清洗机械零件使用亚临界水的润滑产品外文翻译资料

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清洗机械零件使用亚临界水的润滑产品

Han Seung Kim* and Ji Hyang Kweon**

2009年5月25日收到,2009年6月17日接受

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由碳氢化合物的混合物组成的润滑产品及各种增稠剂和其他添加剂广泛用于大量的机械元件。传统的清洗过程，为确保适当的机器操作清洁使用润滑剂是至关重要的,，然而，涉及的毒性非常大，非常危险，和/或持久性有机组织或恶劣的水溶剂。在这个研究方面，另一种清洗方法是用亚临界水开发的，液体和蒸气在相对较低的亚临界水萃取操作温度(~ 150摄氏度)下有效的代替了润滑油性材料。清洗效率主要取决于润滑剂的物理性质，操作温度对清洁也有显著影响，效率由于基础油的亚临界水的溶解度是极大地增强了由于其介电常数降低(~ 43在操作温度达到150度），在这项研究的结展示亚临界水清洗系统在机械部件的清洁技术这方面潜在的替代传统的润滑油的趋势。

关键词：清洁技术、亚临界水,介电常数,润滑剂,碳氢化合物

1. 简介

为减少机械操作摩擦的油基润滑产品，,如油脂、润滑油，和类似的有机液体材料已经广泛应用于大量的机械过程((法)莫尔捷，Orszulik,1992)。他们是从hydrocarbon-base合成油(石油),合成油(矿物和硅油脂)，和聚合材料。通常这些物质组成的润滑产品涉及到高分子量烃类混合物或合成无机聚合材料与各种材料相结合（例如增稠剂和其他添加剂)来提供所需的特性为特定的应用程序，由于基于油的改性所赋予的耐久性，这些产品很难去除机械零件使用后的金属表面(USEPA,1994)，剩余的油液会降低操作效率甚至导致机械零件的磨损或破坏。因此，清洁的润滑油被认为是作为一个初始步骤制备的生产流程的最后一步。

一般来说，各种液体媒介已经被应用于润滑油清洁，包括有机溶剂，强碱性溶液，碱盐，络合剂(如乙二胺四乙酸和次氮基三乙酸)，表面活性剂，和腐蚀抑制剂，有机溶剂包括己烷，三氯乙烷、三氯乙烯(TCE),四氯乙烯，和二氯甲烷都是使用最广泛的媒介。有机溶剂类型清洗代理，然而，都认为是对环境和人类健康有害的。另外，纳米水基溶剂,在自然界是强碱性或酸性溶液，非常的有害，高毒性，甚至有腐蚀性。因此，许多国家已经严格的规定使用,处理和处置清洗剂，与此同时，其他与润滑剂相关的也在恢复重新使用和回收使用的润滑产品，已经应用于过滤和重力分离传统的清洁剂和回收流程(USEPA,1994)。他们也可能包含昂贵的络合剂或表面活性剂,不容易恢复循环,但无论是高性能还是划算的这些过程是已知的。

代替使用有机溶剂和有毒的和强大的水液体媒介，建议使用纯电力清洗或超声波清洗和超临界或亚临界水清洗替代清洁技术(Kuhlmann et al .,杨et al .,1994;1997)。亚临界水(指水

蒸汽和液体)的温度范围从100℃(环境温度)到374 ℃(水的临界温度），水的物理和化学特性会随着温度的增加而发生巨大的变化，水在室温下的介电常数是80，当温度为250 ℃时会减少到约30(Akerlof and Oshry, 1950; Pitzer, 1983)。在300℃时，水的介电常数方法的有机食品溶剂,如丙酮(Kuhlmann et al .,1994;Pitzer,1983)。只要压力足够高的水液相，疏水性有机化合物的溶解度随着每50℃温度的增加而增加约一个数量级(Connolly,1966年,Miller and Hawthorn，1998)。结果，对于疏水性有机物质亚临界水可以作为良好的溶剂，许多先前的研究从固体媒介中有目的排除和分析中因此采用亚临界水提取各种疏水有机化合物(Hartonen et al .,1997;Johnson et al .,1999;Konda et al .,2002;Lagadec et al .,2000)。这些基础水溶剂媒介在使用各种hydrocarbon-removal和decoating应用程序方面的潜力显著有益的，它可能会期望受益于使用亚临界去除用水润滑产品的效率增强的恢复和回收清洗溶剂和润滑材料。

本研究的目标：1）评估亚临界水作为润滑剂对金属机械零件的效率;2)优化使用的清洗过程中过热的水；3）演示亚临界水系统对于应用程序的可行性。

1. 材料和方法

2.1材料

本研究中润滑剂的选择根据他们使用的应用程序使用(航空润滑脂,汽车引擎油和电动机齿轮油脂)和物质组成如表1中提供。润滑剂，减速伞油脂通过埃克森美孚公司从韩国首尔当地石油商店获取，减速伞油脂是由各种基础油和另外基于无机增稠剂所组成。这些都是固体,粘性的产品,为减少摩擦和抗磨损极端的温度和压力条件。选择汽车引擎油和齿轮油脂，因为它们主要是由基础油微量的无机添加剂组成为特定的应用程序(无增稠剂)。各种电动机润滑油被使用对评估基础油的影响；基于石油碳氢化合物，合成烃、矿物，和合成二酯，使用的润滑油顺从他们明显不同的粘度的特点，滴点，密度、工作温度范围等，不锈钢球轴承的每个润滑表面上的应用(直径4毫米,约0.03克每每个球轴承润滑剂)用作机械金属部分在这个研究润滑剂之前清洗实验。乙烷，TCE，齐柏林飞艇商业工业紫色的清洁作为传统润滑剂清洁被费舍尔科学(芝加哥,IL，USA)和齐柏林飞艇优越的解决方案(佐治亚州Cartersville，USA)购买。

2.2亚临界水润滑油清洗系统

润滑油清洁进行了动态的亚临界水萃取系统,与传统的超临界相似流体萃取系统见图1。提取系统使用气相色谱法(GC)烤箱(惠普模型5890。惠普，休斯顿第三世界网络,USA)对温度控制和一个提取细胞空不锈钢制成的高效液相色谱法(HPLC)列(9.4毫米身份和90毫米长度,Alltech,迪尔菲尔德,,美国)。提取细胞的润滑剂能覆盖满30球轴承，用氨进化蒸馏和去离子水3天消除氧气，氧水是运输流量为1.5毫升/分钟60分钟的高效液相色谱法泵(m - 930 w,Young-Lin仪器,An-Yang,韩国)提取细胞通过一个1.6毫米和0.5毫米的身份不锈钢偷油管包括3.5 - m预热盘管所提取，亚临界水通过预热盘管流出从上到下的提取单位，亚临界水离开提取单位用冷却水被降温，一个反压力调节器被用做限制器和压力控制器连接油管。通过控制压力来选择亚临界水(如的状态。、液体或蒸汽)，提取后的润滑油，球轴承被提取单位所收集。

表1.润滑剂使用

《KSCE土木工程杂志》

清洗机械零件使用亚临界水的润滑产品

图1所示。亚临界水萃取系统的原理图

2.3润滑清洗传统溶剂

一个典型的冷使用常规溶剂清洗过程(正己烷、TCE,齐柏林飞艇清洁)采用通过轻微修改的亚临界水清洗系统，没有加热的系统,每个清洗介质注入提取细胞以流量为 1.5毫升/分钟一共注入60分钟，提取后，球轴承通过提取细胞被收集。

2.4清洗效率的测量

采用水平衰减全反射傅里叶变换红外(FTIR)光谱用模型Nexus 670红外光谱开发一种新颖的方法来确定清洗效率(WI ThermoNicolet,麦迪逊,美国)。每个实验运行后，球轴承被运送到了30毫升玻璃烧杯，20毫升的己烷添加到提取球轴承剩下的润滑剂，提取的整体然后溶剂样品均匀到传播到红外光谱晶片，分析己烷在允许蒸发之前，浓度是量化的,归因于各种碳氢键伸展运动波数之间的光谱信号集成从2695到3190 cm - 1，润滑油清洁效率有以下方程:

清洗效率=[1minus;(润滑剂剩余的浓度/润滑剂最初应用的浓度)]times;100%

1. 结果与讨论

3.1油脂亚临界水清洗

图2展示了油脂原料的清洗效率仍然从不锈钢球轴承由液体和蒸汽亚临界水获取，减速伞# 7和减速伞# 14的清洗效率相当好(清洗率72 ~ 91%)，然而,减速伞# 5和减速伞# 2显示的清洗效率低得多(32 ~ 58%)。考虑到相同的流量，温度和压力的操作条件下，不同的清洗效率是由油脂的理化性质和成分测试。通常，多用途油脂大约由85%的基础油，10%,增稠剂和5%添加剂组成。增稠剂，尤其是被添加到提供润滑脂的结构类似于乳剂-和固体状塑性材料(Mortier and Orszuli,1992)。按表1,提供的减速伞# 5,减速伞# 7,减速伞# 22包含面膜泥增稠剂,微凝胶reg;，这能增强持续对亚临界水萃取，导致减速伞# 14的清洗效率相对低，也要注意清洗效率和油脂的粘度有关，很明显减速伞# 5的清洁效率是最低的，最粘稠的油脂，而减速伞# 14,是最粘稠的油脂，展示了最高的清洗效率。与此同时，我们还注意到减速伞# 14的清洗效率高于减速伞# 7,这可能归因于滴点的差异，减速伞# 14的滴点低于减速伞# 7，支持减速伞# 7的可能是在操作温度低于两个点的下降点下更容易分离亚临界水，蒸发损失作为油脂的明显的特性(表1),关于它物理性质减速伞# 5是最持久的：蒸发损失在150 ℃只有1%可以通过，也支持较低的清洁效率。基础油的类型似乎和清洗效率无关，另外，从亚临界水萃取与蒸汽亚临界水萃取液体之间的观察结果显示清洗效率无显著差异，看来液体亚临界水提取略比蒸汽亚临界更有效，亚临界水提取更多的粘性和固体状的油脂。这

可能是

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