乳化液

　　乳化液分为油基和水基2种，目前多数企业2种混合使用。乳化液具有良好的冷却性、清洗性以及一定的润滑性、防锈性，是目前机械行业中使用Z为广泛的一种金属切削液。使用过的废乳化液中含有大量的矿物油料、乳化剂和亚硝酸盐，成分复杂，COD等污染物浓度极高。

乳化液的功能

　　乳化液的主要功能有冷却、润滑、防锈等，不同的化学性能对其功能都有一定的影响。

　　乳化液冷却功能主要是冷却轧件和轧辊，减少轧件变形，提高板形精度，延长轧辊寿命，进而能提高轧制速度和压下量，提高生产率。水基的合成乳化液冷却性能相对较好，但如受杂油、污垢污染或有油乳析出，会降低冷却性能。

　　冷却性能还和乳化液系统的设计，如乳化液流量、喷射方式和系统容积等有关。现有的乳化液中均加有各种润滑添加剂，如脂肪酸油、酸胺酷、聚合物等，它们可起到轧制润滑的作用，能有效降低轧辊和轧件之间的摩擦，提高产品精度和表面光洁度，延长轧辊寿命。

　　乳化液的防锈功能主要来自配方中的有机胺盐或无机盐类防锈添加剂及钝化剂，它对轧件的防锈保护仅为工序间的防锈，一般为一周左右，并视环境温度和湿度而不同，此外也防止轧机的锈蚀。

　　乳化液有一个Z低防锈粘度，它视产品而异，一般约4环。如乳化液中的Cl^-含量较高，则Cl^-会穿透金属表面钝化膜，造成轧件点蚀，此时应设法降低其含量。

乳化液性能参数

　　1、乳化液油膜强度

　　在乳化液的承载方面，油膜的强度是一个非常关键的参数，它同时也会受到滑动速度、润滑油的粘度和吸附膜强度的影响。润滑油层在轧制变形区能够更好地实现轧件变形压力。在金属表面，如果润滑油形成的吸附膜具有非常大的抗压能力，那么轧辊和轧件之间的接触就能够被这层吸附膜很好的组织，润滑状态就会保持到非常好的状态。乳化液的性质对油膜的强度起到决定性的作用。

　　2、乳化液浓度

　　在具体的使用过程中，乳化液的浓度是非常关键的参数，适中值会依据不同的品种规格变化。如果乳化液的浓度较高，那么离水展和油膜都会相应增加，导致润滑过度，轧辊和轧件之间过度的打滑会出现划伤现象，影响板形。相反，如果乳化液的浓度较低，那么离水展和油膜都会相应减少，导致润滑不足，轧辊和轧件之间润滑不足会产生过热，影响轧机运转。

　　3、乳化液稳定性

　　对于乳化液被乳化后的相对稳定性进行划分，可以分为三类，分别为稳态、非稳态和半稳态乳化液，在唐钢的乳化液系统中，半稳态乳化液是系统使用的。

　　这种乳化液以矿物油、合成侄和精炼的脂肪油作为基油，然后加入了相应的添加剂。在50到60度的时候，油才能在水中进行很好调配，成为乳化液。半稳态乳化液的颗粒大小为1～10μm，需要对其进行不停的搅拌，这样才能更好地维持应有温度，防止乳化液中基油的折出。

　　4、乳化液PH值

　　乳化液在配出出来之后，PH值是呈现微碱性的。由于吸入二氧化碳，使用中的乳化液PH值会逐渐降低，因此需要对PH值进行控制。这样就是为了更好地阻止细菌的生成，防止对轧制所使用的管道和设备等形成腐蚀，进而对具体的轧制稳定性造成影响。

乳化液的添加剂

　　1、乳化液中的油性剂

　　分子结构中同时具有极性和非极性基团的油性剂，可以在摩擦过程中吸附在金属表面，从而起到润滑作用。脂肪酸是一种常见的油性剂，具有价格低、性能好、来源广等优点，但其缺点是与金属的反应活性强，易与金属离子发生反应生成皂，导致其消耗速度较快。

　　为保持Z佳的润滑状态，在对轧制乳化液进行控制时，可以通过直接添加脂肪酸到乳化液中进行调整。根据轧机的配置不同，主要采用如下方式：①未稀释的酸可以缓慢地直接加入到乳化液中;②脂肪酸与矿物油混合后再将混合液缓慢加入;③将脂肪酸、基础油和少量的乳化剂混合后缓慢地加入。

　　在gao档乳化液配方中，油性剂一般不只是选用脂肪酸，而是选择脂肪酸、合成酯或酰胺类的多种添加剂的复合组成，这样的乳化液能满足不同的润滑状态，保证轧机稳定地运行。其原因是复合配方中不同添加剂的活性有差异，可以起到互补和协同作用，化学性能更加稳定，虽然也会在润滑过程中产生消耗，但消耗速度大大降低，能保持一定的平衡状态，且受硬水的影响较小。

　　2、极压抗磨添加剂

　　抗磨添加剂主要在高负荷下起作用，通常含有硫、磷、硼等活性元素，在金属表面形成硫化铁、磷酸铁膜而起作用，其中活性元素的活性大小控制是甚关重要的，活性太强易引起腐蚀磨损，活性不够则难以形成润滑膜。

　　乳化液所用传统抗磨添加剂主要有脂肪酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯胺盐等，一般都是油溶性的，在使用时先溶于基础油，再用表面活性剂将其分散到水中，其润滑性好，能够在不同工况下保证足够的抗磨作用。这类添加剂存在的问题主要是在水中不稳定，易受水质影响，且如果乳液稳定性不好，易造成添加剂分散不均，难以有效润滑金属各个部位。

　　3、乳化剂

　　乳化剂是生产乳化液的Z重要组分，决定着乳化液的两个重要参数：①乳化液的油粒直径大小及其分布;②乳化液的热分离性。

　　乳化液的油粒直径大小及其分布历来受到业内人士的广泛关注，很多学者对此进行了深入的研究。一般而言，要使一种乳化液的油粒直径增大，可加入钙或镁的可溶性盐，多价阳离子能够降低胺皂的乳化效果，相当于降低了乳化剂的效果;要使乳化液的油粒直径减小，可加入无机碱或有机胺类物质，碱性物质与游离脂肪酸结合生成更多的皂类，而有了更多可供利用的乳化剂，乳化液的油粒直径就可以有效减小。

　　另外，热分离性被定义为乳化液和热的轧辊接触时所分出的纯油量，是乳化液Z重要的性能指标，而乳化剂决定了乳化液在轧辊上的热分离，在大多数情况下，平均油粒直径增大，热分离能力提高。

　　对于乳化剂的选择而言，一般采用表面活性剂的HLB值(即亲水亲油平衡值)作为参考。不同HLB值的表面活性剂有其相应的应用场合，参见下表。不同的表面活性剂HLB值可以累加，即加权平均值即是乳液体系的HLB值。

　　4、防锈剂

　　润滑和防锈是乳化液必须具备的两大主要功能。在乳化型金属加工液中，常用的防锈剂有亚硝酸钠、苯甲酸钠、zhong铬酸钠、三乙醇胺等水溶性防锈剂。

　　这类添加剂使用方便、成本低，缺点是在金属表面易发生流淌，水分蒸发后金属零件表面常留下白霜。另外，在使用中NaNO₂与胺会生成致癌物质亚硝胺，国内外研究者多年来一直在寻找其替代产品。

　　5、YJ剂

　　加工液中微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌等，微生物过度增长会带来许多问题，如乳化液被破坏、pH值降低、有效组分分解和润滑性降低等，所以YZ这些微生物的生长，一直是加工液生产和使用者Z关心的事情。另外，近年来人们更加关注空气中的微生物、难闻的气味与皮肤接触等对工人健康的危害。

　　YZ微生物生长Z主要的方法就是使用恰当的YJ剂，杀灭微生物，YZ其繁殖。适用于金属加工液的YJ剂主要种类有烷烃衍生物、甲醛缩合物、异噻唑琳酮、吗琳化合物、唑烷酮化合物、酚类、吡啶衍生物和季胺盐化合物等。

废乳化液处理技术

　　从实用角度看，当前主流的废乳化液处理技术，主要包括以下工艺和技术：

　　①破乳。常见的破乳方法是使用破乳剂，或者酸化破乳，实践证明难以实现完全破乳;其破乳的主要功能是实现油水分离，以及对破乳后的油脂、添加剂等大分子结构进行破坏，为后续的油水分离、杂质气浮和沉淀做准备;

　　②絮凝。通过上述破乳后，或加入絮凝剂后形成沉渣;

　　③气浮。通过气浮形成浮渣;

　　④水质的进一步处理。通过上述过程分离出的废乳化液COD依然很高，需要通过各种方法降解，尽可能降低水中COD和其它杂质;

　　⑤其它末端处理。如过滤、对澄清液再进行处理或者过滤，利于排放或回用。

　　从实际运行效果看，上述处理技术主要存在以下问题，一是COD降解范围有限，这主要是破乳不彻底，废液中COD含量较高;二是生化系统周期太长，且难以稳定，难以适应乳化废液的多变性及快节奏变化。废乳化液处理后产生的废乳化液COD仍高达9000～10000mg/L，个别的高达28000mg/L，同时还产生大量的油泥状物质，很难再进行处理，储存和运输都很困难。

　　1、废乳化液预处理

　　废乳化液处理中的关键环节主要有破乳、破乳后油的处理以及所含大量添加剂的处理。实践证明，大量残油将会影响到后续处理过程，所以破乳后含油的处理是Z大问题，包括油的分离以及残油对絮凝沉淀和渣的影响，同时沉渣中的含油物质使得沉渣无法干燥形成固体。

　　研究发现，电絮凝法对破除油性物质效果较好，于是采用电絮凝法预处理废乳化液，取得了良好的效果。电絮凝法即是采用电絮凝器，通过三维电极的电催化产生强氧化物质，破坏乳化液中的大分子物，同时与电极中的Fe离子形成胶状可沉淀物，并与化学处理协同作用产生污泥，从而达到去除绝大多数的悬浮物和有机物。

　　电絮凝是利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物絮凝去除水中污染物质的水处理工艺。现实中，阳极材料通常采用铝、铁等易得而价廉的金属，以铁为例，其基本反应过程如下：

　　阳极反应：Fe+2e^﹣→Fe²⁺

　　阴极反应：2H₂O+2e^﹣→H₂↑+2OH^﹣

　　水解反应：Fe²⁺+2OH^﹣→Fe(OH)₂↓

　　电解生成的氢氧化亚铁沉淀具有良好的絮凝、吸附性能，能有效地从废乳化液中去除污染物质。同时电解时阴极析出的氢气能形成大量微小的气泡，具有良好的气浮分离效果，因此电絮凝通常也称作电絮凝-气浮工艺。

　　实验证明，该方法对乳化液的破乳和絮凝有特殊作用。经本方法处理后的废乳液中所含油脂全部被分解，完全破除乳化液中的大分子物和凝聚悬浮物，不会产生黑乎乎的粘性物质，油性物质已经全部去除。

　　2、废乳化液深度处理

　　经电絮凝处理后的废乳化液，极易产生化学沉淀，所得的沉淀物可以在脱水后形成固体干渣。此阶段得到的废乳化液COD依然较高，仍需进一步处理来降低COD。用传统方法(生化、其它氧化法)处理的难度仍然较大，结合废乳化液产生的工业特点，需要研究一种快速、短流程、GX的后续处理方法，因此电催化氧化法成为shou选。

　　电催化氧化法废乳化液处理技术是利用电化学反应单元的特殊催化反应作用，使水在反应单元内产生[·OH]羟基自由基离子，羟基自由基具有极强的氧化性。在化学反应器的电催化、电氧化、电吸附、电气浮的同时作用下，水体中的有机物和氨氮的复杂大分子结构的分子链被打断成小分子结构，并被逐渐降解成CO₂和N₂回归到空气中，以达到降解有机污染物的目的。在处理过程中产生的新生态[·OH]、[H]、[O]等能与废乳化液中的许多组分发生氧化还原反应，能破坏废乳化液中有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用。

　　电催化氧化法的优点在于：

　　①过程中产生的[·OH]无选择地直接与废乳化液中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染;

　　②电解过程伴随着产生气浮的功能;

　　③能量效率高，电化学过程一般在常温常压下即可进行;

　　④既可以单独处理，也可以与其他处理相结合，作为前处理，以提高废乳化液的生物降解性，经预处理后的废乳化液可生化性大幅提高;

　　⑤设备及其操作容易实现自动控制，大大降低人力成本，确保出水指标稳定可靠。

　　多数废乳化液经处理后其Z终COD降低率为95%～98%，Z终COD会降至500mg/L以下。