TWI747796B - 軟化劑組成物及汙泥的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種軟化劑組成物，其藉由組成物中的滲透劑降低軟化劑的表面張力，進而滲透到汙泥之間隙中，並藉由分散劑改變汙泥的表面電性與流變特性，而促使汙泥軟化。再者，利用金屬螯合劑確保滲透劑及分散劑可有效地發揮其功用，然後藉由抑泡劑避免過多泡沫的產生，藉以有效地在各種極端環境下進行汙泥的清洗。

Description

軟化劑組成物及汙泥的清洗方法

本發明是關於一種軟化劑組成物，特別是關於一種用於汙泥軟化的軟化劑組成物及汙泥的清洗方法

溶鋼槽係鋼鐵廠中廢酸純化系統的初階純化單元。所使用之廢酸純化方式係利用添加廢鋼片至溶鋼槽中，以提高酸液的pH值，並去除酸液內的部分雜質。接著，藉由加藥、沉澱、焙燒等處理單元，以回收純化後的酸液。然而，廢酸與廢鋼片在溶鋼槽內反應會產生主成分為鐵的鐵泥。長期累積下，鐵泥會阻礙廢酸與廢鋼片接觸，進而對廢酸純化的效果造成負面影響。

一般而言，在鐵泥大量累積後，習知的處理方式僅能先停產，並以高壓水柱沖洗沾附於廢鋼片上的鐵泥。然而，此種處理方式僅適用於溶鋼槽內上方處的鐵泥，而下方的鐵泥則須待上方鐵泥被清除後始可開始清除。再者，下方鐵泥由於累積時間較長，故其沾附性較強，而無法藉由常態的高壓水柱來清洗去除。因此，以電磁鐵懸吊的鋼片量愈往底層愈少。

習知的處理方法曠日廢時，且需耗費大量人力進行水柱沖洗、懸吊及置放等例行性作業，因而導致生產製程受阻。再者，雖然習知有多種用於清洗油泥或去除鐵垢的清洗劑，然而這些習知的清洗劑通常不適用於極端的酸性環境下，故不適用於上述廢酸純化的溶鋼槽中。

有鑑於此，亟須提供一種可用於各種極端環境下的軟化劑組成物及汙泥的清洗方法，以解決上述無法有效處理酸性鐵泥的缺陷。

本發明之一態樣是提供一種用於汙泥軟化的軟化劑組成物，其包含分散劑、金屬螯合劑、滲透劑、抑泡劑及水，以軟化汙泥。

本發明之另一態樣是提供一種汙泥的清洗方法，其藉由上述的軟化劑組成物來軟化汙泥，以有效地清洗汙泥。

根據本發明之一態樣，提供一種用於汙泥軟化的軟化劑組成物，其包含20重量%至40重量%的分散劑、5重量%以上的金屬螯合劑、15重量%至32重量%的滲透劑、0.4重量%以上的抑泡劑及其餘為水。分散劑包含膦基聚羧酸。金屬螯合劑包含胺酸二乙酸四鈉、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸及/或二羥乙基甘胺酸。滲透劑包含乙氧基或丙氧基之衍生物。

根據本發明之一實施例，上述金屬螯合劑之含量為5重量%至11重量%。

根據本發明之一實施例，上述抑泡劑之含量為0.4重量%至0.6重量%。

根據本發明之一實施例，上述滲透劑包含月桂醇聚氧乙烯醚及/或聚氧乙烯芳基醚。

根據本發明之一實施例，上述抑泡劑包含辛基磷酸、羧基氮烷醯胺的三乙醇胺鹽，及/或丙炔醇的烷氧基化合物。

根據本發明之一實施例，上述分散劑具有75 cSt至200 cSt之一黏度。

根據本發明之另一態樣，提供一種汙泥的清洗方法，其以上述之軟化劑組成物加入汙泥中浸泡，以獲得一軟化汙泥。接著，以清水沖洗軟化汙泥。

根據本發明之一實施例，上述汙泥包含由廢酸與廢鋼片所反應產生的鐵泥。

根據本發明之一實施例，上述清洗方法係於pH值為0.5至10的環境中進行。

應用本發明之軟化劑組成物用於汙泥的清洗，其藉由其中的滲透劑降低軟化劑的表面張力，進而滲透到汙泥之間隙中，並藉由分散劑改變汙泥的表面電性與流變特性，而促使汙泥軟化。再者，利用金屬螯合劑確保滲透劑及分散劑可有效地發揮其功效，並以抑泡劑避免過多泡沫的產生，藉以有效地在各種極端環境下進行汙泥的清洗。

承上所述，本發明提供一種軟化劑組成物，其藉由其中的滲透劑降低軟化劑的表面張力，進而滲透到汙泥之間隙中，並藉由分散劑改變汙泥的表面電性與流變特性，而促使汙泥軟化。再者，利用金屬螯合劑確保滲透劑及分散劑可有效地發揮其功效，並藉由抑泡劑避免過多泡沫的產生，藉以有效地在各種極端環境下清洗汙泥。

本發明提供一種軟化劑組成物，其可在進行清洗作業時軟化汙泥。本發明之軟化劑組成物包含20重量%至40重量%的分散劑、5重量%以上的金屬螯合劑、15重量%至32重量%的滲透劑、0.4重量%以上的抑泡劑及其餘為水。滲透劑可降低軟化劑的表面張力，進而滲透到汙泥之間隙中，並藉由分散劑改變汙泥的表面電性與流變特性，而促使汙泥因電荷相斥而軟化，以利後續進行汙泥的沖洗。另外，使用過程中，金屬螯合劑可避免分散劑及滲透劑的功能失效。抑泡劑可避免軟化劑在使用過程中產生過多泡沫，而提升清洗作業的安全性。

分散劑的用量若低於20重量%，則對於汙泥軟化的效果不佳；然而，若分散劑用量高於40重量%，所形成之軟化劑的黏度太高，而具有較差之操作性。在一些實施例中，分散劑的較佳用量為23重量%至37重量%，且更佳為28重量%至32重量%。在一些實施例中，分散劑包含具有任何型態的膦基聚羧酸。在一些實施例中，分散劑在25℃的黏度為75 cSt至200 cSt。當分散劑黏度為前述之範圍時，則對於汙泥的分散效果較佳，且較易於操作。

為避免分散劑、滲透劑及抑泡劑容易因金屬離子影響而失效，軟化劑組成物包含金屬螯合劑。再者，金屬螯合劑亦可與溶鋼槽中的金屬離子結合。因此，若金屬螯合劑的用量低於5重量%，金屬離子無法有效被去除。在一些實施例中，金屬螯合劑的用量較佳為5重量%至11重量%，且更佳為6重量%至10重量%。在一些實施例中，金屬螯合劑包含胺酸二乙酸四鈉、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸及/或二羥乙基甘胺酸。

本發明之滲透劑係具有滲透性與潤濕功能的非離子界面活性劑，且其HLB值(親水親油平衡值)沒有限制。若滲透劑用量低於15重量%，軟化劑之滲透效果不好；然而，若滲透劑之用量高於32重量%，軟化劑之滲透效果未有顯著提升，僅徒增成本。在一些實施例中，滲透劑的用量較佳為19重量%至31重量%，且更佳為21重量%至29重量%。滲透劑較佳為可溶於水且與軟化劑組成物的其他成分相容，在一些實施例中，滲透劑包含乙氧基或丙氧基的衍生物，例如月桂醇聚氧乙烯醚及/或聚氧乙烯芳基醚。

抑泡劑用量若低於0.4重量%，則其對泡沫的抑制效果不佳。在一些實施例中，抑泡劑的用量較佳為0.4重量%至0.6重量%。在一些實施例中，抑泡劑包含但不限於辛基磷酸、羧基氮烷醯胺的三乙醇胺鹽，及/或丙炔醇的烷氧基化合物。

軟化劑組成物中的水未有特別之限制，其可包含去離子水及/或自來水。當不使用去離子水時，金屬螯合劑可與水中之金屬離子結合，以避免軟化效果降低。

本發明之汙泥的清洗方法係將上述之軟化劑組成物加入汙泥中浸泡一段時間，以獲得軟化的汙泥。此浸泡時間係根據汙泥量及軟化劑添加量而變動。接著，利用清水或高壓水柱沖洗軟化的汙泥。在一些實施例中，上述汙泥的清洗方法可應用於pH值為0.5至10的環境中。特別地，此清洗方法可應用於pH值為0.5至2的極酸性環境中。在一些實施例中，上述汙泥包含由廢酸與廢鋼片所反應產生的鐵泥。

以下利用數個實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。 實施例1至7與比較例1至13

實施例1至7與比較例1至13使用的分散劑為膦基聚羧酸(Belsperse 164，中宇環保)，金屬螯合劑為谷氨酸二乙酸四鈉(GL47，NOURYON，晶淇化工)，滲透劑為月桂醇聚氧乙烯醚(Sinopol 1103SS，中日合成)，抑泡劑為聚乙二醇十三烷基/油基醚矽混合的表面活性劑(LG-126，ADEKA)。實施例1至7與比較例1至13的配方比例如下表1所示。

表1 評價方式

以下對表1所示之配方比例的組成物進行效能評估。首先，於管柱內填充等量的酸性鐵泥，接著分別倒入實施例1至7與比較例1至13的軟化劑組成物。待10分鐘後，觀察液面與初始液面的距離(下表2中的滲透性)與起泡高度，以作為評估軟化劑之滲透性能和抑泡劑之抑泡功能的評估指標。再者，於剪切率為5 s ^-1的測試條件下，量測汙泥黏度，以作為汙泥軟化的量化指標。另外，為了評估軟化劑進入汙泥孔隙或汙泥/廢鋼片間隙的能力，將軟化劑置放在廢鋼片上，並於靜置3分鐘後，檢測其接觸角。

表2

根據上表1的配方比例及表2的檢測結果可看出，首先，實施例1至7的滲透性皆大於14 cm，而比較例1至3 及5至6的滲透性明顯較低，其主要是因為比較例1至3 及5至6的組成物中並沒有添加滲透劑。換言之，滲透劑在軟化劑組成物中對於汙泥的滲透性有明顯的效果。接者，實施例1至7的汙泥黏度皆低於5 PaS，而比較例1至5及10的汙泥黏度則明顯高於實施例1至7，可理解其原因是比較例1及3至5的配方中並未添加分散劑，比較例1至3及5的配方中並未添加滲透劑，而比較例10則是包含較少量的分散劑。換言之，分散劑及滲透劑皆有助於汙泥的軟化。

再者，實施例1至7的接觸角皆小於20∘，而比較例1至3、5至6及12的接觸角則明顯偏高。由表1的配方中可知比較例1至3 及5至6並未同時添加金屬螯合劑及滲透劑，而比較例12的金屬螯合劑添加量亦偏少，亦即金屬螯合劑及滲透劑對於降低接觸角皆有重要的助益。實施例1至7的起泡高度皆小於4 cm，然而，比較例1至4及6至9的配方中並未添加抑泡劑，故起泡高度都很高，而比較例5僅有水及抑泡劑，但其組成物沒有任何軟化汙泥及滲透的效果，故起泡性還是很明顯。

為了進一步觀察軟化劑的滲透性，另外觀察了實施例2及比較例1組成物於廢鋼片上的接觸角隨時間的變化。在0至3分鐘期間，實施例2的接觸角由24.9∘下降至11.7∘，而比較例1的接觸角僅由37.5∘降至32.4∘。實施例2的接觸角變化明顯大於比較例1的接觸角變化，此觀察結果可進一步佐證軟化劑組成物的滲透功能。

再者，利用流變儀分析酸性鐵泥浸泡實施例2及比較例1的組成物後之汙泥黏度的變化。分析結果顯示，隨著剪切率的提升，浸泡實施例2之汙泥黏度有顯著的下降，其中在剪切率10 s ^-1的條件下，浸泡實施例2及比較例1的鐵泥黏度分別為1.2 PaS及8.3 PaS，此結果可證明實施例2確實使汙泥結構變得較鬆散，有利於後續利用高壓水柱進行沖洗。

根據上述實施例，本發明提供一種軟化劑組成物，其藉由其中的滲透劑降低軟化劑的表面張力，進而滲透到汙泥之間隙中，並藉由分散劑改變汙泥的表面電性與流變特性，而促使汙泥軟化。再者，利用金屬螯合劑確保滲透劑及分散劑可有效地發揮其功效，然後藉由抑泡劑避免過多泡沫的產生，藉以有效地在各種極端環境下進行汙泥的清洗。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

無

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (10)

1. 一種用於汙泥軟化的軟化劑組成物，包括： 20重量%至40重量%的一分散劑，其中該分散劑包含膦基聚羧酸； 5重量%以上的一金屬螯合劑，其中該金屬螯合劑包含胺酸二乙酸四鈉、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸及/或二羥乙基甘胺酸； 15重量%至32重量%的一滲透劑，其中該滲透劑包含乙氧基或丙氧基之一衍生物； 0.4重量%以上的一抑泡劑；以及 其餘為水。
2. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中該金屬螯合劑之一含量為5重量%至11重量%。
3. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中該抑泡劑之一含量為0.4重量%至0.6重量%。
4. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中滲透劑包含月桂醇聚氧乙烯醚及/或聚氧乙烯芳基醚。
5. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中該抑泡劑包含辛基磷酸、羧基氮烷醯胺的三乙醇胺鹽，及/或丙炔醇的烷氧基化合物。
6. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中該分散劑具有75 cSt至200 cSt之一黏度。
7. 如請求項1所述之軟化劑組成物，其中該水包含去離子水及/或自來水。
8. 一種汙泥的清洗方法，包含： 以請求項1至6所述之軟化劑組成物加入該汙泥中浸泡，以獲得一軟化汙泥；以及 以清水沖洗該軟化汙泥。
9. 如請求項 8所述之汙泥的清洗方法，其中該汙泥包含由一廢酸與一廢鋼片所反應產生的鐵泥。
10. 如請求項9所述之汙泥的清洗方法，其中該清洗方法係於pH值為0.5至10的一環境中進行。