乳化餐饮废水化学破乳条件优化

　　餐饮业每日排放的废水中含有丰富的动植物油脂，若不经过处理便直接排放，会对环境造成极大的污染。其中高度乳化油脂的分离一直是个技术难题。虽然破乳技术众多但各有优劣，如采用传统的加热静置法，耗时长且分离率低;高速离心法可以达到一定的分离率，但占地面积大，不适于大型作业;超声波法破乳效果不稳定，容易受到功率变化的影响;新兴的磁吸附法、生物活性炭法和电絮凝法也因技术并不成熟、成本过高等问题，不适于大规模推广。而化学破乳法可以适当投加破乳剂取得较好的破乳效果，反应迅速且易于控制。本文综合考察了乳化餐饮废水在醇类、无机盐和高分子絮凝剂作用下的破乳效果，分析破乳机理并得到比较佳投量参数，比较后通过复配实验总结出比较佳复配组合。

　　1实验部分

　　1.1实验准备

　　实验仪器BF-25石油和合成液抗乳化性能测定器(大连北方分析仪器有限公司)，JA5003N电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司)，HH-W600数显恒温三用水箱(金坛市易晨仪器制造有限公司)。

　　实验试剂正丁醇，异丁醇，仲丁醇，无水乙醇，正戊醇，氯化钠，氯化钙，硫酸铝，阳离子聚丙烯酰胺。所有试剂皆为分析纯。油样处理取足量餐饮废水，经过滤除杂、45℃热水洗涤和3500r/min高速离心，移取上层油样作为实验用油。实验废水配制本文研究对象为乳化态油，但实际餐饮废水达不到乳化态，稳定性差，故此将采用上述步骤处理的油样与自来水、洗洁精按照每组设计的比例混合，在2500r/min的转速高速搅拌，制得稳定的乳化油，其pH值为7.8~8.6。其中，洗洁精为重庆欣彩日化有限公司产品，主要成分有烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、苯甲酸已酯和食用香精等。

　　1.2实验方法与操作

　　实验操作将油样及蒸馏水恒温加热至实验所需温度，分别量取油样和蒸馏水各40mL装入专用量筒(有试剂加入时，等体积油水与所加试剂的体积之和应等于80mL)，再加入2mL洗洁精，置于抗乳化性能测定器内。根据实验方案设置实验条件(温度或者添加试剂量的变化)，将搅拌叶放入量筒，再恒温静置10min，使量筒内乳化液温度与水浴温度一致，搅拌5min后开始计时，并及时将搅拌叶上的油刮回至量筒内。每隔5min记录油、水及乳化层的体积以及乳化层消失时间。

　　2结果与讨论

　　2.1小分子醇类对破乳分离效果的影响

　　根据实验操作，将4组经充分乳化的实验废水放入水浴箱，在55℃的反应温度分别加入无水乙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和正戊醇，考察不同醇类的破乳效果;然后改变每组中各种醇的体积用量配方，考察不同添加配方对破乳效果(包括破乳时间和破乳速率)的影响。记录实验过程中油、水及乳化层的体积变化，以及乳化层消失的时间。

　　1)随着醇类用量的增加，醇类对含油废水的乳状液破坏作用也越来越强。这是由于乳化剂的存在，使得吸附于油-水界面的膜(界面膜)既结实又稳定，从而阻止了油珠的并聚。向其中加入醇类时，醇会溶于界面层中，使得餐饮废水中的表面活性剂在水中的溶解情况发生变化，在油-水界面吸附的乳化剂分子数量大大降低，界面层性质发生波动，导致在界面区域的刚度变小，结构变弱，极易变薄破乳，从而提高了油-水分离的速率。

　　2)各种丁醇的破乳速率均大于乙醇的，这可以从亲水-亲油平衡(HLB)值[11]的角度加以分析。由HLB值的计算公式[12]HLB=7+∑nw-∑no，其中，nw为亲水基团基数，no为亲油基团基数，乙醇的HLB值为7.95，各种丁醇的HLB值均为7，更低的HLB值代表体系中具有更多的亲油基团和更少的亲水基团，因此在以O/W为主的餐饮废水中，丁醇比乙醇亲油性更好，使得溶解有丁醇的界面层亲水性降低，油珠更能相互结合变大，对乳状液的破坏具有促进作用。

　　3)直链醇比异构醇的破乳效果好，并且醇链越长，分离效果越好。这是由于界面膜的机械强度决定了乳状液的稳定性，异构醇溶于界面膜之后，其带有支链的分子构型比直链醇的排列更契合、更紧密，使得界面膜的机械强度升高。同理，更短的醇链也会增加界面膜的机械强度，致使乳状液稳定性上升，破乳变得更加困难。

　　4)正戊醇的破乳效果随着添加量的增加，出现一个先上升后快速下降的变化。观察实验现象，当正戊醇体积分数大于3%，实验废水变得很黏稠，乳状液反而变得稳定。这是因为在体积分数较小的时候，正戊醇具有更低的HLB值，能够引入更多的亲油基团促进破乳，但不能忽视的是其结构自身就具有很高的极性，故随着体积分数继续增大，反而使乳状液变得更加稳定。

　　因此，乳状废水中加入正丁醇至体积分数为4%，或者加入正戊醇至体积分数为1%，均可以有效提高破乳速率。但由表1可知，随着体积分数的递增，正戊醇的破乳速率波动幅度很大，在操作中不易把握，故选择添加正丁醇至体积分数为4%较为适宜。

　　小分子醇类的添加量越大，醇类单链越长，破乳作用越显著，加入正丁醇至总体积分数为4%有较好破乳速率。少量添加有机絮凝剂CPAM可以提高除油速率，但用量过高反而会起到反作用，质量浓度为100~200mg/L较为适宜。金属离子所带的正电荷越高，破乳速率越大，选择质量浓度为200mg/L的CaCl2较为适宜。通过复配实验可知，同时加入正丁醇至总体积分数为4%和CaCl2至质量浓度为150mg/L，可以获得更高的协同破乳速率。