化學(xué)除油的原理.doc

化學(xué)除油原理及除油廢水的處理學(xué)習(xí)文件編制單位：張運(yùn)虎2011年8月化學(xué)除油原理及除油廢水的處理學(xué)習(xí)文件目 錄化學(xué)除油原理11概述12污垢種類(lèi)及其吸附性23除油原理33.1皂化作用33.2乳化作用34除油廢水的處理技術(shù)54.1含油廢水的來(lái)源54.2油的狀態(tài)54.3含油廢水對(duì)環(huán)境的危害6張運(yùn)虎編制I1 概述金屬材料經(jīng)庫(kù)存防銹和各種加工過(guò)程，表面會(huì)粘附防銹油(脂)、潤(rùn)滑油(脂)、拉延油、切屑油、拋光膏等油污，金屬屑、磨粒和灰塵等固體污垢及汗液和水溶性電解質(zhì)。在涂漆之前，必須將其徹底除去，保證涂層有良好的附著力和防護(hù)性能。金屬表面的污垢，通常采用溶劑清洗、乳液清洗及水基清洗劑清洗。前兩者主要用于重油污表面的清洗，而作為金屬表面處理的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，主要是采用水基脫脂劑來(lái)除油。這類(lèi)清洗劑以表面活性劑為基礎(chǔ)，輔助以堿性物質(zhì)和其它助劑配制而成。由于表面活性劑在清洗過(guò)程中起主導(dǎo)作用，必須對(duì)它的有關(guān)特性和作用有所了解?；瘜W(xué)除油是利用熱堿溶液對(duì)油脂的皂化和乳化作用，將零件表面油污除去的過(guò)程。堿性溶液包括兩部分：一部分是堿性物質(zhì)，如氫氧化鈉、碳酸鈉等；另一部分是硅酸鈉、乳化劑等表面活性物質(zhì)。堿性物質(zhì)的皂化作用除去可皂化油，表面活性劑的乳化作用除去不可皂化油?；瘜W(xué)除油具有工藝簡(jiǎn)單、操作容易、成本低廉、除油液無(wú)毒、不易燃等特點(diǎn)。但是常用的堿性化學(xué)除油工藝其乳化能力較弱，因此當(dāng)零件表面油污中主要是礦物油時(shí)，或零件表面附有過(guò)多的黃油、涂料乃至膠質(zhì)物質(zhì)時(shí)，在化學(xué)除油之前先用機(jī)械方法或有機(jī)溶劑除去，這一工序不可疏忽在生產(chǎn)上化學(xué)除油主要用于預(yù)除油，然后再進(jìn)行電化學(xué)除油將油脂徹底除盡。2 污垢種類(lèi)及其吸附性污垢根據(jù)它在水中溶解性和吸附性可分成四種。 水溶性的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物，像無(wú)機(jī)鹽、汗液等。 水不溶性無(wú)機(jī)物，像灰塵、氧化物、氧化鋁、二硫化鉬 和石墨等固體潤(rùn)滑或磨光添加劑、磨粒及碳質(zhì)吸附物，一般 稱(chēng)之 固體污垢。 水不溶的非極性有機(jī)物，像潤(rùn)滑油、凡士林、輕防銹油蠟等。 水不溶的極性有機(jī)物，像動(dòng)植物油脂、脂肪酸皂、重防銹油等。按污垢形態(tài)分：有固態(tài)污垢和液態(tài)污垢二類(lèi)。蠟和脂類(lèi)固體或半固態(tài)污垢，需要高溫熔化才能除掉；碳質(zhì)等微細(xì)顆粒聚集體的固體污垢，需要借助噴洗時(shí)的噴射作用力和添加專(zhuān)用助洗劑來(lái)清洗。液體污垢隨著粘度升高，油污的流動(dòng)性變?nèi)?，清洗也變得更困難，在除油前用熱水預(yù)噴洗一下，有利于油污的洗凈。污垢在金屬表面的吸附，主要由化學(xué)吸附和物理吸附所致。具有反應(yīng)性基團(tuán)的極性污垢，在金屬表面產(chǎn)生化學(xué)吸附。這種粘附作用很強(qiáng)，污垢難除去。例如，金屬涂防銹油并長(zhǎng)期存放時(shí)，受光、熱等環(huán)境因素影響，油品氧化在金屬表面形成樹(shù)脂狀化學(xué)吸附膜，必須靠強(qiáng)堿的皂化作用并輔助強(qiáng)的機(jī)械作用力才能洗凈。非極性的液態(tài)污垢，一般產(chǎn)生弱的物理附著，較容易除去。極性液態(tài)污垢由于偶極作用力產(chǎn)生較強(qiáng)的物理附著，單靠清洗劑也難除去，需借助機(jī)械噴射力來(lái)清洗。3 除油原理3.1 皂化作用皂化反應(yīng)是皂化油與除油液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成肥皂和甘油的過(guò)程。當(dāng)把帶有油污的制品放入堿性除油溶液時(shí)，由于發(fā)生上述皂化反應(yīng)而使油污除去。一般動(dòng)植物油的成分可用通式(RCOO)3C3H5表示，其中R為高級(jí)脂肪酸烴基，含l722個(gè)碳原子。油脂在熱堿液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：若R=17，即為硬脂酸鈉(肥皂)，硬脂酸鈉能溶于水，是一種表面活性劑，對(duì)油脂溶解起促進(jìn)作用。3.2 乳化作用礦物油或其他不可皂化油是不能用堿皂化的，但它們?cè)诒砻婊钚詣┑淖饔孟履鼙蝗榛纬扇闈嵋憾?。乳化是使兩種互不相溶液體中的一種呈極細(xì)小的液滴分散在另一種液體中形成乳濁液的過(guò)程，具有乳化作用的表面活性物質(zhì)稱(chēng)為乳化劑。在化學(xué)除油中可采用陰離子型或非離子型表面活性劑，如硅酸鈉、硬脂酸鈉、OP乳化劑等。在除油過(guò)程中，首先是乳化劑吸附在油與溶液的分界面上，其中親油基與零件表面的油發(fā)生親和作用；而親水基則與除油水溶液親和。在乳化劑的作用下，油污對(duì)零件表面的附著力逐漸減弱，在流體動(dòng)力因素共同作用下，油污逐漸從金屬零件表面脫離，而呈細(xì)小的液滴分散在除油液中，變成乳濁液，達(dá)到除去零件表面油污的作用。加熱和攪拌除油溶液都會(huì)加速油污進(jìn)入溶液，因而可加大除油的速度，提高除油的效果，故在化學(xué)除油時(shí)，一般采用較高的溫度和攪拌措施，也可用超聲波來(lái)加速除油過(guò)程。金屬表面污垢極大部分是非極性的液態(tài)輕污垢。這類(lèi)污垢一般采用中性或弱堿性的清洗劑除油。這類(lèi)清洗劑的主要物質(zhì)是表面活性劑。它的清洗過(guò)程是以表面活性劑的表面活性為主導(dǎo)作用，是表面活性劑的潤(rùn)濕與滲透作用、乳化作用、分散作用和增溶作用的綜合體現(xiàn)。它的這種去污過(guò)程分為二個(gè)階段。首先，清洗液借助表面活性劑對(duì)金屬的潤(rùn)濕、滲透作用，穿過(guò)油污層到達(dá)金屬表面，在那兒作定向吸附，并向油污金屬界面不斷滲入，使油污被從金屬表面剝離。這一過(guò)程稱(chēng)之卷離。如果把均勻涂布油膜的金屬浸入清洗劑中，首先我們可以看到油膜呈網(wǎng)狀撕裂，進(jìn)而分裂成細(xì)小碎片而脫離金屬表面。在卷離以后，被分裂的細(xì)小油污，被膠束增溶、乳化及分散進(jìn)入溶液中。清洗過(guò)程示意圖如下圖：4 除油廢水的處理技術(shù)4.1 含油廢水的來(lái)源含油廢水的來(lái)源非常廣泛。除了石油開(kāi)采及加工工業(yè)排出大量含油廢水外，還有固體燃料熱加工、紡織工業(yè)中的洗毛廢水、輕工業(yè)中的制革廢水、鐵路及交通運(yùn)輸業(yè)、屠宰及食品加工以及機(jī)械工業(yè)中車(chē)削工藝中的乳化液等。其中石油工業(yè)及固體燃料熱加工工業(yè)排出的含油廢水為其主要來(lái)源。石油工業(yè)含油廢水主要來(lái)自石油開(kāi)采、石油煉制及石油化工等過(guò)程。石油開(kāi)采過(guò)程中的廢水主要來(lái)自帶水原油的分離水、鉆井提鉆時(shí)的設(shè)備沖洗水、井場(chǎng)及油罐區(qū)的地面降水等。石油煉制、石油化工含油廢水主要來(lái)自生產(chǎn)裝置的油水分離過(guò)程以及油品、設(shè)備的洗滌、沖洗過(guò)程。固體燃料熱加工工業(yè)排出的焦化含油廢水，主要來(lái)自焦?fàn)t氣的冷凝水、洗煤氣水和各種貯罐的排水等。4.2 油的狀態(tài)含油廢水中的油類(lèi)污染物，其比重一般都小于1，但焦化廠或煤氣發(fā)生站排出的重質(zhì)焦油的比重可高達(dá)1.1。油通常有三種狀態(tài)： 呈懸浮狀態(tài)的可浮油 如把含油廢水放在桶中靜沉，有些油滴就會(huì)慢慢浮升到水面上，這些油滴的粒徑較大，可以依靠油水比重差而從水中分離出來(lái)，對(duì)于石油煉廠廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油量的6080左右。 呈乳化狀態(tài)的乳化油 這些非常細(xì)小的油滴，即使靜沉幾小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，仍然懸浮在水中。這種狀態(tài)的油滴不能用靜沉法從廢水中分離出來(lái)，這是由于乳化油油滴表面上有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并。如果能消除乳化劑的作用，乳化油即可轉(zhuǎn)化為可浮油，這叫破乳。乳化油經(jīng)過(guò)破乳之后，就能用沉淀法來(lái)分離。 呈溶解狀態(tài)的溶解油，油品在水中的溶解度非常低，通常只有幾個(gè)毫克每升。4.3 含油廢水對(duì)環(huán)境的危害油污染的危害主要表現(xiàn)在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、植物、土壤、水體的嚴(yán)重影響。油田含油廢水浸入土壤孔隙間形成油膜，產(chǎn)生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，甚至使農(nóng)作物枯死。為此，我國(guó)在1985年頒布的“B50841985”農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，在一、二類(lèi)灌區(qū)對(duì)水質(zhì)的要求，石油類(lèi)含量均不得大于10mgL。含油廢水(特別是可浮油)排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，阻礙