【废水】切削液分类及废切削液净化、处理
1、切削液的分类
切削液（液）是金属切削、磨削加工过程中用来冷却、润滑刀具和工件的工业液体。切削液采用多种超强功能添加剂经科学复配而成，具有良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释等特点。克服了传统皂基乳化液夏天易发臭、冬天难稀释、防锈效果差等问题。对车床油漆无不良影响，适用于黑色金属的切削、磨削，是目前最先进的磨削产品。切削液的各项指标均优于皂化油，具有良好的冷却、清洗、防锈等特点。无毒、无味，对人体无腐蚀，对设备无腐蚀，对环境无污染。
1. 分类
水基切削液可分为乳化液、半合成切削液和全合成切削液。
乳液、半合成和全合成的分类通常取决于产品中基础油的种类：乳液是仅使用矿物油作为基础油的水溶性切削液；半合成切削液是同时含有矿物油和化学合成基础油的水溶性切削液；全合成切削液是仅使用化学合成基础油（即不含矿物油）的水溶性切削液。
每种切削液除基础油外还含有各种添加剂：防锈剂、有色金属腐蚀钝化剂、消泡剂等。
有些制造商对微乳液进行了分类；通常认为它是介于乳液和半合成切削液之间的一类。
乳化液的稀释剂外观呈乳白色；半合成液的稀释剂通常为半透明状，有的产品呈乳白色；全合成液的稀释剂通常完全透明如水或略带颜色。
2. 配方体系
切削液配方的主要成分包括
主要成分为：乙二醇、四硼酸钠、偏硅酸钠、磷酸钠。
乙二醇：乙二醇又称“甘醇”、“乙二醇”，简称EG。化学式为（HOCH2）₂，是最简单的二醇。乙二醇是一种无色、无臭、味甜的液体，对动物有毒，对人的致死量约为1.6g/kg。乙二醇能与水和丙酮混溶，但在醚类中溶解度较低。用作溶剂、防冻剂、合成聚酯的原料。乙二醇的聚合物聚乙二醇（PEG）是一种相转移催化剂，也用于细胞融合；其硝酸酯是一种炸药。
四硼酸钠：四硼酸钠，简称硼砂，分子式为10H2O，是一种非常重要的含硼矿物和硼化合物，通常为白色粉末，内含无色晶体，易溶于水。硼砂用途广泛，可用作洗涤剂、化妆品、农药，也可用于配制缓冲溶液和制备其他硼化合物。硼砂常指四硼酸钠的十水合物，即10H2O，但市售硼砂往往部分风化。
偏硅酸钠：偏硅酸钠是由普通硅酸钠与烧碱经水热反应得到的低分子量晶体，产品有无水、五水、九水，其中九水产品在中国市场仅有，由于其熔点仅为42℃，在储存过程中易变成液体或糊状，已逐渐被淘汰。但由于部分用户的习惯以及一些不太在意结晶水的领域，九水偏硅酸钠仍有一定的市场。
磷酸钠：磷酸钠（化学式：）是一种磷酸盐，是一种无机化合物。磷酸钠一般指磷酸钠十二水合物（·12H2O）。磷酸钠十二水合物在干燥空气中风化，加热至100℃时失去结晶水，成为无水物。
乳化切削油配方的主要成分包括
主要成分为：石油磺酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、氯化石蜡、环戊烷铅、三乙醇胺油酸皂、高速机械油、妥尔油酸钠、石油酸钠、合成脂肪酸、聚乙二醇、工业机械油。
石油磺酸钠：别名：烷基磺酸钠、T702防锈剂、石油磺酸钠T702；分子式：R-SO3Na（R=C14~C18烷基）；结构式：，其中R为平均碳原子数为14~18的直链脂肪族烷基；溶解性：溶于水形成半透明液体，对酸、碱和硬水比较稳定；
氯化石蜡：氯化石蜡是石蜡烃的氯化衍生物，具有挥发性低、阻燃、电绝缘性好、价格便宜等优点，可用作聚氯乙烯的阻燃剂和辅助增塑剂，广泛用于电缆料、地板料、胶管、人造革、橡胶等制品的生产，也用作涂料、润滑剂等的添加剂。
环烷酸铅：制备方法：由环烷酸钠与醋酸铅经复分解置换而得。先将环己酸加水加热至90～100℃，再慢慢加入30%氢氧化钠溶液皂化至溶液透明为止，得环烷酸钠，再与醋酸铅复分解置换，得粗品，经水洗、加热脱水，即得环烷酸铅成品。
三乙醇胺油酸皂：油酸皂对动植物油、矿物油、机油、石蜡、润滑油等有良好的清洗能力，防锈能力好，可作为金属切削液中的清洗剂使用。同时具有良好的润滑性能，耐黑色金属的腐蚀，并有良好的冷却防锈功能。用作钢、铁、铝、合金钢、低合金钢、钟表元件等金属加工半成品的清洗剂，有防锈作用。在一般工业中，作为乳化剂，对矿物油、植物油、蜡垢等有良好的乳化性能。
高速机油：高速机油又称高速锭子油，是轻质机械油的一种，是一种粘度较低的润滑油，由石油馏分用硫酸或溶剂精制，加入抗氧化剂而得。要求润滑性能良好，对机械零件的磨损小；稳定性好，长期使用不易变质；色泽浅，对纱布无污染。主要用于高速、轻载的纺织机械的摩擦部位，如细纺机、捻线机、粗纺机、针织机的推力轴承等，也适用于其它高速低载机械及一些自动控制仪表的润滑。主要质量指标有粘度、闪点、凝固点等。
合成脂肪酸：合成脂肪酸是由石油产品经化学合成制成的脂肪酸，用作制皂原料，其碳数为10～18，较低碳数部分用于其他工业。石蜡氧化法生产合成脂肪酸的原料为C21～28，馏程为350～420℃的正构烷（俗称石蜡），也有馏程为320～450℃的正构烷。生产工艺流程见图。无图
聚乙二醇：无毒、无刺激性，水溶性好，与许多有机组分有很好的配伍性，具有优良的润滑性、保湿性、分散性、黏合剂、抗静电剂和柔软剂等作用，广泛应用于化妆品、医药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等工业。
防锈极压乳化油配方主要成分包括
主要成分为：氯化石蜡、硫化油酸、石油磺酸钡、油酸、三乙醇胺、机油。
氯化石蜡：氯化石蜡是石蜡烃的氯化衍生物，具有挥发性小、阻燃、电绝缘性好、价格便宜等优点，可用作聚氯乙烯的阻燃剂和辅助增塑剂，广泛应用于电缆料、地板料、胶管、人造革、橡胶等制品的生产，也用作涂料、润滑剂等的添加剂。将计量好的液体石蜡加入反应釜中，在搅拌下逐滴加入亚硫酰氯，回流5～7小时，常压回收过量的亚硫酰氯。依次用水、NaOH水溶液洗涤，减压脱水至含水量小于2%为止，即为成品出料。
石油磺酸钡：石油磺酸钡是国内应用较广泛的一种缓蚀剂，一般添加量根据不同的使用条件为1-10%。具有优良的耐湿气、耐盐雾、耐盐水、耐水置换性，对多种金属均有优良的防锈性能。适合作为防锈脂中的防锈剂，如配制置换防锈油、工序间防锈油、密封油、润滑防锈两用油、防锈脂等。石油磺酸钡静态腐蚀试验良好，对钢、黄铜、铜、铝合金、锌等金属无腐蚀作用。
油酸：油酸是一种存在于植物和动物中的单不饱和ω-9脂肪酸。化学式（或CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH）。硬脂酸是由油酸氢化而得。油酸的双键反式异构体称为反油酸。它用作化学试剂，色谱比较样品，以及在生化研究中用于测定钙、氨、铜、镁、硫等。
三乙醇胺：精制方法：工业品三乙醇胺含量在80%以上，其余含水量小于1.0%，乙醇胺小于2.5%，二乙醇胺15%，以及少量聚乙二醇等杂质。精制时采用水蒸气蒸馏法除去乙醇胺，加入氢氧化钠使三乙醇胺析出为碱金属盐。分离后经中和，再经减压蒸馏，即可得到纯品。
机械油：石油润滑油馏分经脱蜡、溶剂精制、白土处理而得的一般品质润滑油。通常只添加抗氧化添加剂。机械油分为高速机械油和普通机械油，用于纺织机械主轴、普通机床等一般机械的润滑，按50℃时的运动粘度分级。现有的润滑油分类中已取消“机械油”分类，可参考L-AN的特性选择所需的润滑油。
2.切削液净化装置
切削液在使用过程中，会混入细小切屑、磨屑、砂轮粉尘、灰尘等杂质，严重影响工件表面粗糙度，降低刀具、砂轮使用寿命，加速机床、循环泵的磨损。另外，由于机床漏油，润滑油落入水基切削液中，使乳化液产生乳化油。合成液中的表面活性剂与润滑油发生反应，变成乳化液，使水基切削液的品质发生变化，导致冷却性能下降，使用寿命缩短。因此，使用切削液时，必须随时清除杂质和浮油，保证冷却液循环的质量。
（1）沉降分离装置：
1）沉淀池，2）旋风分离器，3）磁选机，4）浮选分离器，5）离心分离器，6）静电分离器；
（2）介质过滤装置：介质过滤利用多孔材料作为过滤介质，将切削（磨削）液中的磨削屑、切屑、砂轮粉尘等杂质分离。
过滤介质有两种类型：
1）耐用，有钢丝、不锈钢丝等编织的网片，也有尼龙合成纤维编织的平纹或斜纹滤布。这些滤料在网眼堵塞时，可以清洗。过滤精度取决于网孔直径的大小，当积存一定量的碎屑时，过滤精度会更高。其它滤料如油毡、玻璃纤维组合压缩材料等，过滤精度可达几微米。
2）一次性滤料，使用后丢弃，包括滤纸、毡或纱布等，其过滤精度可达20um-5um左右。其他还有硅藻土、活性土等涂层滤料，其过滤精度可达2um-1um，但有时会滤掉极压添加剂等一些添加剂。
过滤装置有三种类型：重力式、真空式和加压式。
3.废切削液的处理
1、废油基切削液的处理：油基切削液一般不会发臭、变质。更换切削液的主要原因是切削液发生化学变化、切屑混入增多、机床乳化油大量渗漏、混入水等。可采取以下措施：
1）改进油基切削液净化装置；
2）定期清理油基切削液的切屑；
3）检查机床，防止润滑油泄漏；
4）定期添加切削润滑剂添加剂；
5）加热除去水分，沉淀过滤后加入适量切削油润滑剂添加剂，即可恢复品质继续使用。
油基切削液废油的最终处理一般是燃烧。为了节省资源，废油也可以进行再生利用。
2、水基切削液废水处理。水基切削液废水处理可分为物理处理、化学处理、生物处理和燃烧处理四类。
1）物理处理，其目的是将废液中的悬浮物（指颗粒直径大于10um的切屑、磨粉、油粒等）从水溶液中分离出来。方法有利用悬浮物与水的密度差的降解分离、上浮分离、利用滤料的过滤分离、利用离心装置的离心分离三种。
2）化学处理，其目的是处理未能物理分离的细小悬浮颗粒或胶体颗粒（粒径为0.001-10um的物质），或对废液中的有害成分进行化学处理，使之成为无害物质。方法有四种：混凝法利用无机混凝剂（聚合氯化铝、硫酸铝等）或有机混凝剂（聚丙烯酰胺）促使细小颗粒、胶体颗粒等物质凝结；氧化还原法利用氧、臭氧等氧化剂或电解氧化还原反应处理废液中的有害成分；吸附法利用活性炭等活性固体将废液中的有害成分吸附在固体表面达到处理目的；离子交换法利用离子交换树脂通过交换废液中的离子型有害成分达到处理目的。
3）生物处理。生物处理的目的是处理废水中难以用物理和化学处理方法去除的有机物（如有机胺、非离子表面活性剂和多元醇等）。代表性方法有菌泥法和散水滤床法。菌泥法是将菌泥（微生物增殖体）与废水混合通气，利用微生物对废水中的有害物质（有机物）进行分解处理。散水滤床法是当废水流经布满微生物的滤料填料床（滤床）表面时，利用微生物对废水中的有机物进行分解处理。
4）燃烧处理，包括直接燃烧法和将废液蒸发浓缩后再进行燃烧处理的“蒸发浓缩法”。