鋁基材堿洗廢液除油凈化技術(shù)

鋁基材在鍍、涂前需進(jìn)行表面處理，如印刷用 PS 版、CTP 版鋁版基處理工序如下： 鋁板→堿洗除油→水洗→電解粗化→水洗→陽(yáng)極氧化→水洗→封孔→水洗→干燥→涂布，由此產(chǎn)生大量的含鋁堿性廢液和含鋁酸性廢液。其中的含鋁酸性廢液成分簡(jiǎn)單，在進(jìn)一步回收處理中不需要凈化即可直接應(yīng)用，而含鋁堿性廢液中成分較為復(fù)雜，原因在于：（1）從鋁基材表面脫除的軋制油、貯存時(shí)的污物及乳化劑、分散劑等有機(jī)物以極細(xì)的水包油液滴均勻分散于廢液中，這些液滴即使用膜分離手段也很難分離〔1, 2〕；（2）軋制油在軋制過(guò)程中由于高溫氧化使礦物基礎(chǔ)油氧化為烷基酸、醇、酯及分子質(zhì)量較大的化合物，使廢液顏色變黃甚至更深，為棕色〔3, 4〕，造成廢液凈化處理困難；（3）由于鋁的活潑性，使得鋁基材鋁損失率高達(dá)2~12 g/m2，廢液中鋁的質(zhì)量濃度高達(dá)50~ 80 g/L〔5, 6〕。因此，在對(duì)高鋁堿性廢液進(jìn)行鋁回收之前，必須對(duì)廢液進(jìn)行除油脫色凈化，而已報(bào)道的文獻(xiàn)中都未提出合適的處理方法。

1 試驗(yàn)部分
 
1.1 試驗(yàn)材料
 
試驗(yàn)用含鋁廢液取自樂凱華光印刷科技有限公司，主要成分為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉及葡萄糖酸鈉，pH 為12.3，鋁質(zhì)量濃度為52.5 g/L，COD 為 25 000 mg/L。試驗(yàn)用石灰、硬脂酸、亞硫酸鈉均為工業(yè)級(jí)。

1.2 試驗(yàn)儀器與測(cè)試方法
 
試驗(yàn)儀器：水循環(huán)真空泵，河南鞏義市裕華儀器公司生產(chǎn)。

測(cè)試方法：COD 按GB 11914—1989 的方法進(jìn)行測(cè)定；色度按稀釋倍數(shù)法進(jìn)行測(cè)定，對(duì)廢堿液除油后呈透明的溶液進(jìn)行色度測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法
 
將50 mL 含鋁堿性廢液加熱后投入0.1~1.0 g 硬脂酸直至完全溶解，在快速攪拌下將其加入到 1 L 含鋁堿性廢液中，然后在攪拌下加入石灰1.0~ 5.0 g，繼續(xù)攪拌1 h，真空抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行COD 和色度測(cè)定。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 添加硬脂酸的除油脫色效果
 
將不同量的硬脂酸熱溶于50 mL 廢堿液后，在快速攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中，真空抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行COD 和色度測(cè)定，考察添加硬脂酸的除油脫色效果，結(jié)果見表 1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)硬脂酸加入量過(guò)少時(shí)，過(guò)濾后的濾液仍渾濁，無(wú)法進(jìn)行色度測(cè)定。當(dāng)硬脂酸質(zhì)量達(dá)到0.8 g 以上時(shí)，濾液變?yōu)榍辶镣该�，說(shuō)明已無(wú)油滴。

硬脂酸為長(zhǎng)鏈烷基脂肪酸，溶于堿液后呈陰離子表面活性劑。在用堿液除油過(guò)程中，鋁基材表面的軋制油被洗滌下來(lái)，軋制油的主要成分為基礎(chǔ)油，即長(zhǎng)鏈烴類。在含油廢堿液中加入高級(jí)脂肪酸表面活性劑后，由于吸附和破乳作用，使烴類油性分子吸附于絮狀的高級(jí)脂肪酸鈉表面，從而達(dá)到除油的效果。此時(shí)雖然除油效果明顯，但色度仍較高，說(shuō)明硬脂酸對(duì)有色物質(zhì)只是部分吸附。

2.2 添加硬脂酸和石灰的協(xié)同除油脫色效果
 
在50 mL 含鋁堿性廢液中熱溶入0.8 g 硬脂酸，快速攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中，再加入不同量的石灰，繼續(xù)攪拌1 h，真空抽濾，對(duì)濾液進(jìn)行 COD 和色度的測(cè)定，考察添加硬脂酸和石灰的協(xié)同除油脫色效果，結(jié)果見表 2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)含鋁堿性廢液，硬脂酸和石灰具有協(xié)同除油脫色效果。當(dāng)硬脂酸質(zhì)量為0.8 g，石灰質(zhì)量達(dá)到4.0 g 時(shí)，處理出水COD 接近穩(wěn)定值，脫色效果也很明顯。

加入石灰后，石灰首先與廢堿液中的碳酸鈉和磷酸鈉反應(yīng)：

軋制油氧化后形成高級(jí)烷基酸，可與石灰反應(yīng)形成微溶的高級(jí)烷基酸鈣：

葡萄糖酸鈉也可與Ca（OH）2 作用形成微溶的葡萄糖酸鈣。

過(guò)濾時(shí)反應(yīng)生成的不溶物形成致密的濾層，濾層使原來(lái)沒被吸附的極細(xì)油滴也被截留，這樣不但使廢堿液中的油得到很好的分離，大部分的色素物質(zhì)如烷基酸等也被分離掉。

2.3 廢堿液放置時(shí)間對(duì)脫色效果的影響
 
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢堿液放置時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，顏色會(huì)加深，這是由于廢堿液中的油溶性鋁化合物對(duì)軋制油有催化作用，使其更多地被氧化為烷基酸〔3〕，并且在空氣和微生物的作用下，這一過(guò)程更為顯著。試驗(yàn)表明，對(duì)剛產(chǎn)生的廢堿液進(jìn)行處理，當(dāng)硬脂酸、石灰投加質(zhì)量分別為0.8、4.0 g 時(shí)，濾液的色度可減少至 70 度；若將廢堿液在空氣中放置5 d，用同樣的量進(jìn)行處理，色度上升到160 度。

為此，試驗(yàn)中對(duì)放置時(shí)間較長(zhǎng)的廢堿液采取加入還原劑的方法延緩這一過(guò)程的發(fā)生。對(duì)還原劑的選擇，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）對(duì)后續(xù)處理無(wú)影響；（2）最好在后續(xù)處理中能被除掉；（3）價(jià)廉。據(jù)此選擇亞硫酸鈉作為還原劑，因?yàn)閬喠蛩徕c在后續(xù)的分離時(shí)能與石灰反應(yīng)形成亞硫酸鈣的難溶鹽而被去除。試驗(yàn)表明，亞硫酸鈉的加入質(zhì)量達(dá)到0.1 g 即能達(dá)到阻止軋制油進(jìn)一步氧化的效果。

2.4 對(duì)固體廢物的處理
 
產(chǎn)生的濾餅中的主要成分為無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物。將濾餅涼干后于100 ℃下烘干1 h，再于550 ℃下灼燒 3 h，以減少量為有機(jī)物量，可計(jì)算出干基濾餅中有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為8%，可摻入煤中作燃料使用。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
 
鋁基材堿洗廢液中含有大量的鋁，須回收利用，因此，必須先除掉廢堿液中的油性組分和色素。在 50 mL 廢堿液中熱溶入0.8 g 硬脂酸，攪拌下迅速加入到1 L 的廢堿液中，再加入4.0 g 石灰，攪拌1 h，真空抽濾，即可得到基本澄清透明的精制廢堿液。精制的廢堿液中COD 降至480 mg/L，色度降至70 度。產(chǎn)生的廢堿液最好立即處理，若不能馬上處理，應(yīng)在上述廢堿液中加入0.1 g 的亞硫酸鈉，減緩油性物質(zhì)的氧化變色。對(duì)產(chǎn)生的濾餅，晾干后可作燃料摻入煤中使用，避免了二次污染。