脱脂含油量分析.doc

脱脂槽液中含油量现场测定方法的研究
〔摘要〕油漆尤其电泳漆对油污非常敏感，除油不尽或脱脂槽液含油量高会造成漆膜缩孔、不均、附着力下降和防腐性能下降。因此脱脂槽液中含油量的现场测定就异常重要，本文采用称重方法对脱脂槽液中含油量测定进行了研究，并就pH值在1-13、活性剂浓度在0.5-8.0g/L范围内，各因素对测定结果的影响进行了探讨分析，得出较适合涂装现场使用的测试方法。
〔关键词〕脱脂槽液   重量法  含油量  测定
   0  前言       钢材在生产过程中要使用防锈油，加工过程中要使用拉延油、润滑油等，在搬运过程中还有可能会沾上操作者手上的汗迹和油迹。在涂装生产中，脱脂槽内会累积大量的油污，而脱脂槽中含油量的高低会直接影响除油效果和涂装质量。
      目前含油量检测方法很多[1]：重量法、比重瓶法、比浊(变换溶剂)法、比浊(超声波)法、气相色谱法、电阻法、热解法、紫外分光光度法、萤光法、非分散红外法、三波数红外光度法等。中华人民共和国标准《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中将红外光度法作为检测油类物质的标准方法；中华人民共和国城镇建设行业标准《污水排入城市下水道水质标准》(CJ 3082-1999)中分别将重量法和红外光度法作为检测油类物质的标准方法。中华人民共和国标准《工业锅炉水质》(GB 1576-2001)规定采用重量法。其中红外光度法具有灵敏度高，适用于各种油品，选择性强，但此方法设备投资较大，设备日常维护烦琐。重量法具有仪器设备投资少、维护简单；药剂价格相对较低、检测成本低；方法简单直观等特点，特别适合涂装生产企业现场检测。      在涂装生产中常见油污主要由矿物油、凡士林、皂类、动植物油脂、脂肪酸等[2]组成，该类物质难溶于水，易溶于石油醚、三氯甲烷、四氯化碳、汽油等有机溶剂。可采用有机溶剂萃取分液的方法将油从脱脂槽液中分离出来，再通过蒸发除去有机溶剂，称重得到油的重量。本文通过以下试验确定了一种简单有效的测定脱脂槽液中油含量的方法。

1  试验
  1.1试验仪器（1） 分析天平（2） 恒温箱（3） 恒温水浴锅（4） 1000ml分液漏斗（5） 干燥器（6） 直径11cm中速定性滤纸 1.2试验试剂（1） 石油醚：将石油醚（沸程30～60℃）重蒸馏后使用。100ml石油醚的蒸干残渣不应大于0.2mg（2） 无水硫酸钠：在300℃马福炉中烘1小时，冷却后装瓶备用。（3） 1:1稀释硫酸（4） 氯化钠（5） 机油（6） 40℃用中温脱脂剂 1.3 测定步骤（1） 用采样瓶收集大约1L测试样品，并做上容量记号（以便以后测量水样体积），将所收集的测试样品用硫酸酸化（PH＜2），然后将测试样品全部转移至分液漏斗中，加入测试样品量8%的氯化钠。用25ml石油醚洗涤采样瓶并转入分液漏斗中，充分摇匀3min，静置分层并将下层的水层放入原采样瓶内，上层的石油醚层转入100ml锥形瓶中。用石油醚再萃取水样两次，每次用量25ml，合并三次萃取液于100ml锥型瓶中。（2）向石油醚萃取液中加入适量无水硫酸钠（加入至不再结块为止），加盖后，放置0.5小时以上，以便脱水（3）用预先以石油醚洗涤过的定性滤纸过滤，收集滤液于100ml已烘干至恒重的烧杯中，用少量石油醚洗涤锥形瓶、硫酸钠和滤纸，洗涤液并入烧杯中。（4）将烧杯置于65±5℃水浴上，约2hr，蒸出石油醚。再置于65±5℃恒温箱内烘干1小时，然后放入干燥器中冷却30min，称量。 1.4 计算方法油（mg/L）=(W1-W2) *106/V 式中：W1——烧杯加油总质量（g）         W2——烧杯重量（g）          V  ——水样体积（ml） 2 实验结果与讨论 2.1萃取剂的选择
      选择原则：a.沸程为30～60℃。B.石油醚在65℃下完全蒸发不留残渣。C.同一烧杯在110℃下烘干，冷却至室温与在65℃下烘干冷却至室温后的重量相等。d.烧杯在65℃下水浴，再经65℃烘炉烘干，前后重量相等。 2.2氯化钠的作用      氯化钠的主要作用：涂装车间所使用的脱脂槽液中含有表面活性剂成分，此类物质在其中的作用在于对存在于槽液中的油类物质起到乳化包裹作用。正因为有此类物质存在，使萃
取分液过程中出现分层不明显现象，在油层和水层之间出现乳化层，不利于完全分离油相和水相，使含油量的测定产生误差。因氯化钠加入后溶解于水相，起到盐析及破乳的作用，使乳化层消失，增大测定的准确度[3]。 2.3 PH值的影响      在pH值1－13环境下对脱脂槽液含油量进行测定，以中温脱脂剂配制槽液，加入1：1稀硫酸调节PH值，并加入定量2g/L油，得到pH值不同的五份样品，应用以上测定方法对五份样品进行测定，其结果如下： 
表1  PH值的影响

PH值
13
10
7
4
1
含油量测定值（g/L）
1.0665
1.4690
1.5011
1.5659
1.8116

      由图1看出，随着PH值的降低测定结果逐步上升，并且接近理论值。PH值到达强酸性时，其测定结果最接近理论值。产生此现象与脱脂剂的成分有很大关系。在涂装车间用脱脂剂产品大都含有表面活性剂成分，表面活性剂在脱脂过程中主要起到乳化包裹油分子，从而达到将油污与工件剥离的效果。而乳化效果优异的表面活性剂产品大都只在碱性条件下稳定，因此在碱性条件下活性剂将一部分油分子乳化，游离于槽液中的油量明显减少，使萃取不完全，数据表现为测定结果相对于理论值明显偏低。随着碱性环境的逐渐减弱，活性剂的乳化作用逐渐减弱，从而使游离油量逐渐增多，萃取更加完全，数据表现为测定结果逐渐接近理论值。当槽液环境成为酸性时，表面活性剂的乳化作用基本丧失，从而使测定结果最接近于理论值。 2.4   表面活性剂的影响      以脱脂剂产品配制槽液，加入脱脂用表面活性剂调节表面活性剂浓度，并加入定量2g/L油，得到活性剂含量不同的五份样品，应用以上测定方法对五份样品进行测定，其结果如下： 
表2  表面活性剂含量的影响

活性剂浓度（g/L）
0.5
1.0
2.0
4.0
8.0
含油量测定值（g/L）
1.8231
1.6774
1.3245
1.2882
1.1122

            由图2表明，随着活性剂浓度的不断提高，其含油量测定结果与理论值相差越大。此现象的产生是因为表面活性剂对油脂类物质有较好的乳化作用，随着表面活性剂浓度的不断提高，槽液中由活性剂及油脂组成的乳化层范围逐渐增大，被乳化油脂质量也相应提高。虽然在测定方法中增加了酸化及氯化钠破乳步骤，但对于大量活性剂存在的情况下，其破乳效果十分有限，而乳化层中含有的油脂不能被石油醚萃取，导致测定结果与理论值之间的误差。 3 结论         按照上述方法验证结果的可靠性，用脱脂剂产品配制脱脂槽液，并在其中添加定量油，其测试结果如下：
表3  不同油含量的测定

油含量(g/L)
0
1
2
4
8
测定结果（g/L）
0.0374
0.8718
1.7966
3.6786
7.1981
相对误差
3.74%
12.8％
11.7％
8％
10％
       由表3的实验结果可以看到，此次实验测定5个样品的平均误差为9.2%，测定结果所产生的误差主要来源于（1）测定操作过程中油脂的少量泄露；（2）萃取时分液漏斗中残留的油脂没有洗涤完全（3）脱脂槽液中含有的活性剂的乳化作用。由于以上原因，引起测定结果偏小。在实验操作中加强操作的规范性，测定误差将进一步缩小。     〔参考文献〕

〔1〕韩晓嫣 水体中油类物质测定方法〔J〕. 上海水务 ,vol122 No.2 2006:33～35.〔2〕王锡春 最新汽车涂装技术〔M〕. 机械工业出版社.〔3〕潘明杰 重量法测定水中矿物油的分析方法讨论〔J〕. 辽宁城乡环境科技. 19卷3期：70～71.