结题材料之一白城师范学院Word格式.docx
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《油(皂)脚和脂肪酸、沥清的开发和利用》白城师范学院学报,2007年6期;
《天然海藻对Pb2+的吸附作用的研究》白城师范学院学报,2007年6期;
《水中的化学成分与地方病》中国地方病防治杂志,2007年5期;
随着科技的发展和社会的进步,石油及相关产品在国民经济和人们的生产生活中所起的举足轻重的作用日益凸现。
仅以车用燃料油和润滑油为例,目前废矿物油产生量最大(约90%以上)的行业是机动车修理行业。
在我国,汽车制造业正处于迅猛发展期,汽车产销量达560万台/年,而且以每年30%-40%左右的速度递增。
国外曾有人研究过机动车废矿物油的组成,其中含有苯并芘、蒽、醌、菲等杂环化合物及卤代烃及游离卤化物、硫化物、重金属等130余种强致畸致癌物,以目前的应用方法对空气、水、土壤的破坏十分严重,给人类的身体健康带来及大危害。
所以,本课题组提出的废旧燃油和润滑油综合利用的研究项目是立足当前、放眼长远、利国利民、造福子孙后代的具有典型环保意义课题。
据此我们把它作为了主课题,进行了专题性的研究。
本课题于2006年10月被吉林省教育厅批准为省“十一五”立项课题,三年来,课题组的全体成员在学院科研处、教务处及化学系的大力支持下,在地方相关单位的积极配合下,我们主要从以下几个方面进行了研究。
本课题研究周期为三年,即从2006年10月至2009年12月,共分三个阶段。
2006年10月至2007年3月为第一阶段,即酝酿准备阶段,任务是构思、规划、制订出本课题研究的总体方案及各阶段的实施要点,组建实验组织机构,建立课题管理制度,组织参与本研究的教师加强相关专业知识的学习,学习课题研究方案,明确本研究的意义及做法。
2007年3月至2008年8月为第二阶段,即课题实施阶段,任务是全面实施课题研究,并进行阶段分析和归纳总结。
2008年8月至2009年12月为第三阶段,即课题的总结阶段,任务是搜集整理归纳资料、完善研究、全面总结、撰写研究报告和结题验收,2010年3月后进行课题的深化和推广研究。
下面就这三个阶段我们所做的主要工作汇报如下:
第一阶段:
酝酿准备
(一)调查研究,提出课题:
2006年下半年在学院、系领导及教学督导的指导下,我们从学校实际和社会现实背景出发,做了大量的资料搜集分析工作:
我国是一个石油资源非常馈乏的国家,每年都需要进口大量的原油和成品油。
而且,随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高,石油产品的供需矛盾也相应提高。
中国在油液净化再生方面也作了不少工作,废油再生不仅是个重要的资源利用和经济问题,更是个保护环境、构建和谐社会的政治问题和社会问题。
对废润滑油和废旧燃料油进行再生利用,不仅保护了环境,而且节约了资源。
无论从技术,环境保护,资源利用还是经济的角度来看,废润滑油和废旧燃料油再生利用研究都是可行。
能源再生,变废为宝。
众所周知,石油作为一种不可再生的能源,在当今世界发展史上具有无可替代的作用,而人们在消费这些能源的时候,由于技术原因,并不能完全彻底的充分利用它们,这就产生的一种新的能源——再生能源,我们的想法正基于此。
单纯从经济角度来看,必将是一个一本万利的新兴的朝阳产业。
仅以吉林省的白城市为例:
据不完全统计,全市上路行驶的各类机动车(排量1.0升以上)约5.3-6.7万量,以每年春秋两季换油(润滑油),平均每次10kg计算,则约有530吨废矿物油产生(不包括维修过程使用的洗油),而目前的成品油市场价格均在5000元/吨以上,而且还有不断上涨的趋势。
如果将其全部再生利用,每年就可以产生300万元的经济效益。
如果从全局的角度来看,这一项目就可以毫不夸张的说,我们又发现了一个小油田。
所以其意义是不言而喻的。
(二)确定课题组人员,做好课题的研究设计:
确定了由本系教授、副教授、高级实验师、外语系教师、外校相关教师及在读研究生组成的课题组,并聘请了学院教学督导老师进行指导。
课题组负责课题的具体管理、实验方案的设计和组织研究实施、总结和推广研究成果。
(三)查阅相关的资料,从根本上了解废旧燃料油和润滑油对环境的影响
废旧燃油是指那些从原油中提纯出来的或者是合成的,经过使用而被物理或者化学杂质污染的油。
简单说,废旧燃油如其名,就是那些源于石油或者合成油,已经被使用过的油。
在通常使用期间,杂质如灰尘、金属屑、水或者化学物质可能和油混在一起。
这时,该油就不能再很好地发挥燃效用了。
该油必须用新油或者提纯油替换。
润滑油lubricatingoil是不挥发的油状润滑剂。
按其来源分动、植物油,石油润滑油和合成润滑油三大类。
石油润滑油的用量占总用量97%以上,因此润滑油常指石油润滑油。
主要用于减少运动部件表面间的摩擦,同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。
废油在使用过程中受外界污染产生大量胶质、氧化物从而降低乃至失去了其控制摩擦、减少磨损、冷却降温、密封隔离、减轻振动等功效,而不得不更换。
而这些废油对环境的污染不可等闲视之。
据估计,一大桶(200升)废油流入水体,能造成3.5平方公里水面的污染。
由于油膜的阻断,水中含氧量得不到补充,导致水生动植物死亡。
而废油中的含氯、含硫、含磷等有机化合物具有毒性,残存在土壤或水体中,对人类、生物都将造成危害。
许多润滑油中加有重金属盐添加剂,还有些加有含氯有机化合物、含硫有机化合物、含磷有机化合物,有些含氯有机化合物是多环芳烃的氯取代物。
这些含重金属、硫、磷、氯的化合物都属于有毒物,对人体及生物有害,有可能通过各种渠道危害人类。
进入水系的油对水有很强的污染力,据估计,一大桶(200L)废油流入湖海,能污染3.5km2的广大水面。
被污染的水域,由于油膜覆盖水面,阻止了水中溶解气体与大气的交换,水中的溶解氧被生物及污染物消耗后得不到补充,使水中的含氧量明显下降,油膜覆盖在水生植物的叶子上、鱼类贝类等水生动物的呼吸器官上,阻碍水生动植物的呼吸,使整个食物链都受到损害。
(四)根据课题组成员的设计方案和对实验内容的详细规划开展“废旧燃料和润滑油的再生利用工艺的实验研究”
1.废矿物油的收集和储存
废油的收集和贮存是废矿物油处置的重要环节,收集储存工作合理不仅可以防止废矿物油流失,而且能降低成本,有利后续的再生过程和提高再生油的品质。
为了切实做好废油的收集储存工作,收集、贮存时应注意:
①将同一品种、不同牌号的废油收集在一起,不要和其它油品混存,有条件的最好按不同品种、不同牌号分别回收及存放。
②把污染程度不同的废油或混有乳化油的废油分别回收,不要混存。
⑧将洗涤油品和设备废油分别回收。
④将高级润滑油、专用油品和普通润滑油分别回收。
⑤回收、贮存容器保持清洁并带盖子,防止混入水和杂质。
⑥为了方便沉降,储存器最好带有加热装置;
为方便排出沉降物(水和污物),容器底部最好做成圆锥形,并带有阀门。
⑦储存温度以一20-+30℃为宜,远离火源,避免阳光直射,防止油品氧化。
2.废油再生技术
目前,国内外废油再生的工艺可分为三类。
第一类为有酸工艺,如:
酸洗工艺,酸洗—白土工艺,蒸馏—酸洗—白土工艺;
第二类为无酸工艺,如:
沉降—絮凝—白土工艺,白土高温接触无酸工艺,超临界流体萃取分馏工艺,溶剂抽提—白土工艺;
第三类为加氢工艺,如:
薄膜蒸发—加氢工艺,蒸馏—加氢工艺,溶剂抽提—蒸馏—加氢工艺。
3.实验研究
多种废油,例如废汽柴油,废机油等各种工业废油。
众所周知机油广泛用于机械、化工等领域中。
机油使用后便很容易混入各种各样的杂质而被丢弃。
怎样使这些废弃的机油再度利用呢?
根据水,油的密度和沸点不同的原理,可通过加热,静置等方法除去水分。
再利用浓H2SO4的氧化性去除有机物,利用活性白土吸附色素,最后通过过滤除去机械杂质以达到再生的目的。
以上方法适用各类工业废油。
废润滑油的净化再生过程比从石油中提炼润滑油要简单得多。
变质较轻的润滑油只要经过沉淀、过滤、脱水等物理净化过程即可恢复其原有品质;
变质严重的润滑油,则需要经过化学精制去除变质后生成的酸类、酚类及胶质、沥青质等,然后补充一定数量的添加剂,也可成为再次使用的润滑油。
如果净化再生工艺条件得当,完全可以能把用过的废润滑油再生成为质量接近或达到新油标准且性能良好的润滑油。
上述无论哪种工艺都产生大量的废酸渣和废水,要达到清洁再生的目的,就要减少酸渣的产生,或对酸渣进行综合利用。
课题组的全体成员在实验中针对这一问题进行了如下实验研究:
采用硫酸精制-碱中和-活性白土吸附-过滤的再生工艺,联合有机中间体制备中剩余的大量催化剂-废碱处理废酸渣,加浮选剂法处理废水,从而达到清洁再生废润滑油的目的;
实验中的原料来源于油田的抽油机废油,来源广,易得到;
常压和中温条件下操作,工艺简单,操作费用低,安全可靠;
产品质量好,达到中性油水平,实用性强;
投资少,经济效益显著。
同时又通过查阅相关的资料和走访当地的一些小型炼油厂,尝试了四种不同的实验方法:
(1)用酸洗碱中和的处理方法。
(2)酸洗碱中和并进行蒸馏和催化裂化(重整)。
(3)无酸化白土处理。
(4)废油的蒸馏处理研究。
并且针对每一种实验方法多次改变它的实验条件,目的就是想找出废旧燃油和润滑油的再生利用的最佳方法和途径,减少环境污染达到清洁再生的目的。
现将几种实验方法分别介绍。
用酸洗碱中和的处理方法。
①酸洗:
将原料1000g(废润滑油)加热至30℃左右,加入浓硫酸(98%)20毫升,搅拌30min。
恒温静置24小时,待分层后,分出下层胶质、沥青质。
重复操作3次,记录总酸渣排放量。
②碱中和:
将酸洗过的润滑油加热,加碱性水溶液(氢氧化钠溶液40%,9毫升)进行中和至中性(PH值接近7,),静止24小时分出水层。
③白土吸附:
将碱液洗过的润滑油加热,分3次缓慢加入白土每次加入10g,搅拌30min。
④过滤:
将白土吸附后高温的润滑油静止,上层油趁热抽滤,滤后润滑油即为合格再生润滑油。
白土吸附和过滤操作可重复进行,直至得到的油满意为止。
改变上述实验条件的操作
经过上述一系列改变实验条件的操作课题组成员一致认为:
②最佳条件为:
98%浓硫酸浓度,用量为废油量的5%——6%(质量分数);
10%左右的氢氧化钠水溶液为最佳中和剂;
白土吸附温度为135~145℃,吸附时间为35~45min为宜;
白土分两次加入,用量为油品的7%~10%(质量分数)。
③工艺简单,安全可靠,实用性强。
④原料易得,操作费用低。
产品质量好,达到中性油水平。
⑤对以废治废的工艺进行了初步尝试,效果理想。
⑥采用阳离子絮凝剂对废水进行处理,水中残余油含量小于5mg/L,达到了排放标准。
⑦投资少,经济效益显著。
实验中产生的酸渣、废碱和废水的处理
再生工艺酸洗操作中产生大量的废酸渣,其主要成分是胶质和沥青质,中和后除去盐份,可以作为沥青使用。
在进行废润滑油再生研究的同时,另外的研究也在进行,制备环氧中间体。
由于采用固体氢氧化钠为催化剂,实验中又产生了大量的废碱。
实验尝试用废碱中和酸渣,水洗后沥青的各项指标基本达到或接近一般使用标准。
废水的治理
再生工艺中各工序产生的废水主要含有油和无机盐,实验采用阳离子絮凝剂进行浮选,处理后水中油采用分光光度法分析,含油量小于5mg/L,达到了排放标准。
但对于实验中产生的无机盐如何处理还有待与进一步研究探讨。
蒸馏加氢催化裂化重整的实验方法
其工艺特点是首先
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