Trước đây vấn đề môi trường chưa được quan tâm lắm thì dầu nhờn khi sử dụng được
thải bỏ bằng nhiều cách: chôn lấp, đốt bỏ, đổ ra sông biển. Việc giải quyết vấn đề này tuy
đơn giản nhưng gây ra hiệu quả rất nghiêm trọng tới môi trường sinh thái. Mức độ gây ô
nhiễm của nó không kém các sự cố tràn dầu:
Ô nhiễm nguồn nước:
Làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước, cách ly môi trường nước với không
khí, hủy diệt các loại sinh vật sống trong nước, chuyển thành các hợp chất độc hại đối với con người.
Làm thiệt hại và ảnh hưởng nặng nề về tiềm năng du lịch, kinh tế xã hội. Ô nhiễm tác động đến môi trường đất:
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 47
Khi xâm nhập vào đất chúng làm biến đổi kết cấu đặc tính lí hóa của đất, biến các
loại hạt keo đất thành "trơ" không còn khả năng hấp phụ, trao đổi nữa làm dung dich mất đi tính đệm, tính oxi hóa, độ dẫn điện và dẫn nhiệt. Do khó phân hủy nên dầu có thể bị tồn lưu trong đất rất nhiều năm, khó làm sạch.
Tác động đến hệ thực vật: lá và rễ bị phủ dầu gây tắc nghẽn các rễ thở, gây cháy
lá, rụng lá, cây chết.
Gây tử vong cho các vi sinh vật hiếu khí trong đất. Ô nhiễm tác động đến môi trường không khí:
Khi đem đốt bỏ sẽ gây ô nhiễm cho môi trường không khí do trong dầu nhờn thải có
chứa nhiều phụ gia, hợp chất chứa S, N...khi cháy tạo ra các khí độc gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe con người và các hệ động thực vật.
Tuy nhiên ngày nay vấn đề môi trường được quan tâm rất chặt chẽ do đó việc xử lý
dầu nhờn thải là hết sức cần thiết. Việc xử lý này có thể tốn kém nhiều nhưng bắt buộc
phải thực hiện vì mục tiêu hàng đầu là bảo vệ môi trường. 2.3.2. Mục đích của việc tái sinh dầu nhờn
Sự cần thiết của việc thu hồi và sử dụng lại dầu thải, các sản phẩm không gây ô
nhiễm …. Liên quan đến hai mục tiêu chính của xã hội hiện nay:
Giữ gìn tài nguyên thiên nhiên Cải thiện môi trường
Một vấn đề quan trọng đối với dầu động cơ là giảm tối thiểu mức độ gây ô nhiễm thì phải kéo dài tuổi thọ dầu tức là chu kì thay dầu càng dài thì lượng dầu thải ra càng ít. Tuy
nhiên điều này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, đặc biệt là chọn loại dầu và chất lượng dầu. Mặt khác phải chú ý rằng các hệ thống thu hồi dầu thải có hiệu quả phải đi đôi
với tái chế chúng. Việc thu hồi dầu được tổ chức tốt có các biện pháp và qui định khuyến
khích thực hiện… có thể tái sử dụng tới 50% lượng dầu sử dụng. cũng nên cân nhắc tới
việc dùng dầu thải làm nguyên liệu cho kĩ nghệ tái chế nhất là lọc thành dầu gốc chất lượng cao. Tất nhiên các loại nguyên liệu này muốn sử dụng tốt phải được thu hồi và bảo
quản cẩn thận. Do đó công việc tái sinh dầu phế thải có một ý nghĩa rất lớn đối với nền
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 48
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 49
CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DẦU NHỜN PHẾ THẢI
3.1.Phương pháp khử chất bẩn trong dầu nhờn bằng cách đun nóng và lọc* Phương pháp 1: * Phương pháp 1: Dầu nhờn Gia nhiệt, T0C: 100-1800C t: 20-60 phút Lắng, t: 24h Cặn bẩn Lọc, P: 3- 6 kg/cm2
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 50
Hình 3.1. Sơđồ phương pháp đun nóng và lọc phương pháp 1
Đun nóng dầu nhờn đến khoảng 1000C ( đun nhỏ lửa ) giữ nhiệt từ 20-60 phút. Nếu
dầu nhờn quá sánh (độ nhớt cao), thì có thể đun nóng đến khoảng 1800C. Sau đó để các
cặn bẩn trong dầu nhờn lắng xuống ( thời gian khoảng 24h), gạn lấy dầu sạch rồi đem lọc.
Lưới lọc nên dùng loại mất mắt lưới tương đối mau có thể lọc các tạp chất có hạt lớn hơn
0,1- 0,2 mm. Quá trình lọc nén tiến hành dưới áp suất nhất định. Nếu lọc bằng bơm tay thì áp suất lọc nên dùng từ 3-4 kg/cm2. Nếu lọc bằng bơm chạy điện thì áp suất lọc có thể dùng đến 6 kg/cm2.
Phương pháp này chỉ xử lý được nước và cặn mà thôi còn các tính chất khác của nó không đạt tiêu chuẩn dầu gốc.
* Phương pháp 2:
Nhớt thải đem đun nóng khoảng 60-800C. Sau đó lọc nóng, phần cặn nhựa bỏ đi.
Phần nhớt thu được đem hấp phụ bằng bentonite với tỷ lệ 2ml/1g bentonite. Để lắng tự
nhiên khoảng 12h. Rồi đem lọc chân không ta sẽ thu được dầu nhờn có màu đỏ sẫm, xử lý
bằng bentonite một lần nữa ta thu được dầu nhờn màu vàng sẫm.
Phương pháp này quan trọng nhất là phải lọc sạch phần cặn nhựa, nếu không bước
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 51
Nhớt thải
Gia nhiệt, T0C:60-800C
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 52
Lắng 12h
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 53
3.2. Phương pháp dùng axit và bazơ để khử tạp chất trong dầu
Pha 5-10% axit H2SO4 đậm đặc (tỷ trọng 1,84; nồng độ 98%) vào dầu nhờn, rồi
khuấy thật mạnh và thật đều trong 1h. Sau đó để cho các chất bẩn lắng xuống (trong
khoảng 24h). Sau đó gạn lấy dầu sạch, đem đun nóng chừng 600C, một mặt khuấy đều,
một mặt đổ 5% dung dịch NaOH ( nồng độ dưới 50%) vào. Đun và khuấy đều nó trong 30 phút, sau đó để lắng trong khoảng 8-10h. Tiếp theo dùng nước sôi (1000C) hoặc nước
nóng (850C) để tẩy sạch bazơ. Sau khi tẩy xong (có thể dùng thuốc thử để xem đã hết bazơ chưa). Đun dầu lên khoảng 150- 1800C cho nước bay hơi rồi đem lọc sạch. Trước khi đem dùng cần kiểm tra lại độ nhớt của dầu. Ngoài ra trong quá trình khử tạp chất trên
người ta còn có thể dùng một vài chất hóa học như NaCO3, cacbon hoạt tính, cao lanh hoạt tính…để xúc tiến quá trình lắng cặn của dầu nhờn.
Người ta có thể dùng bazơ để tẩy trước độ axit trong dầu nhờn làm cho dầu có tính
kiềm, rồi cuối cùng mới dùng axit để khử bazơ, nhưng nói chung đều phải tẩy thật sạch axit và bazơ cũng như tẩy thật sạch nước trong dầu nhờn. Trước khi dùng dầu nhờn bao
giờ cũng phải kiểm nghiệm lại độ nhớt. Nhận xét:
Dùng axit H2SO4 mục đích là để nó tác dụng với các tạp chất thành những muối hóa
học có tỷ trọng lớn, những chất này lắng xuống hình thành một lớp dầu bùn. Nhưng thực
ra axit H2SO4 cũng không khử hết tạp chất được nhất là những loại tạp chất oxit. Hơn nữa
dùng axit khử tạp chất lại làm cho độ axit trong dầu nhờn tăng lên. Vì vậy sau khi đã khử
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 54
Dầu nhờn
Pha, khuấy mạnh, t: 1h
Lắng, t: 1h
Lọc
Đun, khuấy đều, T0C: 600C t: 30 phút
Lắng, t: 8-10h
Tẩy
Đun, T0C : 150-1800C
Lọc
Dầu tái sinh
5-10% axit H2SO4 98% 5% NaOH dưới 50% Nước nóng 85- 1000C Hơi nước
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 55
Hình 3.3. Sơ đồ phương pháp axit và bazơ
Những điều lưu ý khi dùng phương pháp axit và bazơ:
Muốn được dầu nhờn tái sinh có đầy đủ những tính chất cần thiết, tốt nhất nên tiến
hành xử lý dầu nhờn bằng axit H2SO4 với điều kiện nhiệt độ thấp. Vì nhiệt độ cao sẽ làm
tăng thêm độ hòa tan của cặn bẩn trong dầu nhờn ảnh hưởng không tốt đến chất lượng dầu
nhờn. Nhưng trái lại khi nhiệt độ thấp độ dính của dầu nhờn tăng lên làm cho cặn bẩn khó
lắng xuống. Nhiệt độ của dầu nhờn sau khi pha axit H2SO4 nên từ 20-300C là thích hợp
nhất.
Nồng độ axit H2SO4 cũng rất quan trọng, nếu nồng độ axit H2SO4 thấp thì chỉ khử được chất hóa hợp hydrocacbua không bão hòa, khử được ít asphan và nhựa cho nên dùng axit H2SO4 nồng độ 96% là thích hợp.
Nếu lượng axit H2SO4 dùng không đủ, thành phần có hại trong dầu không khử được
hết, trái lại lượng axit H2SO4 dùng quá nhiều cũng không có lợi vì chẳng những nó khử được chất có hại mà còn khử luôn cả những chất có lợi trong dầu nhờn nữa. Cho nên tùy
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 56
theo từng loại dầu bẩn nhiều hay ít mà quyết định sử dụng lượng axit H2SO4 cho thích hợp.
Sau khi cho axit vào dầu nhờn cần khuấy đều và cần phải có thời gian để dầu nhờn
tiếp xúc với axit được tốt. Nếu thời gian để quá dài một bộ phận cặn bẩn sẽ hòa tan trong dầu, nếu thời gian để quá ngắn cặn bẩn sẽ lắng xuống không hết.
Sau khi đã xử lý dầu nhờn bằng axit H2SO4 trong dầu nhờn sẽ tồn tại axit đối với máy
vô cùng bất lợi vì nó sẽ phá hủy máy, cho nên sau đó phải trung hòa axit còn lại trong
dầu.
Muốn biết trong dầu còn lẫn axit hay không ta phải dùng chất chỉ thị methyl orange (methyl da cam) thử bằng cách: Lấy một ống thủy tinh cho nước cất vào rồi đổ dầu vào (dầu nên cho nhiều hơn nước một chút), lắc mạnh trong 3 phút. Sau đó đổ dầu ở trên đi, nước bên dưới còn lại, nước bên dưới còn lại nhỏ vài giọt chất chỉ thị màu vào, nếu nước đó là màu da cam thì hiển thị rằng axit đã hết, nếu nước biến thành màu hồng thì biểu thị
axit còn tồn tại phải tiến hành trung hòa một lần nữa.
Muốn khử axit trong dầu, cần phải xử lý bằng dung dich kiềm. Khi dùng kiềm nên cẩn thận để tránh sự nhũ hóa (biến thành những giọt dầu có màu trắng như sữa do dầu kết
hợp chặt chẽ với phân tử nước) trong dầu nhờn. Đó là hiện tượng cực kỳ bất lợi. Để tránh
hiện tượng đó ta dùng kiềm yếu và nhiệt độ của dầu tương đối cao. Khi cho kiềm vào dầu
cần phải khuấy đều và để thời gian cho phản ứng trung hòa.
Dùng nước để khử bazơ thừa sau khi trung hòa, muốn biết trong dầu còn bazơ không
ta dùng chất chỉ thị màu phenolphthalein thử bằng cách: Lấy một ống thủy tinh cho nước
cất vào rồi đổ dầu sau khi tẩy bazơ vào (dầu nên cho nhiều hơn nước một chút), lắc mạnh trong 3 phút. Sau đó đổ dầu ở trên đi, nhỏ vài giọt phenolphthalein vào, nếu nước không
có màu thì biểu thị không còn bazơ, nếu nước biến thành màu hồng thì biểu thị còn bazơ,
phải tẩy bằng nước tiếp tục cho hết bazơ mới thôi.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 57
Đun nóng dầu đến 400C, pha 5% axit H2SO4 (tỷ trọng 1,84) vào khuấy 30 phút và để
lắng trong 8h.
Gạn dầu, đổ cặn bẩn đi rồi đem đun dầu đã gạn đến 600C, tiếp tục pha 3% dung dịch nước (1%), NaOH (0,5%), Na2CO3 (1,5%) vào khuấy đều 30 phút, để lắng 8h.
Tiếp tục gạn dầu ở trên đổ cặn bẩn đi, rồi dùng nước sôi với thể tích bằng 1/3 thể tích
dầu, đổ vào khuấy trong 30 phút, lắng 8h. Sau đó tháo nước ở bên dưới đi và dùng phenol phtalein thử, nếu còn bazơ thì lại dùng nước sôi làm như trên, nếu hết bazơ thì thôi.
Đun dầu lên đến 1400C để khử nước
Lọc lại để thu sản phẩm
3.4. Phương pháp tái sinh dầu bằng đất tẩy
Trong quá trình sử dụng dầu xảy ra sự chuyển hóa các cấu tử hydrocacbon của dầu
khoáng với sự tạo các nhựa, asphalten, cacbon, carloic, các sản phẩm axit của
carboxylic… Trong dầu, dần dần tích tụ muối của các axit béo, axit napthen, tro và các tạp chất cơ học, kim loại. Để tạo các cấu tử không mong muốn người ta dùng phương
pháp xử lý dầu thải bằng axit sunfuric, bằng đất tẩy, chưng cất chân không, kiềm hóa và lọc.
Để tái sinh dầu người ta cho dầu khuấy trộn với dung dịc soda và lắng đọng. Sau khi
tách phần kiềm người ta rửa bằng nước nóng 70-800C và xử lý bằng đất tẩy.
Nhược điểm của phương pháp trên là tính chất dầu không được khôi phục hoàn toàn. Một số tạp chất như nhựa, muối của các axit, của aromat đa vòng, lưu huỳnh không loại
ra khỏi dầu. Vì vậy tái sinh có màu tối không thỏa mãn các tiêu chuẩn quốc gia ( GOST). Để tăng chất lượng dầu sau khi xử lý dầu bằng đất tẩy và dầu được xử lý thêm bằng
phức của clorit nhôm tăng ở 70-800C
Cloric nhôm 60-66
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 58
Xăng là chất mang của cloric nhôm trong pha lỏng, không tham gia tích cực trong
quá trình tạo phức với các cấu tử không mong muốn của dầu. Cloric nhôm tạo phức với
các chất nhựa, với aromat đa vòng, với hợp chất chứa lưu huỳnh. Sau hai giai đoạn xử lý
trên dầu có màu vàng nhẹ và hoàn toàn loại các tạp chất nhựa, aromat đa vòng và lưu
huỳnh. Chỉ số nhớt tăng 110-120.
Để tái sinh phức trên người ta xử lý nó bằng một nửa thể tích của dung môi ( tiến
hành 2 lần ở 750C). Cấu tử không mong muốn được trích ly khỏi phức này và phức này có hoạt tính như cũ. Trong điều kiện thí nghiệm phức đó làm việc trong khoảng bốn tháng
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 59
Hình 3.4. Sơ đồ phương pháp tái sinh dầu nhờn bằng đất tẩy
Dầu nhờn Khuấy trộn Lắng Rửa Khuấy Khuấy, T0C: 70-800C Dd sôda Nước nóng 70-800C Đất tẩy Phức Cloric Nhôm Kiềm
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 60
3.5. Xử lý bằng dung môi
Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu phương pháp xử lý, chiết tách dầu nhờn đã qua sử dụng bằng dung môi hòa tan. Whisman et al ( 1978) đã giới thiệu một hợp chất gồm
các dung môi hòa tan để xử lý dầu đã sử dụng rượu 2-propanol, 1-butanol và dung môi butanone. Nghiên cứu của họ đã cho thấy rằng hỗn hợp hai loại rượu trên tạo thành một
cấu trúc nhị phân cho hiệu quả khá tốt.
Tuy vậy kết quả tốt nhất có thể đạt được ở tỷ lệ 8 dung môi 1 dầu, tỷ lệ này xem ra không khả thi. Họ đã đánh giá các tỷ lệ khác nhau của hệ thống tam phân và cho thấy
rằng cấu trúc giàu rượu 2 propanol đã tạo ra các loại bùn có hiệu quả chiết tách không tốt.
Trong khi hệ thống giàu butanone cho hiệu quả chiết tách tốt nhưng dường như nó tái hòa tan các chất đơn lập mới hình thành dạng tro. Vì vậy họ chọn một hỗn hợp dung môi theo
tỉ lệ ( 1:2:1) tương ứng (2-propanol, 1-butanol, butanone),với hỗn hợp dung môi dầu là
3:1. Snow và Delaney đã nghiên cứu hệ thống chiết tách dung môi dành cho dầu đã qua sử dụng. Tỷ lệ dung môi dầu là 4:1 hoặc 8:1. Các dung môi được nghiên cứu là hỗn hợp