戴 亞， 喻明舟

(1.安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械與汽車工程系,安徽 淮南 232007； 2.安徽淮南供電公司,安徽 淮南 232007)

近年來，我國對外購買的數(shù)控機床等設(shè)備數(shù)量逐漸增加，環(huán)保要求也極為嚴(yán)格，其中的切削液對進(jìn)口的依賴性較大，成本較高.因此，加強對切削液的研究力度成為大勢所趨.目前，水基切削液已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[1]，打破了以往乳化液的形式，開始朝著高性能、較長使用周期的合成切削液方向邁進(jìn).切削液的廢液是污染源，如何把切削液的廢液對環(huán)境的污染程度降到最低是非常重要而又難以解決的問題[2]，已成為綠色環(huán)保制造方面的研究難點和熱點[3-4].

在切削液廢液中，可生物降解性屬于最為重要的特征，該特征是指物質(zhì)通過生物作用被轉(zhuǎn)變成簡單的化合物，比如CO2和H2O的能力.

切削液在生物降解過程中常有與降解有關(guān)的現(xiàn)象[5].例如生成水(H2O)和二氧化碳、釋放出能量、增加微生物等等.在此情況下進(jìn)行生物降解試驗，通過對此種降解反應(yīng)的分析與研究，進(jìn)而得出各項生物降解自身的特征.截止目前，此種類型的實驗方法主要被利用到對物質(zhì)損失的測量中，可以利用其測量微生物的增加狀況，可以通過對重量的檢測，諸如溶解有機碳(DOC)、生物需氧量(BOD)分析方法、已經(jīng)自動化的總有機碳(TOC)和紅外光譜(IR)定量分析方法等.

1 實驗部分

對國內(nèi)外生物降解性試驗方法研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，參照OECD 301D[3-4]的方法，以市售SC3209型微乳化切削液為對比液，準(zhǔn)備通過測定CODcr和BOD5值及計算兩者的比值來確定其生物降解性能[5].CODcr代表的是在氧化劑的反應(yīng)中，有機物想要被氧化分解需要的氧氣數(shù)量，因此CODcr可以被當(dāng)做存在于廢水中的所有有機物.而BOD主要是指存在于微乳化液中，在化學(xué)反應(yīng)下能夠被生物降解的有機物，當(dāng)其與微生物之間發(fā)生反應(yīng)時，將會被氧化分解，這時所需的氧量即為BOD.BOD5是指五日生化需要耗費的氧氣數(shù)量，與較易分解的有機物數(shù)量相同，所以兩者的比值即可表示微乳化液被微生物降解的程度.

1.1 化學(xué)需氧量試驗

該試驗主要是在特定的環(huán)境下，通過氧化劑對試樣進(jìn)行處理的過程中，所需的氧化劑數(shù)量，以毫克/升為單位.COD能夠體現(xiàn)出物質(zhì)遭受的污染程度，物質(zhì)的類型主要為有機物、硫化物等，能夠根據(jù)其對有機物含量進(jìn)行衡量.

通過重鉻酸鉀法對試樣當(dāng)中物質(zhì)對氧化劑所消耗的數(shù)量進(jìn)行測量，實施步驟為：在強酸性溶液中，選取適當(dāng)?shù)闹劂t酸鉀對試樣中的物質(zhì)進(jìn)行氧化還原.如果選擇的物質(zhì)含量較高，可以利用試亞鐵靈，將溶液輸送到裝置瓶當(dāng)中，然后按照最終的數(shù)量對試樣中物質(zhì)對氧化劑的消耗量進(jìn)行計算.

C=(0.250 0×10.00)/V

1.2 五日生化需氧量(BOD5)試驗分析

對于經(jīng)COD測定得到油樣所含有機物是否能被微生物降解，尚需進(jìn)行BOD5試驗驗證.所謂的生物需氧量指的是在特定環(huán)境下，微生物對水分中的可氧化物質(zhì)進(jìn)行分解作用，尤其是有機物在化學(xué)反應(yīng)中的需氧量.此種方式還與切削廢液在水中的生物降解具有較大的聯(lián)系，因此在對切削廢液中的需氧量進(jìn)行計算時，可以通過分析其生物降解性的方式來實現(xiàn).

BOD5試驗主要原理:首先對切削液進(jìn)行試驗前的處理，然后對溶解氧的數(shù)值進(jìn)行測量，對切削液進(jìn)行加工、測量和計量.

2 實驗結(jié)果及計算

2.1 化學(xué)需氧量(CODcr)試驗結(jié)果

CODcr(O2，mg/L)=8×1 000(V0-V1)·C/V

試驗測得的結(jié)果見表1.研制的微乳化切削液的CODcr高于對比液市售SC3209型微乳化切削液，可見研制的微乳化切削液中含有較市售SC3209型微乳化切削液中更多的有機物.研制的微乳化切削液的基礎(chǔ)油為大豆油，主要成分是脂肪酸.大豆油、表面活性劑油酸三乙醇胺、助表面活性劑正丁醇及添加的各種添加劑都屬于有機物[6].

表1 CODcr試驗及處理結(jié)果

2.2 五日生化需氧量(BOD5)試驗結(jié)果

經(jīng)稀釋后培養(yǎng)的水樣BOD5值的計算公式為

通過測量和計算，可得研制的微乳化切削液和市售SC3209型微乳化切削液的BOD5值，結(jié)果如表2所示.

表2 BOD5試驗及處理結(jié)果

試驗結(jié)果表明，研制的微乳化切削液的BOD5值遠(yuǎn)大于市售SC3209型微乳化切削液，這將意味著在新型微乳化切削液當(dāng)中，具有大量的有機物質(zhì)，能夠?qū)ξ⑸锏纳L起到較大安定促進(jìn)作用.

根據(jù)BOD5/CODcr比值，能夠得出生物降解性，通常情況下,當(dāng)二者之間的比值大于0.45時，具有較好的降解性；當(dāng)二者的比值大于0.30時，則代表該生物能夠被降解；當(dāng)二者比值小于0.30時，則具有較差的降解性;當(dāng)比值小于0.25時，則表示該生物難以進(jìn)行降解.

經(jīng)計算得BOD5/CODcr,如表3所示.

表3把CODcr和BOD5結(jié)合起來考慮.研制的微乳化切削液BOD5/CODcr為0.36，大于0.30，可實施微生物降解，同時也代表著此種類型的廢液進(jìn)入到土壤或者水流中后，能夠被生物降解.

從研制的微乳化切削液的成分來分析，其基礎(chǔ)油為大豆油[7]，大豆油是一種天然的植物油，其生物降解性能好.而抗磨劑磷酸三甲酚酯T306和含氮甘油硼酸酯容易被降解[8]，降解后的物質(zhì)能夠為微生物的生長提供營養(yǎng)，并且能夠促進(jìn)生物降解.防銹劑烯基丁二酸T746是一種結(jié)構(gòu)簡單的二元羧酸，先經(jīng)活化變成羧酸酰CoA,然后再通過β-氧化斷裂為乙酰CoA分子，乙酰CoA分子進(jìn)入(TCA三羥基)循環(huán)，最終代謝分解為CO2、H2O，并釋放出能量[9].2號抗泡劑中生物具有較差的降解性，與甲基硅油相比其降解力只有10%，這主要是由于短鏈甲基與硅原子氧化反應(yīng)較差所導(dǎo)致.但在研制的微乳化切削液中，2號抗泡劑的添加量僅為0.3%，所以對研制的微乳化切削液的生物降解率影響不大[10].

3 結(jié)論

根據(jù)OECD 301D的內(nèi)容，對CODcr、BOD5值進(jìn)行計算，并且來確定所研究的微乳化切削液的生物降解性，得出如下結(jié)論：

通過化學(xué)需氧量CODcr試驗得到研制的微乳化切削液的CODcr值高于對比液市售SC3209型微乳化切削液，可見研制的微乳化切削液中含有較市售SC3209型微乳化切削液中更多的有機物.

通過五日生化需氧量BOD5試驗得到新型的微乳化切削液的BOD5值與切削液相比具有明顯的差距，這意味著其中含有大量有機物質(zhì)能夠為微生物提供養(yǎng)分.研制的微乳化切削液中的抗磨劑T306和T-BNC是含N和含P的添加劑，能提供有利于微生物生長的養(yǎng)分.

將CODcr和BOD5結(jié)合起來考慮，得到研制的微乳化切削液BOD5/CODcr>0.30，可用微生物降解，也代表著此種類型的廢液進(jìn)入到土壤或者水流中后，能夠被生物降解.

[1] 張華，劉鎮(zhèn)昌.21世紀(jì)的切削液技術(shù)[J].機械工程師，2004(1)：36-38.

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