乳化液分為油基和水基2種，目前多數(shù)企業(yè)2種混合使用。乳化液具有良好的冷卻性、清洗性以及一定的潤滑性、防銹性，是目前機械行業(yè)中使用最為廣泛的一種金屬切削液。使用過的廢乳化液中含有大量的礦物油料、乳化劑和亞硝酸鹽，成分復(fù)雜，COD等污染物濃度極高。

乳化液的主要功能有冷卻、潤滑、防銹等，不同的化學(xué)性能對其功能都有一定的影響。

乳化液冷卻功能主要是冷卻軋件和軋輥，減少軋件變形，提高板形精度，延長軋輥壽命，進而能提高軋制速度和壓下量，提高生產(chǎn)率。水基的合成乳化液冷卻性能相對較好，但如受雜油、污垢污染或有油乳析出，會降低冷卻性能。

冷卻性能還和乳化液系統(tǒng)的設(shè)計，如乳化液流量、噴射方式和系統(tǒng)容積等有關(guān)?，F(xiàn)有的乳化液中均加有各種潤滑添加劑，如脂肪酸油、酸胺酷、聚合物等，它們可起到軋制潤滑的作用，能有效降低軋輥和軋件之間的摩擦，提高產(chǎn)品精度和表面光潔度，延長軋輥壽命。

乳化液的防銹功能主要來自配方中的有機胺鹽或無機鹽類防銹添加劑及鈍化劑，它對軋件的防銹保護僅為工序間的防銹，一般為一周左右，并視環(huán)境溫度和濕度而不同，此外也防止軋機的銹蝕。

乳化液有一個最低防銹粘度，它視產(chǎn)品而異，一般約4環(huán)。如乳化液中的Cl-含量較高，則Cl-會穿透金屬表面鈍化膜，造成軋件點蝕，此時應(yīng)設(shè)法降低其含量。

1、乳化液油膜強度

在乳化液的承載方面，油膜的強度是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)，它同時也會受到滑動速度、潤滑油的粘度和吸附膜強度的影響。潤滑油層在軋制變形區(qū)能夠更好地實現(xiàn)軋件變形壓力。在金屬表面，如果潤滑油形成的吸附膜具有非常大的抗壓能力，那么軋輥和軋件之間的接觸就能夠被這層吸附膜很好的組織，潤滑狀態(tài)就會保持到非常好的狀態(tài)。乳化液的性質(zhì)對油膜的強度起到?jīng)Q定性的作用。

2、乳化液濃度

在具體的使用過程中，乳化液的濃度是非常關(guān)鍵的參數(shù)，適中值會依據(jù)不同的品種規(guī)格變化。如果乳化液的濃度較高，那么離水展和油膜都會相應(yīng)增加，導(dǎo)致潤滑過度，軋輥和軋件之間過度的打滑會出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象，影響板形。相反，如果乳化液的濃度較低，那么離水展和油膜都會相應(yīng)減少，導(dǎo)致潤滑不足，軋輥和軋件之間潤滑不足會產(chǎn)生過熱，影響軋機運轉(zhuǎn)。

3、乳化液穩(wěn)定性

對于乳化液被乳化后的相對穩(wěn)定性進行劃分，可以分為三類，分別為穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)和半穩(wěn)態(tài)乳化液，在唐鋼的乳化液系統(tǒng)中，半穩(wěn)態(tài)乳化液是系統(tǒng)使用的。

這種乳化液以礦物油、合成侄和精煉的脂肪油作為基油，然后加入了相應(yīng)的添加劑。在50到60度的時候，油才能在水中進行很好調(diào)配，成為乳化液。半穩(wěn)態(tài)乳化液的顆粒大小為1～10μm，需要對其進行不停的攪拌，這樣才能更好地維持應(yīng)有溫度，防止乳化液中基油的折出。

4、乳化液PH值

乳化液在配出出來之后，PH值是呈現(xiàn)微堿性的。由于吸入二氧化碳，使用中的乳化液PH值會逐漸降低，因此需要對PH值進行控制。這樣就是為了更好地阻止細菌的生成，防止對軋制所使用的管道和設(shè)備等形成腐蝕，進而對具體的軋制穩(wěn)定性造成影響。

1、乳化液中的油性劑

分子結(jié)構(gòu)中同時具有極性和非極性基團的油性劑，可以在摩擦過程中吸附在金屬表面，從而起到潤滑作用。脂肪酸是一種常見的油性劑，具有價格低、性能好、來源廣等優(yōu)點，但其缺點是與金屬的反應(yīng)活性強，易與金屬離子發(fā)生反應(yīng)生成皂，導(dǎo)致其消耗速度較快。

為保持最佳的潤滑狀態(tài)，在對軋制乳化液進行控制時，可以通過直接添加脂肪酸到乳化液中進行調(diào)整。根據(jù)軋機的配置不同，主要采用如下方式：①未稀釋的酸可以緩慢地直接加入到乳化液中;②脂肪酸與礦物油混合后再將混合液緩慢加入;③將脂肪酸、基礎(chǔ)油和少量的乳化劑混合后緩慢地加入。

在高檔乳化液配方中，油性劑一般不只是選用脂肪酸，而是選擇脂肪酸、合成酯或酰胺類的多種添加劑的復(fù)合組成，這樣的乳化液能滿足不同的潤滑狀態(tài)，保證軋機穩(wěn)定地運行。其原因是復(fù)合配方中不同添加劑的活性有差異，可以起到互補和協(xié)同作用，化學(xué)性能更加穩(wěn)定，雖然也會在潤滑過程中產(chǎn)生消耗，但消耗速度大大降低，能保持一定的平衡狀態(tài)，且受硬水的影響較小。

2、極壓抗磨添加劑

抗磨添加劑主要在高負荷下起作用，通常含有硫、磷、硼等活性元素，在金屬表面形成硫化鐵、磷酸鐵膜而起作用，其中活性元素的活性大小控制是甚關(guān)重要的，活性太強易引起腐蝕磨損，活性不夠則難以形成潤滑膜。

乳化液所用傳統(tǒng)抗磨添加劑主要有脂肪酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯胺鹽等，一般都是油溶性的，在使用時先溶于基礎(chǔ)油，再用表面活性劑將其分散到水中，其潤滑性好，能夠在不同工況下保證足夠的抗磨作用。這類添加劑存在的問題主要是在水中不穩(wěn)定，易受水質(zhì)影響，且如果乳液穩(wěn)定性不好，易造成添加劑分散不均，難以有效潤滑金屬各個部位。

3、乳化劑

乳化劑是生產(chǎn)乳化液的最重要組分，決定著乳化液的兩個重要參數(shù)：①乳化液的油粒直徑大小及其分布;②乳化液的熱分離性。

乳化液的油粒直徑大小及其分布歷來受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，很多學(xué)者對此進行了深入的研究。一般而言，要使一種乳化液的油粒直徑增大，可加入鈣或鎂的可溶性鹽，多價陽離子能夠降低胺皂的乳化效果，相當(dāng)于降低了乳化劑的效果;要使乳化液的油粒直徑減小，可加入無機堿或有機胺類物質(zhì)，堿性物質(zhì)與游離脂肪酸結(jié)合生成更多的皂類，而有了更多可供利用的乳化劑，乳化液的油粒直徑就可以有效減小。

另外，熱分離性被定義為乳化液和熱的軋輥接觸時所分出的純油量，是乳化液最重要的性能指標(biāo)，而乳化劑決定了乳化液在軋輥上的熱分離，在大多數(shù)情況下，平均油粒直徑增大，熱分離能力提高。

對于乳化劑的選擇而言，一般采用表面活性劑的HLB值(即親水親油平衡值)作為參考。不同HLB值的表面活性劑有其相應(yīng)的應(yīng)用場合，參見下表。不同的表面活性劑HLB值可以累加，即加權(quán)平均值即是乳液體系的HLB值。

4、防銹劑

潤滑和防銹是乳化液必須具備的兩大主要功能。在乳化型金屬加工液中，常用的防銹劑有亞硝酸鈉、苯甲酸鈉、重鉻酸鈉、三乙醇胺等水溶性防銹劑。

這類添加劑使用方便、成本低，缺點是在金屬表面易發(fā)生流淌，水分蒸發(fā)后金屬零件表面常留下白霜。另外，在使用中NaNO2與胺會生成致癌物質(zhì)亞硝胺，國內(nèi)外研究者多年來一直在尋找其替代產(chǎn)品。

5、抑菌劑

加工液中微生物主要有細菌、酵母菌和霉菌等，微生物過度增長會帶來許多問題，如乳化液被破壞、pH值降低、有效組分分解和潤滑性降低等，所以抑制這些微生物的生長，一直是加工液生產(chǎn)和使用者最關(guān)心的事情。另外，近年來人們更加關(guān)注空氣中的微生物、難聞的氣味與皮膚接觸等對工人健康的危害。

抑制微生物生長最主要的方法就是使用恰當(dāng)?shù)囊志鷦?，殺滅微生物，抑制其繁殖。適用于金屬加工液的抑菌劑主要種類有烷烴衍生物、甲醛縮合物、異噻唑琳酮、嗎琳化合物、唑烷酮化合物、酚類、吡啶衍生物和季胺鹽化合物等。

從實用角度看，當(dāng)前主流的廢乳化液處理技術(shù)，主要包括以下工藝和技術(shù)：

①破乳。常見的破乳方法是使用破乳劑，或者酸化破乳，實踐證明難以實現(xiàn)完全破乳;其破乳的主要功能是實現(xiàn)油水分離，以及對破乳后的油脂、添加劑等大分子結(jié)構(gòu)進行破壞，為后續(xù)的油水分離、雜質(zhì)氣浮和沉淀做準(zhǔn)備;

②絮凝。通過上述破乳后，或加入絮凝劑后形成沉渣;

③氣浮。通過氣浮形成浮渣;

④水質(zhì)的進一步處理。通過上述過程分離出的廢乳化液COD依然很高，需要通過各種方法降解，盡可能降低水中COD和其它雜質(zhì);

⑤其它末端處理。如過濾、對澄清液再進行處理或者過濾，利于排放或回用。

從實際運行效果看，上述處理技術(shù)主要存在以下問題，一是COD降解范圍有限，這主要是破乳不徹底，廢液中COD含量較高;二是生化系統(tǒng)周期太長，且難以穩(wěn)定，難以適應(yīng)乳化廢液的多變性及快節(jié)奏變化。廢乳化液處理后產(chǎn)生的廢乳化液COD仍高達9000～10000mg/L，個別的高達28000mg/L，同時還產(chǎn)生大量的油泥狀物質(zhì)，很難再進行處理，儲存和運輸都很困難。

1、廢乳化液預(yù)處理

廢乳化液處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要有破乳、破乳后油的處理以及所含大量添加劑的處理。實踐證明，大量殘油將會影響到后續(xù)處理過程，所以破乳后含油的處理是最大問題，包括油的分離以及殘油對絮凝沉淀和渣的影響，同時沉渣中的含油物質(zhì)使得沉渣無法干燥形成固體。

研究發(fā)現(xiàn)，電絮凝法對破除油性物質(zhì)效果較好，于是采用電絮凝法預(yù)處理廢乳化液，取得了良好的效果。電絮凝法即是采用電絮凝器，通過三維電極的電催化產(chǎn)生強氧化物質(zhì)，破壞乳化液中的大分子物，同時與電極中的Fe離子形成膠狀可沉淀物，并與化學(xué)處理協(xié)同作用產(chǎn)生污泥，從而達到去除絕大多數(shù)的懸浮物和有機物。

電絮凝是利用可溶性金屬陽極在電解過程中產(chǎn)生的金屬氫氧化物絮凝去除水中污染物質(zhì)的水處理工藝?，F(xiàn)實中，陽極材料通常采用鋁、鐵等易得而價廉的金屬，以鐵為例，其基本反應(yīng)過程如下：

陽極反應(yīng)：Fe+2e﹣→Fe2+

陰極反應(yīng)：2H2O+2e﹣→H2↑+2OH﹣

水解反應(yīng)：Fe2++2OH﹣→Fe(OH)2↓

電解生成的氫氧化亞鐵沉淀具有良好的絮凝、吸附性能，能有效地從廢乳化液中去除污染物質(zhì)。同時電解時陰極析出的氫氣能形成大量微小的氣泡，具有良好的氣浮分離效果，因此電絮凝通常也稱作電絮凝-氣浮工藝。

實驗證明，該方法對乳化液的破乳和絮凝有特殊作用。經(jīng)本方法處理后的廢乳液中所含油脂全部被分解，完全破除乳化液中的大分子物和凝聚懸浮物，不會產(chǎn)生黑乎乎的粘性物質(zhì)，油性物質(zhì)已經(jīng)全部去除。

2、廢乳化液深度處理

經(jīng)電絮凝處理后的廢乳化液，極易產(chǎn)生化學(xué)沉淀，所得的沉淀物可以在脫水后形成固體干渣。此階段得到的廢乳化液COD依然較高，仍需進一步處理來降低COD。用傳統(tǒng)方法(生化、其它氧化法)處理的難度仍然較大，結(jié)合廢乳化液產(chǎn)生的工業(yè)特點，需要研究一種快速、短流程、高效的后續(xù)處理方法，因此電催化氧化法成為首選。

電催化氧化法廢乳化液處理技術(shù)是利用電化學(xué)反應(yīng)單元的特殊催化反應(yīng)作用，使水在反應(yīng)單元內(nèi)產(chǎn)生[·OH]羥基自由基離子，羥基自由基具有極強的氧化性。在化學(xué)反應(yīng)器的電催化、電氧化、電吸附、電氣浮的同時作用下，水體中的有機物和氨氮的復(fù)雜大分子結(jié)構(gòu)的分子鏈被打斷成小分子結(jié)構(gòu)，并被逐漸降解成CO2和N2回歸到空氣中，以達到降解有機污染物的目的。在處理過程中產(chǎn)生的新生態(tài)[·OH]、[H]、[O]等能與廢乳化液中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能破壞廢乳化液中有色物質(zhì)的發(fā)色基團或助色基團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用。

電催化氧化法的優(yōu)點在于：

①過程中產(chǎn)生的[·OH]無選擇地直接與廢乳化液中的有機污染物反應(yīng)，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，沒有或很少產(chǎn)生二次污染;

②電解過程伴隨著產(chǎn)生氣浮的功能;

③能量效率高，電化學(xué)過程一般在常溫常壓下即可進行;

④既可以單獨處理，也可以與其他處理相結(jié)合，作為前處理，以提高廢乳化液的生物降解性，經(jīng)預(yù)處理后的廢乳化液可生化性大幅提高;

⑤設(shè)備及其操作容易實現(xiàn)自動控制，大大降低人力成本，確保出水指標(biāo)穩(wěn)定可靠。

多數(shù)廢乳化液經(jīng)處理后其最終COD降低率為95%～98%，最終COD會降至500mg/L以下。