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LUMiSizer?對乳化后的切削液穩定性評估

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概述
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樣品提取
實驗/操作方法
實驗結果/結論
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切削液乳化液用于金屬機械工業,以幫助切削過程,防止腐蝕,并改善潤滑,冷卻,表面清潔和工具壽命。當在機械加工過程中使用時,由于熱降解和污染,這些乳劑失去了其性能和有效性。這些乳劑的更換是含油廢水產生的原因??紤]到存在的風險和嚴格的環境法規,在將切削液廢水排放到環境中之前對其進行處理是至關重要的。

切削液的礦物油基不隨其使用而改變,因此可以通過更換缺失的添加劑來多次回收??紤]到回收油相的可生物降解性差,回收是解決這些威脅殘留物的最佳選擇。在新切削液中重新使用回收的油相,可以防止其處置或燃燒,并減少對生產新資源的不可再生資源的取。

這項工作的目的主要是評估切削液廢液中油的百分比對回收過程的影響。


1. 材料和方法  

1.1 切削液乳化液的制備  

商用切削液OP 38 (潤滑油),一種由精制環烷基礎油、乳化劑、緩蝕劑和殺菌劑配制的混相切削液。

在蒸餾水中分別使用5、10、15、20、25和30 wt.%的切削液制備切削液乳化液(W/O)。在室溫(25℃)下,將所需量的濃縮物快速一步地加入到250毫升螺旋蓋的燒瓶中制備200mL乳狀液。在700轉/分的轉速下,機械攪拌10分鐘,形成切削液乳化液。

1.2 物理穩定性分析  

使用 LUMiSizer?進行測試,轉速:4000 rpm、測試時長:4h、溫度:25 。


2. 結果與分析  

所有切削液乳化液(5%至30wt .%)透光率隨時間變化的圖譜如圖1所示,用以表征乳化液穩定性。低透光率意味著高顆粒濃度,高透光率意味著低顆粒濃度。

此處以10%的樣品圖譜為例進行分析。隨著實驗的開始,體系開始分離,可以看出,樣品管的底部的透光率漸漸升高,呈左低右高的形態,顯示樣品底部顆粒(液滴)向界面遷移,這部分逐漸變澄清。觀察128-130mm區域內,10%樣品的第一條譜線相較于30%的樣品譜線明顯高出很多,說明10%的樣品很不穩定,在獲得第一條譜線數據時已出現明顯分離。同時觀察到后續幾條譜線的間距由大變小,說明體系內較大的顆粒上浮速率較快;隨著時間的推移,體系內還剩較小的顆粒,因為其相對移動速率較慢。隨著實驗的繼續,樣品頂部出現清晰的上浮層,值得注意的是乳析層中出現一個透光率接近90%的峰,推測較大的液滴在上浮層中發生了相互作用,最后出現破乳的行為,有油層析出。

5%相較于10%的樣品,初始時分離速度更快,同時未觀察到油層的析出,推測該含量的乳化切削液能很好的維持液滴的膜穩定性,不出現破乳油析,但是可能形成了較大的液滴,導致初始分離速度較快。15%-30%的樣品相較于10%的樣品,實驗后期112-128mm的透光率逐漸降低,接近10%,說明體系中存在大量細小的顆粒,這對后續切削液的回收可能造成一定影響。

綜上所述,可以通過LUMiSizer?加速穩定性分析儀快速確定10%為適宜的回收OP38切削液乳化液含油百分比。

圖片

圖1 OP38切削液乳化液的透光率圖譜  


3. 結論  

LUMiSizer?分散體系分析儀,應用STEP技術,對配方穩定性分析提供了快捷有效的工具。不僅可以同時檢測12個樣品,而且多波長(近紅外870nm、藍光410nm)覆蓋多品類樣品的測試,為用戶可提供更多更深入的分析信息,極大提高了工作效率。




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