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润滑油的生态评价研究现状

  • 来源:本站原创
  • 时间:2022/5/15 14:11:17
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1.前言润滑油在使用过程中由于泄露、溅射、更换等原因,经常被直接排放在了海洋、森林、湖泊等地区,破坏生态环境。为了改善润滑油的某些特性,经常加入添加剂,使其具有更好的润滑作用,减小机械摩擦损耗。比如ZDDP(二烷基二硫代磷酸锌)是一种具备抗氧、防腐和抗磨作用的多效添加剂,性价比高,普遍应用于发动机油、液压油、传动液、齿轮油和其他润滑油中。但是ZDDP不易被分解,特别是对水生动植物具有毒性,其含有的P元素还会使发动机三元催化器中毒,使尾气排放不达标,污染大气,Zn和S元素使某些合金轴承(主要指银与铅部件)产生电化学腐蚀。目前,并没有发现一种添加剂可以真正完全取代ZDDP,随着人们环保意识的增强以及各种环保法规的出现,如何在不损害生态环境的情况下同时促进机械工业快速发展,润滑油的环境友好发展及生态评价显得尤为重要。2.环境可接受润滑油的发展环境可接受润滑油要求既要有良好的润滑作用,同时对环境影响最小。环境可接受润滑油的性能包括生物降解性能和生态毒性。环境可接受润滑油不仅要求生物降解性能好,而且其生态毒性也要小。2.1环境可接受润滑油基础油目前,环境可接受润滑油基础油主要有植物油和合成酯,部分聚α-烯烃和聚醚也有一定的生物降解性。2.1.1植物油植物油用作基础油具有良好的生物降解性能、无毒性和可再生等优点,但其存在着氧化稳定性差、水解稳定性差、起泡多、价格高等缺点。一般可以用添加剂改性,化学改性以及生物改性等方法来弥补植物油的不足之处。可作为环境可接受润滑油基础油的植物油主要有:菜籽油、蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、麻疯树油、卡兰贾油、芥末油、棕榈油、米糠油、大豆油、葵花油等。其中应用最多的是菜籽油,因为其具有最为均衡的低温流动性能和氧化稳定性能。目前,采用添加剂对菜籽油进行改性的研究较多(常用的方法有硼氮化改性、酰胺型改性、磷氮化改性以及羟基化改性),将适合的添加剂加入到菜籽油中会改善其润滑性能、黏温性能以及抗磨减磨性能等,得到环境友好型润滑油。2.1.2合成酯合成酯大多应用于发动机油、航空润滑油等,能够弥补矿物油在某些性能上的不足。一般采用双酯、多元醇酯、复合酯及混合酯作为环境可接受润滑油基础油。这些酯类21d的生物降解能力能达到70%以上,且对水体无污染。2.1.3聚α-烯烃聚α-烯烃(PAO)作为基础油除了具有酯类油的优点外,同时还具备良好的热氧化安定性和水解稳定性。PAO基础油的分子量和黏度决定了其生物降解性能。低黏度的PAO基础油比起高粘度的更容易生物降解的,PAO对水生物和哺乳动物也是无毒的。因此,低黏度(2~4mm2·s-1)的PAO油可用作环境可接受润滑油的基础油,比如PAO2和PAO4。2.2环境可接受润滑油添加剂环境可接受润滑油中所使用的添加剂应该是可生物降解且无毒的。一般含有过渡金属元素、苯环化合物的添加剂和一些影响微生物活性的清净分散剂会降低润滑油的生物降解性能,而含有氮和磷元素的添加剂由于能够提供微生物生长的养分,可提高润滑油生物降解性能。环境友好抗氧剂主要有芳香胺类和位阻酚类化合物,防锈剂主要有低碱值磺酸钙和丁二酸衍生物,极压抗磨剂主要有硫化脂肪。3润滑油生态标签的发展标签的功能是标志产品的分类或内容,便于消费者购买和使用。生态标签是被认为是建立单一国际标准的第一个重大进展,并且正在成为最普遍接受的标签。表1列出了润滑油生态标签的制定与发展历程。

4润滑油的生态评价

润滑油的生态评价主要从两方面来看:一方面是对其生物降解性能的评价,另一方面是对其生态毒性的评价。

4.1润滑油的生物降解机理及评价方法

4.1.1生物降解机理

生物降解机理就是大分子受到微生物的作用变成小分子的过程,最终大分子被降解成CO2和水,同时会出现微生物数量的增长以及能量的释放过程。生物降解过程需要3个必要条件:大量的微生物、充足的氧气以及适合的温度。润滑油的组分影响其生物降解机理,主要有链烷烃、环烷烃、芳香烃和合成酯的生物降解机理。

4.1.2生物降解性评价方法

当前国际上还没有一个通用标准来检测润滑油的生物降解性。国际最常用的有OECD(经济合作与发展组织)系列、ISO方法以及CEC(欧洲协调委员会)方法等。以“蓝色天使”为例,获得该标志的润滑油生物降解性在2ld内大于80%。国际上常用的生物降解性评定方法,比如DOC衰减试验、改进的strum试验、封瓶试验、压力呼吸试验、有机化合物中最终生物降解评定试验等。

我国也发明了一些测定生物降解性的方法。王昆等建立了生物降解性快速测定方法,分析参数为CO2生成量,该方法重现性好,试验周期短(8d),并引入生物降解性指数(BiodegradabilityIndex)的概念,简称BDI。BDI可以反应润滑油的生物降解性。根据CECL-33-A-93试验,杨礼河等建立了一套评价润滑油生物降解性的方法,实验过程利用CCl4作为萃取剂可减少外来碳氢的干扰,具有较好的重复性,但是周期较长(21d)。

4.2润滑油的生态毒性评价

润滑油的生态毒性评价通常是以水生物(鱼、水蚤、藻类和细菌)作为试验对象,OECD已经制订了标准的试验方法见表2,急性试验效果主要用于润滑油的生态毒性分级,在试验中如果某种润滑油生物降解性好并且未显现急性生态毒性,就没有必要进行慢性试验。

近年来,我国油品污染物毒性检测主要采用生物生命指标,比如:高等植物毒理试验(发芽和生长情况)、蚯蚓毒性试验(死亡率和回避反应)、细胞毒性检测(彗星试验)、费氏弧菌快速检测法等,可以将这些测试手段应用到润滑油污染测试中,从而对润滑油环境污染做出评估。5结语保护环境已经成为当今世界的共识,我国一直在为保护环境做出努力,开发和利用环境可接受润滑油意义巨大。环境可接受润滑油逐步取代对环境有害的润滑油是必然的趋势,与此同时,我国环境可接受润滑油的发展有以下问题:(1)我国环境可接受润滑油研发比较晚,还没有建立一套比较权威和全面衡量标准和试验方法,也没有统一的润滑油生态标签;(2)环境可接受润滑油在生产成本和润滑性能上还不能和矿物油抗衡,还需要加大研发;(3)我国石油资源相对匮乏,农业资源丰富,利用植物油作为环境可接受润滑油将对我国的环保事业和经济发展也将作出巨大的贡献。摘自:化学工程师,润滑油的生态评价研究现状王顺祥,方建华,彭宏业预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇


本文编辑:佚名
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