Міністерство освіти і науки України
Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка
Заочне відділення
Кафедра екології та техногенної безпеки
ДИПЛОМНА РОБОТА
ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА МАСТИЛЬНО-ОХОЛОДЖУВАЛЬНИХ РІДИН
КОТЛОБАЙ ІННА АНАТОЛІЇВНА
Науковий керівник:
к. т. н., доц. кафедри екології та
техногенної безпеки
Мартинюк О.Г.
Чернігів - 2008
Зміст
Вступ
Розділ 1. Характеристика мастильно-охолоджувальних рідин (МОР)
1.1 Склад мастильно-охолоджувальних рідин
1.2 Характеристика та призначення МОР Унізор-М
1.3 Вимоги до розробки, застосування та роботи з МОР
Розділ 2. Використання мор при обробці металів
2.1 Ефективність використання МОР на вторинній сировині при механічний обробці сталі
2.2 Застосування мастильно-охолодних рідин при фрезеруванні
Розділ 3. Охорона навколишнього середовища при використанні мор
3.1 Основні методи очистки від МОР
3.2 Регенерація відпрацьованих МОР
3.3 Метод деемульгування
3.4 Методи електрохімічного очищення
3.5 Метод ультрафільтрації
3.6 Розділення відпрацьованих МОР
3.7 Установки для очищення МОР
3.8 Застосування флокулянтів в очистці стічних вод від МОР
3.9 Утилізація відходів виробництва в складі МОР
Розділ 4. Розрахунок екологічного збитку при використанні відходів в складі розроблених МОР
Висновки
Список використаних джерел
Актуальність. Промисловість спричиняє значний негативний вплив на довкілля, що характеризується викидом небезпечних речовин, накопиченням як рідких так і твердих токсичних відходів. Необхідність охорони навколишнього середовища приводить до істотних змін у загальних підходах до забезпечення екологічної ефективності виробництв, запровадження систем комплексної переробки сировини.
Використовувані раніше процеси й установки для уловлювання і знешкодження відходів виробництв характеризують пасивний підхід до охорони навколишнього середовища. При такому підході кількість відходів, що утворяться в процесі виробництва, залишається практично незмінною, що не відповідає новим підвищеним вимогам охорони природи. Необхідно змінювати й удосконалювати самі технологічні процеси для того, щоб комплексно і найбільше повно переробляти в процесі виробництва вихідні матеріали, скорочувати тим самим обсяг відходів, переводити них у форми, найменш шкідливі для навколишнього середовища або легко піддаються вторинній переробці або спеціальному збереженню, тобто необхідно створювати маловідхідні і безвідхідні технологічні процеси.
Асортимент відомих МОР дещо обмежений дорожнечею та дефіцитністю сировини: мастил, цінних інгібіторів, які не завжди виявляють ефект післядії, необхідний для ефективного захисту від руйнувань, а також, інколи, не відповідають вимогам екологічної безпеки. Тому розробка синергічних МОР на вторинній сировині з високими протикорозійними властивостями та пониженою екологічною небезпекою є актуальною науково-технічною задачею, пов’язаною з принципами ринкової економіки та підвищенням якісного рівня довкілля.
Предмет дослідження - мастильно-охолоджувальні рідини та їх властивості.
Об`єкт дослідження - закономірності впливу на стан забруднення навколишнього середовища при використанні мастильно-охолоджувальних рідин.
Мета роботи полягає в тому, щоб дати характеристику та основні напрямки застосування мастильно-охолоджувальних рідин.
Згідно поставленої мети основними завданнями роботи є наступні:
дати характеристику мастильно-охолоджувальним рідинам (МОР);
розглянути використання МОР при обробці металів;
проаналізувати необхідність охорони навколишнього середовища при використанні МОР;
провести розрахунок екологічного збитку при використанні відходів в складі розроблених МОР.
Сучасні МОР - це складні багатокомпонентні системи [24]. Розрізняють водні і масляні МОР. В залежності від дисперсності компонентів, які вводять до основної фази, водні МОР поділяють на чотири групи: розчини електролітів, синтетичні МОР, напівсинтетичні МОР, емульсії [24]. Розчини електролітів відносять до середовищ з іонним ступенем дисперсності, їх можна застосовувати у якості самостійних МОР або як основу для приготування багатокомпонентних синтетичних або напівсинтетичних МОР. Найчастіше, як електроліти, використовують солі неорганічних кислот: NaHCO3, Na2CO3, NaNO3, Na2SiO3, Na3PO4, Na2B4O7, K2CrO4 та ін. Солі додаються з метою покращення функціональних властивостей [15]. У якості інгібіторівкорозії у водних середовищах широко застосовуються NaNO2 або Na2Cr2O7 та ін., що небажано, зважаючи на їх високу токсичність [9]. Концентрація електролітів часто не перевищує 2%, що обумовлено небезпекою випадання твердих мінеральних сполук на деталях обладнання, руйнуючим впливом високих концентрацій електролітів на лакофарбові покриття і на гумові деталі, а також їх токсичністю [9].
Синтетичні МОР - це середовища з молекулярним ступенем дисперсності. Основними компонентами, що диспергуються є різноманітні водорозчинні органічні продукти, серед яких переважають поверхнево-активні речовини (ПАР). В синтетичних МОР застосовують ПАР усіх трьох видів (аніоноактивні, катіоноактивні, неіоногенні). Як компоненти синтетичних МОР використовуються також водорозчинні полімери невисокої молярної маси (М £ 104) - олігомери або ж комплексні сполуки (в вузлах кристалічної решітки яких знаходяться комплексні іони, здатні до існування у водному розчині). Комплексні сполуки можуть покращувати мастильні та інші властивості водних розчинів. Наприклад, широко використовувана натрієва сіль етилендіамінотетраоцтової кислоти (трилон Б) є інгібітором корозії, пом’якшувачем води, промотором деяких бактерицидів.
Напівсинтетичні МОР відносяться до середовищ з колоїдним ступенем дисперсності. Компонентами, що диспергуються є малов’язкі (3 - 10 мм2/с) мінеральні або синтетичні масла, водонерозчинні органічні рідини. Компонентами напівсинтетичних МОР є водорозчинні та вододисперговані полімери з молярною масою більш як 104 (полівініловий спирт, алкідні смоли, фенолформальдегідні смоли, казеїн, натуральний каучук, полівінілацетат, полівінілхлорид, синтетичний каучук (КС-65).
Емульсії - грубодисперсні суміші нерозчинних фаз. Основною (дисперсійною) фазою звичайно є вода, а дисперсною - найдрібніші краплинки масел. Емульсію одержують шляхом довільного або примусового диспергування у воді концентрату, який називають емульсолом. У загальному випадку він складається з таких компонентів: базової масляної основи; емульгатора; протиспрацьовувальних, протизадирних та антифрикційних присадок; добавок, які покращують експлуатаційні властивості емульсії (інгібітори, бактерициди, стабілізатори та ін). У якості основи емульсолів звичайно використовують середньов’язкі мінеральні масла нафтенової або змішаної основи. Доля масла в емульсолі не перевищує 85%.
Емульгатори - речовини, які надають стійкість емульсіям, тобто є їх стабілізаторами. Існує дві групи емульгаторів. До першої, найбільш важливої, групи відносять ПАР, які розчинні в обох фазах емульсії (або в одній з них), сильно адсорбуються на межі розділу та зменшують внаслідок цього міжфазний поверхневий натяг. Для одержання стійких емульсій типу “масло у воді” необхідні емульгатори, які добре розчиняються у воді. До них належать мила вищих органічних кислот; солі нафтенових, смоляних сульфокислот, аніоноактивні синтетичні ПАР та ін. милоподібні продукти. У багатьох емульсій емульгаторами є водомаслорозчинні сульфонати. Другу групу емульгаторів складають тверді високодисперсні мінеральні порошки. Емульсії типу “масло у воді” добре стабілізуються гідрофільними порошками (глинами, каолінами, бентонітами, оксидами, карбонатами, сульфатами металів та ін). Часто емульгатор відіграє роль мастильного агенту, покращує розтікання та мийні властивості емульсії, підсилює антикорозійну дію. Емульсоли можуть бути леговані різними протизадирними, протиспрацьовувальними і анти-фрикційними присадками, бактерицидами і інгібіторами.
Масляні МОР містять базове мінеральне масло (60-95%) та різні присадки. За хімічним складом мінеральне масло - складна суміш високомолекулярних вуглеводнів, які умовно поділяють на декілька груп: нафтенові, ароматичні і нафтеноароматичні, парафінові.
Структурно-груповий склад мінеральних масел визначає здебільшого функціональні та експлуатаційні властивості масляних МОР, зокрема виявляє сильний вплив на ефективність дії хімічно активних присадок, які вводяться до масел для покращення їх технологічних властивостей. Окрім згаданих вуглеводнів, у маслах містяться природні маслорозчинні ПАР і асфальтосмолисті речовини. Маслорозчинні ПАР - це сірчисті, азотисті і кисеньвмісні органічні сполуки. Із сірчистих сполук використовують сульфіди та меркаптани. Азотисті сполуки масел умовно поділяють на основні та нейтральні. До основних відносять сильні азотисті основи, такі, як гетероциклічні сполуки (гомологи піридину, хіноліну, ізохіноліну, акридину). Гетероциклічні азотисті сполуки та їх похідні використовують як інгібітори. До нейтральних азотистих сполук належать - гомологи піролу, індолу, карбазолу та різні речовини типу амідів. Кисеньвмісні сполуки в маслах представлені фенолами та нафтеновими компонентами. Останні відносяться до найважливіших природних ПАР, їх вміст у маслах може сягати 3%. Нафтенові компоненти є типовими карбоновими компонентами, здатними утворювати різні солі (нафтенати). Найчастіше масляні МОР готують на основі індустріальних масел. Вважають, що кращими маслами є такі, де в’язкість не перебільшує 50 м2/с при 40 °С.