机械制造工业中,金属切削加工使用大量乳化液作为润滑冷却之用,乳化液经过一段时间使用后,就会变成废水排出。乳化液中主要含有机油和表面活性剂,是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。在机床切削使用的乳化液中为了提高乳化液的防锈性,还加入了亚硝酸钠等。
工业机械切削加工乳化液处理回用的膜分离是另一种常用的物理处理方式,包括超滤和反渗透两种形式。反渗透与超滤工艺相似又有所区别:操作压力不同,超过滤一般只需0.1∽1MPa的低压,反渗透则需要1∽10MPa的高压分离质点的范围不同:超滤分离的是溶质相对分子质量大约100万∽500万、分子大小约5∽30nm的高分子,反渗透能够分离的是只有零点几纳米大小的无机离子和有机小分子;超滤对于COD和BOD去除率较低,反渗透对于COD和BOD去除率大为提高。反渗透膜在高压情况下只允许水分子通过,而不允许钾、钠、钙、锌等离子及病毒、细菌通过,所以它能获得高质量的纯水。切削液中含表面活性剂的废水、油以微米级的颗粒存在,分离难度大。超滤法可不需破乳,通过渗透膜将大分子量的油滴和水分开,使油水分离,出水油含量小于10mg/L。超滤非常适合去除油、脂和悬浮固体,但无法萃取已溶解的固体物。
由于乳化剂都是表面活性剂,当它加入水中,使油与水的界面自由能大大降低,达到最低值,这时油便分散在水中。同时表面活性剂还产生电离,使油珠液滴带有电荷,而且还吸附了一层水分子固定着不动,形成水化离子膜,而水中的反离子又吸附再其外表周围,分为不动的吸附层和可动的扩散层,形成双电层。这样使油珠外面包围着一层有弹性的、坚固的、带有同性电荷的水化离子膜,阻止了油珠液滴互相碰撞时可能的结合,使油珠能够得以长期地稳定在水中,成为白色的乳化液。