隨著工業經濟的迅猛發展,含油廢水排放量日益增大。乳化液中主要含有機油和表面活性劑,是用乳化油根據需要用水稀釋再加入乳化劑配制而成的。在機床切削使用的乳化液中為了提高乳化液的防銹性,還加入了亞硝酸鈉等。由于乳化劑都是表面活性劑,當它加入水中,使油與水的界面自由能大大降低,達到最低值,這時油便分散在水中。乳化液可以簡單地認為是油和水所組成的穩定而均勻的膠體物質,其中乳化液中的乳化油為分散相,水為連續相。表面活性劑還產生電離,使油珠液滴帶有電荷,而且還吸附了一層水分子固定著不動,形成水化離子膜,而水中的反離子又吸附再其外表周圍,分為不動的吸附層和可動的擴散層,形成雙電層。這樣使油珠外面包圍著一層有彈性的、堅固的、帶有同性電荷的水化離子膜,阻止了油珠液滴互相碰撞時可能的結合,使油珠能夠得以長期地穩定在水中,成為白色的乳化液。
乳化液廢水其特點是品種繁多,CODcr和含油量濃度高,廢水處理難度大。乳化液廢水及廢油水來源是軋延線乳化液、裁
切廠含油廢水 ,主要含有的污染因子有油脂、乳化液。廢乳化液除具有一般含油廢水的危害外,由于表面活性劑的作用,
機械油高度分散在水中,動植物、水生生物更易吸收,而且表面活性劑本身對生物也有害。除石油工業中的采油,石油儲
運與加工以及各種泄漏事件產生的含油廢水外,輕工業生產中的制革、機械工業中的車削工藝以及食品加工與餐飲等其他
行業也會產生大量含油廢水,造成嚴重的環境一社會危害。其中,乳化油廢水因其油滴尺寸小( <20 μm) ,體系穩定強,
難以通過重力、氣浮等方式實現油水分離,已經成為含油廢水中最難處理的一類廢水。目前乳化油廢水處理方法有很多,主
要包括絮凝法、吸附法、膜分離法、磁分離法等,本文就這些方法進行簡要綜述。
一、絮凝法
是指通過投加絮凝劑,使其發揮靜電、吸附架橋與網捕卷掃作用,促進乳化油滴失穩、聚并,最終使絮體沉降或上浮而順利實現油水分離,該方法通常還可以配合氣浮、旋流、生物法等使用。鄭懷禮等在聚合氯化鋁( PAC) 和聚合硫酸鐵( PFS) 中引入適量的磷酸,生成聚磷氯化鋁和聚磷硫酸鐵,其乳化油絮凝效果明顯優于PAC 和PFS,濁度去除率高達99. 5%,除油率達到99%以上,且處理成本也有所降低。Gao 等將丙烯酰胺,二甲基二丙烯基氯化銨和丙烯酸丁酯通過自由基膠束共聚合成功制得疏水改性的陽離子性聚丙烯酰胺,當其用量為50 mg /L 時,除油率可以達到93. 4%; 且它與可溶性淀粉、硫酸鋁具有很好的協同作用,可提高除油效率。Zhao 等通過殼聚糖( CS) 與丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨的接枝共聚,制得了兩親型陽離子殼聚糖基絮凝劑,發現其在乳化油廢水處理中的絮凝效果比CS、PAC 與陽離子聚丙烯酰胺的絮凝效果更加優異。絮凝法雖然工藝簡單,效果好,適應性強,但是絮凝劑投加后所需的靜置時間長,且形成的絮體易漂浮,導致后續絮體分離效率較低。
二、吸附法
吸附法除油關鍵在于吸附劑的選擇。活性炭是最常用的吸附材料,具有良好的吸油性能,同時也可以吸附水中的其他有機物,但是吸附容量有限,回收利用困難,綜合成本較大。因此,開發高效低成本的吸附劑是當前吸附法的研究重點。吸附樹脂是近幾年發展起來的新型吸附材料,吸附能力好,再生容易,是活性炭的良好替代品。合成的樹脂有很好的除油效果,能在60 ~80℃條件下將5 ~ 10 mg /L的含油原液的油質量濃度穩定控制在1 mg /L 以下,此類樹脂可以通過類萃取的原理除油以達到再生的目的。研究表明多壁碳納米管和活性炭的吸附量均在60 min 左右達到吸附平衡,但多壁碳納米管的吸附量遠大于活性炭。
三、膜分離法
膜分離技術是近幾十年來發展起來的一項新的分離技術,它是利用特殊制造的多孔材料以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的污染物。傳統分離膜主要包括微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。膜分離具有占地面積小、分離效率高等優點,但也存在膜易受油類物質污染,化學與熱穩定性差等缺陷。因此,設計制備適用于油水分離的新型膜材料已經成為目前亟待解決的問題。
基于特殊浸潤性的油水分離膜是較新的發展方向,它根據水和油在其表面浸潤性的不同將油水混合液中的油、水分離開,其中超親水/水下超疏油膜尤其適用于乳化油廢水的處理。超親水/水下超疏油膜對油的黏附力極低,當其接觸乳化油廢水時,水可以不斷往下滲透,而由于表面的超疏油性,使得油滴截留在表面,從而達到油水分離的目的。同時,由于膜的超疏油性,油滴無法污染膜表面,適用于水多油少的場合。
四、磁分離法
磁分離法是目前比較新穎的一種含油廢水處理方法,具有能耗低、分離效率高、占地面積小、過程靈活簡單、便于回收、環境污染低等優點,因此具有廣闊的應用前景。Fe3O4納米粒子制備簡單,表面可修飾性強,通過調節磁性納米粒子的表面浸潤性,可促使磁性粒子迅速聚集到乳化油滴表面或內部,最終可在外界磁場的作用下高效分離乳化油滴,從而實現水體凈化。Zhu等制備出了核殼結構的磁性納米粒子Fe3O4@ C,該材料具有良好的疏水親油性,能夠有效地進行油水分離,最佳吸附率達到3. 8 倍。此外,Fe3O4@ C 粒子在腐蝕環境中有較好的化學穩定性,攪拌條件下不會下沉,具有良好的循環使用性,這些優異的性能使得它們在實際應用過程中前景廣泛。
隨著石油工業、機械加工、食品加工與餐飲業的不斷發展,乳化油廢水排放日益增多,尋求高效環保的油水分離技術或材料迫在眉睫。絮凝與吸附法雖然取了一定的成效,但分離效率仍然較低,同時回收利用困難,而膜分離技術與磁分離法在乳化油廢水處理中已經展現出了廣闊的應用前景。其中,表面浸潤性質可通過環境刺激響應的膜分離材料或磁性納米粒子在材料,因其抗污染與再生循環方面的顯著優勢引起了廣泛的關注。因此,在上述基礎上,對膜表面或磁性粒子表面進行多重響應的分子結構設計有望成為乳化油廢水高效便捷處理的突破方向。