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一、前言
太湖藍(lán)藻暴發(fā)給環(huán)境保護(hù)敲起了警鐘。太湖污染原因是多方面的，把主要責(zé)任歸咎于小化工廠和電鍍廠是不公平的。藍(lán)藻暴發(fā)是水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化造成的。造成水體富營(yíng)養(yǎng)化是水中氮、磷等有機(jī)物太多。太湖周邊地區(qū)人口密集度很高，人類(lèi)的排泄物和洗衣做飯是造成氮、磷等有機(jī)物超標(biāo)的主要因素。如果我們能將排泄物先制成沼氣，反應(yīng)剩余的水通過(guò)濕地降解，半固態(tài)物則作為有機(jī)肥料，這樣進(jìn)行生態(tài)循環(huán)，才能從根本上解決問(wèn)題；但我國(guó)采用這種辦法的只有極少數(shù)地區(qū)，這是很令人遺憾的。洗衣粉中的磷，也是罪魁禍?zhǔn)字弧?SPAN lang=EN-US>
我這樣說(shuō)并不是為小化工廠和電鍍廠找托辭、為他們開(kāi)脫責(zé)任。以水體富營(yíng)養(yǎng)化說(shuō)事，目前電鍍廠的前處理除油工序中，產(chǎn)生的污染也是較嚴(yán)重的。前處理的除油槽中有大量的油脂、表面活性劑、磷酸鹽和臟物垃圾。這些都是水體富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)，主要影響到水體的化學(xué)耗氧量（COD）和生化耗氧量（BOD）。如何最大限度地減少電鍍前處理除油工序?qū)λw的污染是擺在我們電鍍工作者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文提出一些前處理清潔生產(chǎn)的措施，提出來(lái)供同行參考。
二、有機(jī)溶劑除油
油脂多和要求高的零件，常用氯烴類(lèi)有機(jī)溶劑如二氯甲烷、三氯乙烷和三氯乙烯等來(lái)除油。通過(guò)溶劑的浸漬、噴淋和蒸汽三重處理，將油脂溶解除去；加熱的溶劑變成氣體揮發(fā)，通過(guò)冷凝管冷凝成露滴落下，凈化后進(jìn)行回收，溶劑可往復(fù)循環(huán)使用。這一過(guò)程要求在專(zhuān)用的密閉容器中進(jìn)行。二氯甲烷的毒性在有機(jī)溶劑中是比較小的，少量逸出只會(huì)污染空氣，但不會(huì)污染水體。用這種方法除油需要有一套專(zhuān)用設(shè)備，設(shè)備投資較大；加上這幾年來(lái)石油化工產(chǎn)品隨著國(guó)際油價(jià)的一路飆升，價(jià)格也是扶搖直上，因此用這種方法進(jìn)行除油的成本比較高，所以除油脂確實(shí)多、產(chǎn)品幾何形狀復(fù)雜而要求又比較高的外，一般不用此方法。
有機(jī)溶劑除油不能作為最后除油工序，因?yàn)槠浔砻孢€會(huì)有少量油脂，待鍍件還不能全部親水。為此需增加一道電解除油工序。電解除油液中，可加氫氧化鈉和碳酸鈉，以作為導(dǎo)電介質(zhì)，另外還需加YC除油劑添加劑1~2mL/L。鋼鐵件最好陰陽(yáng)極交替進(jìn)行，以避免氫脆。
三、酸洗除油一步法除油
一般鋼鐵和銅及其合金零件可以采用酸洗除油一步法來(lái)除油。這種方法除油效果好，還能除拋光膏（除蠟），在除油的同時(shí)，把零件表面的銹和氧化膜也同時(shí)除去了，時(shí)間只要1~2min。配方為硫酸200~250g/L，OP-10乳化劑10~15g/L，硫脲3~5g/L，溫度65~75℃。銅件除油可用硫酸150~200g/L，PC-3銅件除油除膜劑30~35g/L，溫度65~75℃。這一配方也可用于銅鐵組合零件，銅離子不會(huì)置換到鐵零件上。
在酸洗除油一步法過(guò)程中，溶液表面會(huì)浮著一層油脂，要及時(shí)用勺子把它沓到油水分離器中去。通過(guò)油水分離和過(guò)濾，這種油脂可回收。要方便的話，可把除油槽設(shè)計(jì)有溢油口，將上浮的油讓其從溢油口流出，然后用塑料泵泵到油水分離器中去。所以要將表面浮油除去，一是不讓其流入水體，造成污染，二是避免浮油粘污零件。
這種溶液到鐵離子積累過(guò)多時(shí)，需要更換。
更換下來(lái)的溶液經(jīng)過(guò)濾和冷凍，還可回收硫酸亞鐵，冷凍過(guò)濾后的溶液仍可繼續(xù)使用，這樣就可將污染減少到最低的程度。
四、堿液除油
堿液除油已是多年延用的老工藝了。經(jīng)典的配方有氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉所謂“三堿”組成，而且溫度很高，往往要達(dá)到90℃左右。其實(shí)這種除油溶液配方對(duì)現(xiàn)在的零件已大多不能起到好的效果。高溫條件下的堿溶液，只能對(duì)動(dòng)物和植物油起皂化作用，也就是油脂變成水溶性的肥皂被清洗去；但現(xiàn)在的電鍍零件上的油脂極大多數(shù)是礦物油，礦物油是不能與堿液起皂化反應(yīng)的，所以只能借溶液的高溫將油脂脫除一些，而不能徹底除去。
堿性除油溶液中通常要加磷酸鹽，如磷酸三鈉、六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉等，這種磷酸鹽在洗衣粉中含量也不少。含磷化合物雖能起到助洗作用，但它們對(duì)水體是富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，危害也不可忽視。現(xiàn)在提倡用無(wú)磷洗衣粉和無(wú)磷洗滌劑的呼聲很高，但實(shí)際行動(dòng)卻很緩慢。為保護(hù)環(huán)境，我們?cè)谇疤幚淼某腿芤褐幸饤夁@些含磷化合物。這是有可能的，我們?cè)谶@方面做了一些工作，開(kāi)發(fā)出了一些無(wú)磷的除油劑和洗滌劑，效果還不錯(cuò)。如硅酸鈉、羧甲基纖維素（CMC）和表面活性劑等配合，可把磷酸鹽省去；但電鍍前處理要注意，配方中最好不要有硅酸鹽，因?yàn)殡婂兗秃笮枰M(jìn)行酸洗，如零件表面清洗不干凈的話，硅酸鹽遇酸變成硅膠，硅膠在水中不溶解，不能將其清洗掉，因此會(huì)影響鍍層的結(jié)合力。
堿性除油配方中可引入表面活性劑。這種溶液除油是基于乳化的原理，所以堿濃度不必高，溫度也不必高。按照建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的要求，設(shè)計(jì)除油溶液最好要常溫，同時(shí)要污染相對(duì)較少的配方。常溫除油劑的主要組成成份的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，我們是考慮了下列因素：
鋼鐵制件大都是經(jīng)沖壓和擠壓加工出來(lái)的。一般機(jī)加工時(shí)要用礦物油作潤(rùn)滑劑，有的還要涂防銹油進(jìn)行防銹；因此，這些鋼鐵零件表面多沾有礦物油。礦物油與堿液不能起皂化反應(yīng)，所以在堿性溶液中不能將它除去；但可以用乳化方法除去。礦物油的親油親水平衡值（HLB）在9~12之間，除油溶液就要用不同非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑復(fù)配到HLB值與之相匹配，就能達(dá)到好的除油效果。如壬基酚與4個(gè)摩爾環(huán)氧乙烷加成的聚氧乙烯醚的HLB值為8.9，它的親油性比較好，可以將油脂牢牢地“抓住”，再與親水性較好的表面活性基團(tuán)相結(jié)合，就可把油脂“拉向”水中；在水中形成水包油型（O/W）乳化顆粒，從而達(dá)到工件表面的除油作用。
為了節(jié)省能源，溫度最好是常溫；但有些油脂因粘度較高，常溫條件下不能將其破蔽，需適當(dāng)進(jìn)行加溫，一般可加溫到45~50℃。在溫度較低的除油溶液中，對(duì)除油劑的性能就有更高的要求，尤其在潤(rùn)濕、滲透和乳化等性能上。為此需加入滲透和潤(rùn)濕性較好的拉開(kāi)粉、快速滲透劑T等，它們能滲入油膜層中，這樣可在較低溫度條件下達(dá)到除油效果。
除油后的工件還需在短期內(nèi)防銹，因此又要加入某些兼有除油和絡(luò)合作用的防銹劑，如6501、葡萄糖酸鈉等。絡(luò)合劑能絡(luò)合硬水中鈣、鎂等離子，使水質(zhì)軟化。
根據(jù)上述指導(dǎo)思想，常溫除油劑可由下列成份組成：
氫氧化鈉——起輔助除油作用，主要功能是工件清洗后防銹。
6501——起除油和防銹作用。
葡萄糖酸鈉——絡(luò)合劑，軟化水質(zhì)，還能防銹。
拉開(kāi)粉——陰離子表面活性劑，起乳化、滲透作用，在溶液中穩(wěn)定性好。
快速滲透劑T——陰離子表面活性劑，有極佳的擴(kuò)散、滲透、潤(rùn)濕作用，促進(jìn)油脂在常溫條件下乳化。在溶液中穩(wěn)定性好。
TX—4和TX—10——乳化劑，對(duì)油脂起乳化作用，按加入數(shù)量不同，可調(diào)整HLB值。
如要低泡，可加入聚醚類(lèi)表面活性劑。
上述除油方法中最后都要加一道電解除油，才能將油脂比較徹底地除凈。
五、除油設(shè)備的改進(jìn)
我國(guó)電鍍行業(yè)和金屬表面處理行業(yè)所用的除油槽多是平底柜形、圓形或方形的。除油溶液除了用超聲波的外，其余多是靜止的。因超聲波裝置價(jià)格較高，一般單位干脆不用。為了加快除油速度，多采用高溫除油溶液，有的要達(dá)80℃以上，耗能量大。溶液垃圾臟物和油污多了，干脆倒掉換新的，這樣使廢水中COD和BOD超標(biāo)，造成較嚴(yán)重的水體污染。
將臟的除油溶液倒掉，除污染水體外，還是原料浪費(fèi)，我們應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)過(guò)濾除污后把溶液循環(huán)使用。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的電鍍廠除油溶液大都是這樣做的。
1999年，筆者曾到瑞典首都斯德哥爾摩參加國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議。會(huì)后，瑞典朋友陪同我們兩位中國(guó)代表參觀了幾家相關(guān)公司。其中一家葉塔瑪（YTEMA）公司的總經(jīng)理約翰遜先生得意地向我們介紹他們公司的一位工程師發(fā)明了一種除油槽噴咀，并讓我們參觀了有機(jī)玻璃制作的除油槽模型。槽子上半部為柜形，下半部為斗形，中間置擱條。零件放在不銹鋼絲籃子里。籃子置于擱條上，這樣臟物掉落到斗的底部，當(dāng)籃子起出時(shí)，即使溶液在靜止條件下，沉渣也不會(huì)泛起，也就是掉落到溶液中的臟物不會(huì)再沾到零件上。實(shí)際上沒(méi)有垃圾會(huì)泛起來(lái)，因?yàn)槿芤菏茄h(huán)過(guò)濾的。斗的底部有一個(gè)排污閥，閥口接過(guò)濾機(jī)的進(jìn)口。斗形壁上，置若干個(gè)他們工程師發(fā)明的塑料噴咀；塑料噴咀對(duì)準(zhǔn)除油零件的底部，經(jīng)過(guò)濾后的溶液從噴咀中噴射出去，起到攪動(dòng)溶液的作用，這樣有助于油脂和臟物脫離零件，可加快除油速度。由于進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾，溶液可始終保持清潔，也就是只要適量補(bǔ)充除油劑，而不必更換溶液，這樣既可節(jié)約除油材料，又不會(huì)污染環(huán)境。
后來(lái)筆者參考了該公司的除油槽，進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種槽四周有排油溝的除油槽。可將未乳化的浮在液面上的油脂溢出到排油溝去。排油溝接集油器，再通過(guò)油水分離器，可將油脂回收。這樣既不會(huì)污染環(huán)境，又能回收資源，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。
除油專(zhuān)用過(guò)濾機(jī)，杭州三達(dá)過(guò)濾機(jī)有限公司有生產(chǎn)，他們還有一種吸油的纖維，可將油脂吸附，擠兌油后可繼續(xù)使用。
通過(guò)上述改進(jìn)，我想電鍍前處理除油的污染可大大減少，資源也可節(jié)省，是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的。
