Лабораторная работа № 2. Разложение водно–масляных эмульсий и их рекуперация Цель работы - исследовать разложение отработанных водно-масляных эмульсий методом коагуляции.

На машиностроительных предприятиях в процессах металлообработки (токарные, фрезеровальные и другие виды работ) используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Они представляют собой 3-10% водно-масляные эмульсии, которые готовятся на заводах по соответствующей методике разбавлением эмульсолов различных марок (Укринол, СДМУ-2, Купрол, Экол и др.)

В состав эмульсола СДМУ-2, например, входят индустриальное масло (И-20В) – 73,5%, сульфонат натрия – 20%, дисульфид молибдена – 0,5% и др. антиоксидантные и противозадирные добавки.

Механический и машиностроительный завод средней мощности в год расходует для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей до 30-50 т. эмульсола.

В процессе металлообработки СОЖ снижают свои эксплутационные качества: засоряются металлической пылью, поражаются микроорганизмами, приобретают гнилостный запах, закисляются, вызывают коррозию металла и поэтому должны заменяться на свежеприготовленные.

Отработанные СОЖ относятся к экологически опасным жидким отходам, которые нельзя сбрасывать в природные водоемы и направлять на городские очистные сооружения вследствие высокого содержания нефтепродуктов (>1%).

Задача заключается в рекуперации СОЖ, т.е. обратном получении воды и масляной фракции с целью их утилизации.

Разложение отработанных СОЖ может быть достигнуто различными методами в том числе добавками веществ-коагулянтов.

Коагуляция (коалесценция) – процесс укрупнения частиц дисперсной фазы вследствие слипания или слияния. В основе механизма коагуляции (коалесценции) лежат следующие явления:

1. Разрушение двойного электрического слоя на поверхности дисперсных частиц;

2. Разрушение гидратных оболочек (высаливание малорастворимой в воде фракции);

3. Химическая реакция коагулянта и эмульгатора с образованием труднорастворимых веществ;

4. Соосаждение.

Эффективность коагулянта определяется порогом коагуляции. Порог коагуляции – минимаьная концентрация коагулянта С_к, при которой наступает полная коагуляция, экв/л. Пример расчета порога коагуляци С_к

,

где V_э – объем эмульсии, см³;

V_к – объем раствора коагулянта, см³;

С_н – нормальная (эквивалентная) концентрация раствора коагулянта.

Экспериментальная часть

Применяемые реактивы:

• водно-масляная эмульсия – отработанная смазочно-охлдаждающая жидкость (СОЖ);

• электролиты – NaCl кристаллический;

• раствор AlCl_3, 0,05 моль/л;

• раствор Al(SO₄)_3, 0,05 моль/л;

• раствор FeCl_3, 0,05 моль/л.

Оборудование:

• лабораторная посуда:химические стаканы, бюретки, пипетки, воронки, колбы;

• магнитная мешалка.

Порядок работы.

1. Отобрать с помощью пипетки 50 см³ СОЖ и перенести в химический стакан на 150 см³. Опустить в стакан магнитный активатор и включить перемешивание в спокойном режиме.

2. Заполнить бюретку раствором электролита (AlCl₃, Al(SO₄)₃, FeCl₃).

3. Прибавлять из бюретки в стакан с СОЖ непрерывно при перемешивании по каплям раствор электролита. Наблюдать начало коагулиции (появление хлопьев), затем быструю коагуляцию (образование крупных хлопьев) и, наконец, порог коагуляции. Визуально порог коагуляции (С_к) соответствует такой концентрации электролита (экв/л), при которой после 5 мин. отстаивания фаза становится прозрачной. После его достижения необходимо отфильтровать дисперсную фазу и убедиться в прозрачности водной фазы.

Исследование коагуляции проводят с каждым раствором коагулянта не менее 2-х раз. Для расчета С_к используют средний объем добавленного коагулянта. Электролит NaCl добавляют в СОЖ в кристаллическом виде (около 50 г).

При оформлении отчета следует обсудить вопросы о механизме коагуляции СОЖ при добавленн NaCl, который вызывает образование масляной пленки высаливание . В чем сущность явления высаливания?