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玉門(mén)市恒翔油脂有限公司坐落于中國(guó)第一個(gè)石油基地――玉門(mén),是生產(chǎn)各類真空油脂和特種潤(rùn)滑脂的專業(yè)公司,集研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)于一體的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè),具有幾十年專業(yè)生產(chǎn)真空油脂和特種潤(rùn)滑脂的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

TECHNOLOGY

技術(shù)與應(yīng)用

TC-W3環(huán)保型潤(rùn)滑油及其生物毒性的研究

2017-05-09 11:06 來(lái)源: 作者:

  石油學(xué)報(bào)(石油加工)T-W3環(huán)保型潤(rùn)滑油及其生物毒性的研究居蔭誠(chéng)1,2,解世文張長(zhǎng)林2,呂剛1(1.天津大學(xué),天津300072;2.軍事交通運(yùn)輸研究所,天津300161)液,以半數(shù)有效載荷(ELa)作為潤(rùn)滑油在水中生物毒性的判定指標(biāo),對(duì)所研制的TC-WG潤(rùn)滑油的生物毒性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,當(dāng)WAF溶液載荷率為10000 mg/l時(shí),以三羥甲基丙烷酯(TMP)為主調(diào)制的基礎(chǔ)油,其相對(duì)發(fā)光度為85.5%;以傳統(tǒng)礦物油為主調(diào)制的基礎(chǔ)油,各組分的相對(duì)發(fā)光度均小于50%,大量添加不利于達(dá)到低生物毒性的環(huán)保指標(biāo)。潤(rùn)滑油添加劑成分復(fù)雜且毒性較高,其組成及添加比例對(duì)潤(rùn)滑油的生物毒性起決定作用,合理選用添加劑及其添加比例是研制環(huán)保型潤(rùn)滑油的關(guān)鍵。研究中發(fā)現(xiàn),一般潤(rùn)滑油WAF溶液載荷率與其相對(duì)發(fā)光度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油和添加劑的篩選及配比試驗(yàn),成功地研制出低生物毒性環(huán)保型TC-WG潤(rùn)滑油。

  基金項(xiàng)目:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司項(xiàng)目(J100010)資助TC-W3潤(rùn)滑油是二沖程舷外機(jī)潤(rùn)滑油。這種二沖程舷外機(jī)的潤(rùn)滑方式為混合油潤(rùn)滑,且采用水下排氣方式。因此,不可避免地有大量燃燒或未燃燒產(chǎn)物污染大氣、土壤和水源,破壞生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡。微量的礦物油會(huì)阻礙植物的生長(zhǎng)和毒害水生生物,約0.1Lg/g的礦物油即可使水生殼類生物壽命減少20%.因此,有必要研究潤(rùn)滑油特別是二沖程潤(rùn)滑油的生物毒性。

  目前我國(guó)對(duì)各種污水(特別是油污染水體)的水質(zhì)分析,一般都采用化學(xué)法,很少使用生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。發(fā)光細(xì)菌法是近來(lái)為定量確定急性水生動(dòng)物毒性而開(kāi)發(fā)的方法,它具有測(cè)定速度快、操作方便、節(jié)省費(fèi)用等特點(diǎn)。但該法只適用于水中可溶性化學(xué)物質(zhì)的水質(zhì)急性毒性監(jiān)測(cè),而不適用于被油類等不溶于或難溶于水的物質(zhì)污染的水質(zhì)的毒性監(jiān)測(cè)。

  筆者參照美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)‘潤(rùn)滑油毒性測(cè)試一樣品液制備方法“制備樣品液,以發(fā)光細(xì)菌作為受試生物,對(duì)TC-W3潤(rùn)滑油的水中急性生物毒性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

  1.對(duì)每管樣品液均配制對(duì)應(yīng)的對(duì)照(CK)管溶液(3gNaCl/100ml蒸餾水)。檢測(cè)時(shí),向裝有樣品液的比色管中加入微量(10Ll)發(fā)光細(xì)菌液,15min后,用生物毒性測(cè)試儀檢測(cè)其相對(duì)發(fā)光度。重復(fù)檢測(cè)3次。1.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理對(duì)其進(jìn)行了生物毒性試驗(yàn)。

  為相對(duì)發(fā)光度與K1潤(rùn)滑油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,其擬合曲線的計(jì)算公式為:根據(jù)式(2)計(jì)算得出K1潤(rùn)滑油的半數(shù)有效載荷EL50值為407mg,屬中等毒性潤(rùn)滑油。

  為分析K1潤(rùn)滑油的生物毒性,筆者分別將其組成的基礎(chǔ)油和添加劑組分,按載荷率為10000mg/l配制WAF樣品液,測(cè)定其相對(duì)發(fā)光度,結(jié)果列于表2.從表2可以看出,礦物油的生物毒性較高,而選用的添加劑生物毒性更高(它們的相對(duì)發(fā)光度均小于50%)。因此,K1潤(rùn)滑油雖然滿足TC-W3的潤(rùn)滑性要求,且成本較低,但其生物毒性較大,尚不能達(dá)到無(wú)毒或微毒的未來(lái)環(huán)保要求。

  2環(huán)保型TC-W3二沖程潤(rùn)滑油的生物毒性2.2.1基礎(chǔ)油組分的篩選要實(shí)現(xiàn)TC-W3二沖程潤(rùn)滑油的低生物毒性,就要求基礎(chǔ)油的生物毒性低。擬從礦物油、聚異丁烯(PIB)、合成酯(三羥甲基丙烷酯,TMP)和稀釋劑中篩選出環(huán)保型TC-W3潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油組分。由于礦物油的生物毒性較高,因此,在基礎(chǔ)油的選用上盡量少用或不用。筆者對(duì)篩選出來(lái)的幾種基礎(chǔ)油組分進(jìn)行了生物毒性試驗(yàn),結(jié)果如表3所示。

  表2K1潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油組分和添加劑的相對(duì)發(fā)光度Table2Relativeluminosity由于所選用的礦物油基礎(chǔ)油的性能一般,因此如要達(dá)到TC-W3的高性能要求,就必須在添加劑的選擇、組合和用量上慎重考慮。通過(guò)試驗(yàn)篩選,最終選用國(guó)外某公司生產(chǎn)的添加劑1作為自配TC-W3為使二沖程潤(rùn)滑油與燃料迅速混合,需向油品中加入一定量的煤油作為稀釋劑。PIB是目前國(guó)際上廣泛采用的二沖程潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油組分,它可以提高二沖程潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性,還可以改善排煙性能。但煤油具有較高的生物毒性(當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg/l時(shí),其相對(duì)發(fā)光度僅為22.3%),且PIB亦具有一定的生物毒性,因此它們的用量必須是保證TC-W3二沖程潤(rùn)滑油達(dá)到各項(xiàng)性能指標(biāo)的最小用量。

  經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選、配比試驗(yàn),最終確定了基礎(chǔ)油的組成,并對(duì)其進(jìn)行了生物毒性試驗(yàn),結(jié)果如所示。由可見(jiàn),當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg/l時(shí),其相對(duì)發(fā)光度為85. 5%,表明該基礎(chǔ)油的生物毒性很低,屬環(huán)保型基礎(chǔ)油。

  從表3可以看出,當(dāng)WAF溶液載荷率為10000mg時(shí),TMP 2個(gè)樣品的相對(duì)發(fā)光度均大于87%,是低生物毒性的基礎(chǔ)油。由于它還具有高熱穩(wěn)定性能、高潤(rùn)滑性和高清凈性的特點(diǎn),國(guó)際上已廣泛將其作為環(huán)保型潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油。試驗(yàn)表明,多種不同粘度TMP在一定的配比范圍內(nèi)混合使用,有利于潤(rùn)滑性的提高。筆者將TMP1和TMP2作為基礎(chǔ)油的主劑,按一定比例混合調(diào)制,大大提高了基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑性能。

  們進(jìn)行了生物毒性篩選。

  表4中列出了各種添加劑在WAF溶液載荷率為10000mg/l時(shí)的相對(duì)發(fā)光度。從表4可以看出,無(wú)灰分散劑B,高分子清凈分散劑E,無(wú)灰抗氧劑D1、D2和D3,抗磨減摩添加劑F的相對(duì)發(fā)光度均大于50%,其WAF溶液不會(huì)出現(xiàn)EL50值,屬于無(wú)毒或微毒添加劑;高溫抗粘環(huán)清凈劑Ci和C2的相對(duì)發(fā)光度為48.9%和46. 7%,計(jì)算的EL50值均在100010000范圍,屬于低毒添加劑;而金屬清凈劑A的相對(duì)發(fā)光度僅為10. 5%,屬于高毒添加劑。因此,在配制TC-W3環(huán)保型潤(rùn)滑油時(shí),可以使用B、E、F、D1、D2和D3添加劑,少量使用C1和C2添加劑;而A添加劑則不宜使用。

  表4各種添加劑的相對(duì)發(fā)光度(T)環(huán)保型潤(rùn)滑油與礦物油在添加劑的感受性上有很大差異,且基礎(chǔ)油與添加劑的作用機(jī)理也有所不同。筆者選用了金屬清凈劑A,無(wú)灰分散劑B,高溫抗粘環(huán)清凈劑Ci和C2,無(wú)灰抗氧劑Di、D2和D3,高分子清凈分散劑E,抗磨減摩添加劑F,作為研制TC-W3環(huán)保型潤(rùn)滑油的備選材料,并對(duì)它根據(jù)潤(rùn)滑性、清凈性、早燃性等發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和生物毒性篩選試驗(yàn)結(jié)果,最后確定了以下2個(gè)TC-W3環(huán)保型潤(rùn)滑油添加劑配方:第一配方(Ta)由高分子清凈分散劑E、抗粘環(huán)清凈劑C2、無(wú)灰抗氧劑D3和抗磨減摩添加劑F組成,其中添加劑E是主劑;第二配方(Tb)由高分子清凈分散劑E、無(wú)灰清凈分散劑B、抗粘環(huán)清凈劑C1和C2、無(wú)灰抗氧劑D15D4-以及抗磨減摩添加劑cFJ(組成!Electronic分別采用添加劑配方Ta和Tb與上述確定的基礎(chǔ)油配方,調(diào)制出環(huán)保型TC-W3潤(rùn)滑油A和B. 2.2.3環(huán)保型TC-W3潤(rùn)滑油的生物毒性對(duì)比試驗(yàn)對(duì)所研制的環(huán)保型TC-W3潤(rùn)滑油與市售的2種國(guó)內(nèi)、外品牌的TC-W3潤(rùn)滑油(S1和S2)進(jìn)行了生物毒性對(duì)比試驗(yàn)。

  為相對(duì)發(fā)光度與S1、S2潤(rùn)滑油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。從(a)可以看出,當(dāng)S1潤(rùn)滑油的WAF溶液載荷率達(dá)到3000mg/l以上時(shí),相對(duì)發(fā)光度基本不變,說(shuō)明此時(shí)水中容納的潤(rùn)滑油組分已經(jīng)基本飽和。當(dāng)WAF載荷率為10000mg/l時(shí),其相對(duì)發(fā)光度為66%,遠(yuǎn)大于50%,即其WAF溶液將不會(huì)出現(xiàn)EL50值,屬無(wú)毒或微毒潤(rùn)滑油。

  從(b)的數(shù)據(jù)可以得到其擬合曲線計(jì)算公根據(jù)式(3)計(jì)算得出S2潤(rùn)滑油的EL50值為811 mg,屬于中等毒性潤(rùn)滑油。

  為相對(duì)發(fā)光度與調(diào)制的環(huán)保型潤(rùn)滑油A油和B油的WAF溶液載荷率的關(guān)系。從可以看出,2種潤(rùn)滑油的相對(duì)發(fā)光度始終很高,當(dāng)WAF溶液載荷率為10000 A油和B油的相對(duì)發(fā)光度分別為68. 7%和84.4%,遠(yuǎn)大于50%,即它們的WAF溶液均不會(huì)出現(xiàn)EL50值,屬無(wú)毒或微毒潤(rùn)滑油。由于2種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油相同,其生物毒性差異完全取決于添加劑的差異。

  從上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,同為T(mén)C-W3級(jí)潤(rùn)滑油,但生物毒性卻相差很大。用礦物油調(diào)制的K1油和市售的S2油的生物毒性相對(duì)較大;調(diào)制的環(huán)保型A油和B油、市售的S1油的生物毒性相對(duì)較小。按生物毒性由小至大的排序?yàn)椋築油  于環(huán)保型潤(rùn)滑油;以TMP為主劑配制的TC-W3潤(rùn)滑油,使用性能可達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且生物毒性低,屬環(huán)保型TC-W3潤(rùn)滑油。

  由于潤(rùn)滑油中添加劑組分復(fù)雜且毒性較大,因此,雖然添加劑在潤(rùn)滑油中所占比例較小,但其組分對(duì)潤(rùn)滑油的生物毒性起關(guān)鍵作用。

作者:佚名  來(lái)源:中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)