Патент ссср 262021

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

26202l

Союз Соеетокиз

Социалиотичеокил

Реопублик Зависимый от патента №

Кл. 23с, 1/04

Заявлено 22 ч 11.1967 (№ 1175170!23-4) МПК С 10m

Приоритет 22 ч"П.1966, № Д506481чс/23

19 1.1967, № Д52051/ЦУс/23с (ФРГ) Опубликовано 13,1.1970. Бюллетень ¹ 5

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мкниотрое

СССР

УДК 621.892.42

621.7,016 (088.8) Дата опубликования описания 1 VII.1970

Авторы изобретения

Иностранцы

Хельмут Фрачер, Курт Кляйн, Иоахим Малуци, Петер и Вернер Шмиц (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Дойче Гсльд-унд Зильбер-Шайдеанштальт формальс (Дегусса)» (Федеративная Республика Германии) Хансен

Заявитель

Ресслер

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДО-МАСЛЯНОИ ЭМУЛЬСИИ, ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение касается способа разделения масляных эмульсий для металлообработки на чисто водную фазу и на фазу, содержащчю примеси, с помощью которого возможно быстрое разрушение эмульсии и путем последующей фильтрации возможно отделение чистой фазы, свободной в значительной степени от масла и загрязнения.

Известен способ разделения эмульсии путем введения в нее серной кислоты. Разделяемую эмчльсию нагревают до температуры около 80 С и затем в нее добавляют серную кислоту при постоянном перемешивании в смесительном устройстве или путем вдувания сжатого воздчха.

После 4 — 5-часового отстоя происходит разделение на две фазы, так что масло может быть сцежено и отделено от воды. При осуществлении этого способа при нормальной температуре разделение происходит только спчстя примерно 2 — 3 дня.

Как в случае применения серной кислоты, так и соляной, кислоту, содержащую воду до ее сброса в водоем необходимо нейтрализовать до значения рН 6 — 7 с помощью 50%-ного натриевого щелока в количестве около 2—

4% по весу или с помощью гашеной извести (гидрата кальция) в количестве 1 — 3% по весу. Более дешевая нейтрализация известью имеет тот недостаток, что обр азуется осадок сульфата кальция (гипса), который необхо5 димо удалять со дна баков. При нейтрализации натриевым щелоком выпадает сернокислый натрий, растворимый в воде.

Кроме того, при этом способе разделения разделительные баки необходимо устанавли10 вать на открытом воздухе, так как в процессе разделения образуется водород в результате воздействия примененной кислоты на железо бака, причем присутствие водорода в закрытом помещении может привести к взры15 ву при наличии открытого огня.

Для повышения интенсивности процесса разделения масляных эмульсий для металлообработки на чисто водную фазу и на фазч, содержащчю загрязнения, предлагают способ, 20 который позволяет быстро расслаивать эмульсии для получения чистой от масла воды.

Отличительная черта изобретения состоит в том что, в масляные эмчльсии для расслоения добавляют водорастворимые соли низкомоле25 к лярных кислот многовалентных металлов, или галоиды, или счльфаты натрия, магния, алюминия или железа в твердом или растворенном виде и для перевода масляной доли в фильтруемое состояние добавляют гидрофобные, и/или органофильные, и/или гидрофильпые твердые мелкозернистые адсорбционные вещества, после чего обе фазы разделяют фильтрацией.

Оба компонента (средства расслоения эмульсии и адсорбционное вещество) могут быть добавлены как раздельно, так и в смеси друг с другом. Адсорбционное вещество может быть отдельно добавлено тотчас же после введения средства расслоения эмульсии или после того как масляная эмульсия подвергнется расслоению. Для расслоения масляных эмульсий целесообразно применять отдельно или в смеси с адсорбционными веществами ацетаты или формиаты щелочных или щелочноземельных металлов. Кроме того, соответствующие соли кадмия и цинка также оказались пригодными для расслоения эмульсии.

Вместо вышеназванных ацетатов и формиатов, в одинаковой степени пригодны хлорид алюминия (A1C13.6Н О), гидролизуемый при температуре кипения, далее галоиды и сульфаты натрия, магния и железа. При использовании хлористого алюминия одновременно катион Л1 ++ переводится в нерастворимую и фильтруемую форму, и только незначительная доля остатка кислоты НС1 остается как загрязнение в водной фазе.

В качестве вводимых адсорбционных веществ, пригодны высокодисперсные, гидрофобные, пирогенные кремниевые кислоты, или полученные путем мокрого осаждения или силикаты, или органически модифицированные кремнекислоты после мокрого осаждения, пли силикаты, или их смеси. В качестве гидр офобной кремниевой кислоты могут быть применены вещества, полученные путем мокрого осаждения, а также путем пирогеннного разложения летучих галоидов или полученные по способу электродуги, или кремневые кислоты, гидрофобизированные известным способом с помощью органогалогенсиланов. Особенно пригодной является, например, пирогенно полученная кремневая кислота, которая приобретает гидрофобные свойства благодаря химическому соединению метиловых групп и обладает удельной поверхностью около

150 л - /г, средним размером частиц около

20 л.ик и содержанием углерода около 1,2—

1,6>/р, соответственно около 0,8 ллоль (СН;) на 100 м-, или осажденная кремневая кислота, получаемая после обработки органическими кремневыми соединениями, например органогалогенсиланами, с образованием гидрофобной поверхности, равной около 100—

150 и - /г при содержании углерода приблизительно 3,8>/,. Кроме того, в качестве органофильных веществ могут быть применены осажденные кремневые кислоты или силикаты, которые модифицированы органически путем осаждения в присутствии водораствори10

65 мых органических полимерных соединений с реакционноспособными группами.

Однако особо благоприятно применение всех видов сажи или активированного угля и древесного угля или их смссей с гидрофобными или органофильными веществами. Добавка этого углеродистого адсорбциопного ветцества наряду с особо высокой адсорбционной способностью этого вещества прежде всего для последующего удаления масляно-сВжевых лепешек, что во многих случая;;. производится сжиганием, имеет особое преимущество, так как при этом можно осуществить почти полное безостаточное сжигание.

Кроме того, можно применить также тонкозерпистые натуральные органофильно адсорбционные вещества, в особенности кизельгур или его смеси с гидрофобными тонкозернистыми веществами (с гидр офобной кремневой кислотой) .

Далее могут быть применены также водонерастворимые вещества в качестве адсорбентов, которые обладают, кроме органофильных, также гидрофильными поверхностными свойствами и в некоторых случаях только временно адсорбируют масло. К их числу принадлежат естественные минеральные вещества и силикаты, а также полученные мокрым осаждением активные тонкозер истые силикаты и окиси, например кремнекислота и окись алюминия; кроме того, могут быть также применены размельченные натуральные и синтетические органические вещества.

Число подобных адсорбционных эффективных веществ практически не ограничено, так как большей или меньшей способностью поглощения или адсорбцией обладают, с одной стороны, инфузорные земли, перлит, бентонит, и с другой стороны, торфяная мука, древесная мука, древесные опилки, пробковая мука, порошки латекса и стиропора, гранулированные пластмассы, размельченная пластмассовая пена, резиновая мука, текстильные волокна и т. д., вплоть до сухого кофе.

Присутствие этих адсорбентов в процессе расслоения эмульсии или тотчас же после расслоения является вынужденным, так как без адсорбента эмульгатор, освобожденный одновременно с расслоением эмульсии, вызывает обратное эмульгирование масла и поэтому затрудняет безостаточное расслоение эмульсии. Остаточная доля эмульсии всегда сохраняется, причем устанавливается равновесие, что приводит к остаточному количеству масла, содержащемуся в сточных водах.

В присутствии адсорбентов масляная фаза, выделяемая в процессе расслоения, связывается в возрастающей степени с адсорбентом и тем самым исключается обратное эмульгирование. Следовательно, процесс «реакции» протекает в основном количественно и поэтому образуются оптимально оезмаслянные сточные воды. Масло, связанное с адсорбентами, имеет полутвердую или твердую форму, и с пим значительно легче обращаться при

262021 сжигании или при другой обработке, чем с жидкой смазывающей масляной фазой, получаемой при существующих способах.

В зависимости от свойств масла или эмульсии применяют строго гидрофобные адсорбен. ты или также другие негидрофобные или только органофильные, или даже гидрофильные адсорбенты.

Средства расслоения эмульсии добавляются в количестве минимум 0,5 — 10 вес. ч. Количественная доля адсорбционного вещества составляет приблизительно 35 — 70 вес. ч. В случае применения смеси адсорбционного вещества и средства расслоения эмульсии количество добавляемой смеси составляет приблизительно 10 — 50>/О по весу; при применении неявно выраженных гидрофобно действующих адсорбционных веществ эта добавка возрастает до 80О/о по весу, отнесенных к весовому процентному содержанию масляной эмульсии, Эмульсии можно обрабатывать при температуре кипения или даже при комнатной температуре средствами расслоения эмульсии и адсорбции масла с последующим разделением на две фазы путем фильтрации.

По этому способу можно обрабатывать не только масляные эмульсии для металлообработки, но также любые другие образующие эмульсии жиры, масла и маслоподобные вещества, удаляемые из сточных вод путем расслоения эмульсии и адсорбции масляной доли, Пример 1. 100 мл масляной эмульсии (2 г концентрата масла, разбавленного в

100 мл воды) обрабатывают 1,09 г смеси из

90 вес. ч. пирогенно полученной гидрофобной кремнекислоты с ранее описанными свойствами и 10 вес. ч. формиата кальция при температуре кипения, причем через 3 — 5 мин эмульсия расслаивается, и путем фильтрации выделяют чистую фазу, свободную в значительной степени от масла и загрязнения. Примеси, увлеченные водой, составляют всего только 0,08>/> НСООН. В противоположность этому после обычных способов обработки загрязнения составляют 2 — 5>/О кислот или солей при продолжительности обработки 4—

5 час при температуре 80 С, причем водная фаза согласно действующим законам не может быть спущена в открытые водоемы как в разбавленном, так и не в разбавленном виде.

П р им ер 2. 4 г концентрата масла, разбавленного в 200 мл воды, смешивают с 1,5 г гидрофобизированной осажденной кремневой кислоты с ранее приведенными данными и с

0,2 г хлористого алюминия (А1С1 6Н О) и впускают горячий водяной пар. После начала кипения эмульсия мгновенно расслаивается с видимой адсорбцией выделенного масла в виде плавающей двуокиси кремния, причем образуется рыхлая масса. После 3 чин кипения производят фильтрацию. Чистый водный фильтрат не имеет запаха и привкуса, без уловимой флуоресценции при ультрафиолсто5

65 вом облучении. В фильтре, который показывал значение рН, равное 6, не удавалось больше определить следов А1. Количество масла составляет около 2 — 5 мг, количество хлора 80 иг, после нейтрализации едким натрием соответственно 0,065 o/o.

Пример 3. А. Масляную эмульсию после добавки 0,5% по весу и более, например до

l0 "/о, формиата кальция в твердом или растворенном виде хорошо перемешивают при комнатной температуре. По прошествии приблизительно 3 — 5 мин эмульсия расслаивается, и масло выделяется на поверхности. Только для специальных сортов масла требуется кратковременное нагревание до температуры кипения. Вместо формиата кальция можно применять с одинаковым эффектом также другие водорастворимые органокислотные соли многовалентных металлов.

b. В расслоенную масляную эмульсию или непосредственно после введения формиата кальция для перевода масла в фильтруемое состояние добавляют 35 — 70 (отнесенных к процентному весовому содержанию масла в эмульсии) высокодисперсной пирогенной, гидрофобной кремнекислоты и перемешивают в течение приблизительно 5 мин. Масло выпадает при этом большей частью в виде рыхлой, хорошо фильтруемой массы.

Вместо гидрофобной пирогенной кремнекислоты можно с одинаковым успехом применить также гидрофильные, полученные осаждением кремнекислоты и силикаты или органомодифицированные кремнекислоты и силикаты и в особенности сажу, тонкозернистый активированный и древесный уголь или их смеси с известными адсорбционными веществами.

Чистота обработанных таким образом сточных вод соответствует предписанным по закону определениям.

Пример 4. Масляную эмульсию хорошо перемешивают при комнатной температуре с добавкой 30 — 35 "/о по весу (отнесенных к масляной доле) смеси, состоящей из 85 ч. тонко- зернистого органофильного адсорбционного вещества (например, всех видов сажи, тонкозернистых активированных и древесных углей или их смеси как наполнителя с любым количеством гидрофобной кремнекислоты) и 15 ч. средства расслоения (водорастворимой органокислой соли многовалентного металла, например ацетата или формиата кальция, бария, цинка, кадмия, алюминия и других). После примерно 5 мин эмульсия расслаивается, выпадают масляные лепешки с наполнителем в хорошо фильтруемой, большей частью рыхлой форме.

Чистота обработанных таким образом сточных вод определятся уровнем остаточного масла 10 мг/л.

П р и м ер 5. Масляную эмульсию хорошо перемешивают при комнатной температуре с добавкой 30 — 80 /о по весу (отнесенных к содержанию масла в эмульсии) смеси, содержащей 85 ч. тонкозернистого натурального, дей262021

Предмет изобретения

Составитель Е. Пономарева

Редактор Л. Новожилов Техред Л. Я Левина Корректор В. Трутнев

Заказ 1953/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ствующего органофильного адсорбционного вещества, в особенности кизельгура или его смеси с гидрофобными тонкозернистыми веществами, в особенности гидрофобными тонкозернистыми веществами (гидрофобной коемнекислоты), и 15 ч. средства расслоения (например, водорастворимой органокислой соли многовалентного металла, как-то: ацетата или формиата кальция, бария, цинка, кадмия, алюминия и др. или до сих пор применяемых солей в качестве средства расслоения эмульсии, например галогенов или сульфатов натрия, магния, алюминия и железа) . Спустя приблизительно 5 мин эмульсия расслаивается, и масляные лепешки с наполнителем выпадают в хорошо фильтруемой форме, большей частью рыхлой.

Чистота обработанных таким образом сточных вод составляет 10 нг остаточного масла на 1л.

Вместо смеси адсорбционного вещества и средства расслоения эмульсии можно добавлять с одинаковым успехом также компоненты, перечисленные в примере 3. Одинаковым образом можно применить также гидрофильные адсорбционные вещества, которые были перечислены выше.

Состав смеси адсорбционного вещества и средства расслоения эмульсии не ограничен приведенным соотношением и может составлять до 1: 1.

1. Способ разделения водо-масляной эмульсии, использованной для обработки металлов

5 давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в эмульсию при комнатной или при температуре ее кипения вводят деэмульгатор — водорастворимую соль низкомолекулярной жирной кисло10 ты многовалентного металла, или хлорид, или сульфат натрия, магния, алюминия или железа в твердом или растворенном виде, и гидрофобное и/или оргаыофильное, и/или гидрофильное адсорбционное вещество с последую15 щей фильтрацией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли низкомолекулярной жирной кислоты используют ацетат или формиат щелочного или щелочноземельного металла, или

20 кадмия, или цинка.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адсороционного вещества используют сажу, активированный или древесный уголь, или их смесь с гидрофобными тонко25 зернистыми веществами, или кремнекислоту.

4. Способ по п.п. 1, 2, отличающийся тем,, что деэмульгатор вводят в количестве 0,5—

10 вес. ч.

5. Способ по п.п. 1, 3, отличающийся тем, 30 что адсорбционное вещество вводят в количестве 35 — 70 вес. ч,