冷轧乳化液的处理方法_刘红

第23卷第3期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol.23,No.32000年9月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Sep.2000收稿日期:2000-04-05作者简介:刘红(1964-),女,武汉科技大学化工与资源环境学院,讲师.文章编号:1001-4985(2000)03-0247-04冷轧乳化液的处理方法刘红1,幸福堂1,朱晓帆2(1.武汉科技大学,湖北武汉,430081;2.武汉钢铁(集团)公司,湖北武汉,430080)摘要:化学法处理乳化液的关键是破乳,而破乳首先要解决絮凝问题。对一些不成功的破乳方法进行了分析,提出了几种可行方法,并进行了综合比较。关键词:破乳;乳化液;絮凝;处理方法中图分类号:X757文献标识码:A为了消除带钢冷轧产生的变形热,冷轧生产大多以乳化液作润滑、冷却剂。乳化液主要由2%～10%的矿物油或植物油、乳化剂和水组成。武汉钢铁(集团)公司冷轧厂每年排出数万吨乳化液,其含油量在1%～8%之间波动,若不妥善处理,势必对环境造成严重污染,致使水体COD升高,鱼类等水生生物难以生存乃至死亡。自1978年该厂建成投产以来,乳化液的处理一直是该厂的环保难题,所采用的各种破乳工艺均未能使出水达到排放要求。本文分析了各种破乳工艺效果不佳的原因,提出了几种新方法,并对其进行了综合比较。1乳化和破乳油类物质呈现疏水性,且密度小于1,因此若水中无乳化剂,则分散的油珠会由于附聚作用而聚集成大油滴上浮。但在有乳化剂存在时,油、水、乳化剂三者就会形成稳定的乳化液体系。乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种,冷轧乳化液常用的是阴离子型[1]。乳化剂多为表面活性物质,分子结构具有不对称性,一端带有极性基团,这些基团对水分子有很强的亲和力,显示出亲水性;而另一端为非极性基团,显示出疏水性(亲油)。亲水端伸入水中,而亲油端则伸入油中,使油以极微小的胶核微粒均匀分散于水。伸入水的部分成为离子,油水界面上就出现双电层,使油滴带同性电荷而相互排斥,形成乳状液,如图1所示。破乳即破坏乳化油珠界面上的稳定薄膜,使油、水产生分离。图1为表面活性物质所稳定的乳状液2原破乳工艺及改进2.1加酸加热破乳原破乳工艺是原西德设计的,采用加酸加温的方法进行破乳。加盐酸至pH<3,H+的电性中和作用使乳化油界面动电位a降低为零,乳化油达到等电点,油珠微粒间不再排斥,而是互相碰撞、兼并为粗大的油滴。加热亦能破坏乳状液的稳定性,并能降低液相粘度以利油滴上浮。但是在考核试车中,油聚集不到表面,达不到原设计要求。作者认为,其主要原因是,乳化油珠脱稳凝聚后,没有良好的絮凝条件,从而使絮凝效果很差。凝聚是指胶体脱稳,并聚集为微絮粒的过程;而絮凝则指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮凝体的过程,两者合在一起组成破乳过程。根据斯托克斯(Stokes)公式,油珠上浮速度与油珠半径的二次方成正比。因此,若乳化油珠脱稳凝聚(时间极短)后,絮凝速度十分缓慢,则会影响小油珠聚集粗化为大油滴的进程,最终体现为油浮聚不到水面。2.2石灰乳破乳石灰乳中的Ca2+不仅可以压缩双电层,减小乳化油胶粒之间的相互排斥力,而且可与表面活性剂生成不溶于水的金属皂沉淀:2RCOONa+Ca2+→(RCOO)2Ca↓+2Na+2R1-SO3Na+Ca2+→(R1-SO3)2Ca↓+2Na+金属皂的形成使乳化液由O/W型转为W/O型,在转型过程中脱稳,从而达到破乳目的。但是,由于前述同样原因,油水分离效果不理想,且石灰乳的吸附作用使油被吸附在污泥中,影响污泥的脱水处理,使板框压滤机的脱水周期由8h延长到12h。2.3HAF-301及废酸破乳为了让油能快速聚集上浮到水面,该厂用泵将废乳化液输送到50m3间断中和池,先投加浓度为10%的废盐酸250kg,搅拌均匀,此时pH=2.5～3,再投加HAF-301药剂25kg,搅拌10min,静止30min后可见油珠聚集成的大片油上浮到水面,实现了油水分离的目标。上浮油回收,下层清液和酸性废水一起进入二次中和流程(见图2)进行再处理。HAF-301的主要成分是腐植质。腐植质是以多元酸和醌作为芳香核心的多聚物,其中芳香核心上有羧基、酚羟基、羰基、胺基等活性基团,核心之间通多种桥键(如—O—,—CH2—,—CH—,—S—S—,—NH—)连接起来,分子量在104～106之间,呈棕黑色。废盐酸来自酸洗机组,其中含有大量的铁离子,能与乳化剂形成金属皂。经酸和铁离子脱稳破乳后的乳化油在高分子桥键结构的HAF-301作用下,通过吸附、卷带和桥连,使絮凝速度大大加快,见图3。采用该法破乳,含油量单项合格率高,因此它被正式确定为乳化液处理工艺。表1列出了用该表1含油量单项合格率比较处理方法含油量单项合格率/%最高