物质主要是金属粉末和砂砾细粉、飘浮油和游离水、微生物和繁殖物等等。

飘浮油是指机床传动和液压系统用油因机床密封不严漏人切削液系统的油。飘浮油的危害是使切削液系统的某些材料膨胀变形，干扰了乳化液的乳化平衡，使乳化液失去稳定性。而且飘浮油常浮于乳液油表层，阻挡了乳化液和空气的接触，导致乳化液缺氧，使厌氧菌快速繁殖，加速乳化液的腐败变质。