DE2927276A1

DE2927276A1 - Verfahren zur konzentrierung von verbrauchten kuehlschmierfluessigkeiten durch ultrafiltration

Info

Publication number: DE2927276A1
Application number: DE19792927276
Authority: DE
Inventors: Arno Kiechle
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2927276C2

Description

"Verfahren zur Konzentrierung von verbrauchten
Kühlschmierflüssigkeiten durch Ultrafitration" Gegeustaud der Anmeldung ist ein verbesser Verfahrer zur Konzenurierung von verbrauchten mineralölhaltigen oder synthetischen kuhlschmiermittelemulsionen durch Ultrafiltration.
Kühlschmitermittelemuisionen kommen in der Technik in weitem Umfang zur Anwendung, z.B. bei der spanabhebenden Bearbeitung. Neben Kühlschmiermittelemulsionen auf Mineralölbasis haben sich insbesondere mineralölfreie synthetische Kühlschmierflüssigkeiten durchgesetzt, wie sie z.fl. in DjN 51385 ausfjjhrlicii beschrieben werden.
Im Gebrauch altern diese Kühlschmierflüssigkeiten und werden schließlich unbrauchbar. Die Entsorgung dieser verbrauchten Kühlschmierflüssigkeiten stellt ein erhebliches Problem dar. Einerseits kann die verbrauchte Emulsion aus gewerbehygienischen Gründen nicht in das Abwasser gegeben erden, andererseits ist die Aufarbeitung nach den bekannten Netlioden wegen der großen Verdünnung (Wassergehalt -bis über 95% außerordentlich aufwendig. Zum Beispiel enthalt eine verbrauchte synthetische Kühlschmierflüssigkeit im allgemeinen etwa 2 bis 3% Amine, 0,2% Emulgatoren1 StabiLisatoren und unterschiedliche Mengen, meistenstens 0,5 bis 21.
Mineralöl, das von der Werkstückoberfläche oder der Maschinenschmierung in das Kiihl schmiermi tt el gelangt ist Es ist daher weit verbreitet 1 die verbrauchte Emulsion einer ultrafiltration zu unterwerfen (siehe z.B. VDI-Z 120 oder (1975), Xr. 8, Seiten 359 bis 363/Kuobloch, Kühlschmierstoffpflege in der Praxis, Lexika Verlag Hablitzel und Wippler KG. Grafenau 1978, Seiten 177 bis 202), bis im Retentat ein Ölgehalt von ca. 30 bis 40% erreicht ist (wobei unter dem Ölgehalt der Anteil des organischen Materials verswtanden wird) und das Retentat dann einer kon@entionellen Spaltung, z.B. durch Erhitzen. zu unterzichen Es hat sich jedoch gezeigt, daß es bei der Ultrafiltration durch Adhäsion der oelphase an der Filt erwandung sowie durch Bakterienbefall der Lösung zu Schwierigkeiten kommmt, was sich in einer starlien Abnahme der Filtriergeschwindigkeit zeigt. Insbesondere bei synthetischen Küblschmierflüssigkeiten kann die Filterleistung bereits nach 30 bis 60 Minuten auf weniger als ein Viertel der ursprünglichen Leistung absinken, so daß das Filter regeneriert werden muß. Das Regenerieren erfolgt je nach Zusammensetzung der Kjihlschmierflüssigkeit und des Filtermaterials entsprechend~ der lIerstellervorschrift durch Spülen z.B. mit Netzmittellösungen, mit alkalischen Spiillösungen (im allgemeinen Mischungen aus Na2CO2, NaOH 1 Phosphaten) oder vereinzelt mit ca.
30%iger H2SO4. Eine derartige Spülung erfordert die Zugabe von Chemikalien und belastet das Abwasser zusätzlich, unterbricht den Lauf der Anlage um ca. 30 minuten, was die Kapazität der Anlage verriugert und erfordert außerdem die dauernde Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals, ist also in jeder Imin sicht sehr aufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Wltrafiltralionsverfahren dahingehend zu verbessern, daß die Standzeiten der Anlage zwischen zwei Spülungen wesentlich verlängert werden können und daß auch die bisher nur sehr schlecht geeignet ei synthetischen Kühlschmierflüssigkeiten zufriedenstellend verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patent anspriichen beschriebene Verfahren gelöst.
Der verbrauchten Kühlschmierflüssigkeit werden 100 bis Goo ppni 11202 zugesetzt. Das H2O2 zerfällt in der Lösung durch Reaktion mit oxidierbaren Substanzen und verbraucht sich dabei. Ein Teil des H2O2 kann auch, insbesondere wenn ein Überschuß ovrhanden ist, der nicht mehr mit oxidierbaren Substan.en reagieren kann, unter Bildung von gasförmigem Sanuerstoff zerfallen. infolge der Reaktion des H2O2 tritt eine Aufrahmung ein, d.h. es bildet sich an der Oberfläche eine aus Kühlschmiermittelkonzentrat bestehende stark ölhaltige Phase, in der etwa die Hälfte des ursprünglich vorhandenen Öls in einer Konzentration von etwa 20 bis 80% vorliegt. Diese Phase kann direkt in einer thermischen Spaltanlage weiter entwässert werden. Die verbleibende, angereicherte Kühlschmierflüssigkeit wird dann wie bisher der Ultrafiltration unterworfen. Die Zugabemenge an 11202 liegt zwischen 100 und 600 ppm H20. Gibt man weniger als 100 ppm 11202 zu, verringert sich der Effekt immer mehr. Eine Zugabemenge von mehr als 600 ppm bringt keine wesentliche Verbesserung der Wirkung mehr. Es setzt in diesem Falle im a11-gemeinen lediglich eine starke gasförmige Sauerstoffentwicklung ein, die sogar zu Störungen Anlaß geben kann.
Verfahren wird durch den erhöhten H202-Verbrauch zudem unwirtschaftlicher. Die notwendige Zugabemenge hängt teilweise von der Menge der in der Emulsion befindlichen oxidierbaren Stoffe. wie Lmulgatoren, Bakterien und dergleichen al und kann in wenigen Vorversuchen leicht ermittelt warden. Besonders günstige Ergebuisse werden im allgemeinen bei einer Zugabe von etwa 150 bis 300 pnm U2O2 erzielt, da in diesem Bereich eine wesentliche Verbesserung der Filterleistung bei noch vertretbaren Chemikalienkosten erreicht wird.
Um eventuellen Störungen in der Ultrafiltrationsanlage zu entgehen und um eine optimale Wirkung zu erzielen, wird die abgereicherte Fliissigkeit erst nach dem Zerfall des H2O2 der Ultrafiltrationsanlage zugeführt. Die Zeit bis zum Zerfalt des H2O2 kann leicht anhand der oxidierenden Wirkung des noch nicht zerfallenen II 0,, ermittelt werden. Sie hängt u.a. von der Menge an 112021 an oxidierbarer Substanz sowie von der Temperatur ab. Das H2O2 wird der Emulsion im allgemeinen bei der Temperatur zugefügt, mit der die Emulsion anfällt, also etwa 25 bis 300C. Bei dieser Temperatur ist das H2O2 etwa in 12 bis 24 Stunden zerfallen. Es ist jedoch auch möglich, das 11202 der Emulsion bei höheren Temperaturen bis ca. 90 0C zuzusetzen, die Reaktionsdauer ist dann entsprechend kürzer. Bei niedrigeren Temperaturen verlängert sich die Reaktionszeit entsprechend. Sobald alles H2O2 zerfallen ist, bringt ein längeres Stehenlassen der Emulsion keinen Effekt mehr.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen in erster Linie darin, daß die Ultrafiltrationsanlage wesentlich länger als bisher ohne Spiilung betrieben werden kann, was einer erheblichen Kapazititserweiterung gleichkommt, daß durch die geriiigere Anzahl. von Spii igängen der Ch emika li enverhrnuch sowie die Abwasserbela stung sinkt und daß erstmal 5 nuch schwierig zu behandelnde synthetische Fiiihlschmierfliiseiglteit en wirtschaftlich aufgearbeitet werden können.
Beispiel 1 65m3 verbrauchter synthetischer Kühlschmierflüssigkeit, enthaltend etwa 2,5% langkettige Amine, 0,2% Emulgatoren vom nicht-ionischen Typ sowie Stabilisatoren wie höherwertige Alkohole, die mit etwa 2% mineralöl verunreinigt war, wurden bei einer Temperatur von 300C mit 65 Litern 30c/oigem technischen Wasserstoffperoxid versetzt, was einer Zugabemenge von 300 ppm H2O2 entspricht. Es bildeten sich zwei Phasen, eine obere, aus etwa 0,8m3 bestehende ölreiche Emulsion, die etwa 70% Öl enthielt und eine untere, ölarme Emulsion, die noch etwa 0,8% Öl enthielt. Nach 24 Stunden wurde die untere ölarme Schicht einer Ultrafiltrationsanlage (Typ Ucarsep der Fa. Metallgesellschaft) zugeführt, die eine Nennleistung von 9,2m3 . h Filtrat besitzt. Die Anlage konnte 10 Stunden mit der vollen Nennleistung betrieben werden, nach 48 Stunden war die Leistung auf , 1,4m3 Filtrat pro Stunde abgesunken und nach 60 Stunden mußte die Filteranlage durch 30-minütiges Spülen regeneriert werden.
Bei Wiederholung dieses Versuchs mit einer Zugabemenge von 150 ppm H 0,, wurden die gleichen Werte gefunden.
2 Beispiei 2 (Vergleichsbeispiel) Die gleiche Kühlschmiermittelemulsion wie ir Bei si ei 1 wurde ohne H2O2-Behandlung direkt derselben Ultrafiltrationsanlage zugefiihrt. Bereits nach '15 Minuten war die Lei-FtUng von anfänglich 2,2m3 . h-1 Filtrat auf weniger als 0,5m3 . h -1 Filtrat abgesunken, so daß bereits nach dieser kurzen Zeit der 30-minütige Spülzyklus durchgeführt werden mußte.
Beispiel 3 (Vergleichsheispiel) Die gleiche Kühlschmiermittelemulsion wie in Beispiel 1 wurde soweit mit destilliertem Wasser verdünnt, daß der Ölgehalt der in Beispiel 1 nach der H2O2-Behandlung erhaltenen öl armen unteren Schicht entsprach. Nach 80 Minuten ar die Filterleistung von anfänglich 2,2m3 . h 1 auf weniger als 0,5m3 . h Filtrat abgesunken.
Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß durch die H2O2-Zugahe einer den Verdjini0uiigseffekt hinaus eine erhebliche weitere zusätzliche Wirkung erzielt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Konzentrierung von verbrauchten Kühlschmierfliissiskeiten durch Ultrafiltration, d a d u r c h g e lc e n n z e i c h n e t daß man den verbrauchten Kühlschmierflüssigkeiten 100 bis 600 ppm H2O2 zusetzt, nach dem Zerfall des H2O2 die aufgeschwommene, ölreiche Schicht abrennt und die verbleibende an Öl verarmte Phase der Ultrafiltration unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man 150 bis 7QO ppm H2O2 zusetzt.