Hoe kan men snijvloeistoffen efficiënt behandelen en hergebruiken in de metaalbewerking?

Snijvloeistoffen, vaak gebruikt in de metaalbewerkingsindustrie voor koeling en smering, spelen een cruciale rol in het verbeteren van de productiviteit en de levensduur van gereedschappen. Ze verminderen de wrijving tussen gereedschappen en werkstukken, verhogen de nauwkeurigheid van bewerkingen en verbeteren de oppervlakteafwerking van metaalonderdelen. Echter, bij langdurig gebruik kunnen deze vloeistoffen ernstig verontreinigd raken door metalen deeltjes, oliën, slijpsels en micro-organismen. Het effectief behandelen en hergebruiken van deze vloeistoffen is essentieel om zowel economische als milieuvoordelen te realiseren.

Een belangrijke uitdaging bij het hergebruiken van snijvloeistoffen is de aanwezigheid van toxische stoffen en micro-organismen, die niet alleen de efficiëntie van de vloeistoffen verminderen, maar ook risico’s voor de gezondheid van de werknemers en de milieu-impact met zich meebrengen. Er zijn verschillende technologieën beschikbaar om deze vloeistoffen te behandelen, waarvan elektrocoagulatie, Fenton-behandeling en biologische processen de meest gangbare zijn.

Elektrocoagulatie, bijvoorbeeld, wordt steeds vaker gebruikt om metaalbewerkingsafvalwater te behandelen. Deze techniek maakt gebruik van elektrische stroom om de verontreinigingen in de vloeistof te destabiliseren, zodat ze kunnen worden verwijderd via sedimentatie of filtratie. Het proces is relatief eenvoudig en kan effectief zware metalen en organische verontreinigingen verwijderen. In studies is aangetoond dat elektrocoagulatie in combinatie met andere methoden, zoals fotokatalytische oxidatie, de efficiëntie van het behandelingsproces aanzienlijk kan verhogen.

Een andere veelbelovende techniek is de Fenton-reactie, een proces waarbij ijzerzouten en waterstofperoxide worden gebruikt om organische verontreinigingen af te breken. Dit proces is bijzonder effectief in het afbreken van moeilijk afbreekbare stoffen in snijvloeistoffen, zoals oliehoudende componenten en andere bestanddelen die niet gemakkelijk door conventionele zuiveringsmethoden kunnen worden behandeld. De toepassing van de Fenton-behandeling is veelbelovend, vooral wanneer het wordt gecombineerd met membranen voor biologische zuivering, wat de algehele effectiviteit verhoogt.

Biologische behandelingsmethoden, zoals het gebruik van bacteriën of schimmels die specifiek zijn geselecteerd om organische vervuiling af te breken, zijn een andere veelbelovende benadering. Deze technieken bieden het voordeel van lagere kosten en een lager energieverbruik, hoewel ze vaak trager zijn dan chemische methoden. In sommige gevallen worden biologische systemen gecombineerd met andere fysisch-chemische processen om zowel de verontreiniging snel te verminderen als de biologie van de vloeistof te herstellen.

Naast chemische en biologische behandelingsmethoden zijn er ook geavanceerde technieken zoals fotokatalytische oxidatie en elektrochemische processen, die helpen bij het vernietigen van micro-organismen en het elimineren van geurige verbindingen in snijvloeistoffen. Deze methoden zijn bijzonder nuttig voor het verbeteren van de algehele microbiologische stabiliteit van snijvloeistoffen, wat essentieel is voor de veiligheid van de werknemers en de algehele efficiëntie van de bewerkingsprocessen.

Bij het behandelen van snijvloeistoffen is het belangrijk om niet alleen de verontreinigingen te verwijderen, maar ook om de vloeistoffen fysisch en chemisch te regenereren zodat ze meerdere keren kunnen worden hergebruikt. In sommige gevallen wordt er gebruik gemaakt van geavanceerde filtratiesystemen zoals ultrafiltratie of membraantechnologieën om zware metalen, oliën en andere verontreinigingen effectief uit de vloeistof te verwijderen.

Het hergebruik van snijvloeistoffen biedt niet alleen economische voordelen, zoals kostenbesparingen op de aanschaf van nieuwe vloeistoffen en het minimaliseren van afvalbeheer, maar draagt ook bij aan een duurzamere bedrijfsvoering door de hoeveelheid gevaarlijk afval te verminderen. Dit proces kan worden geoptimaliseerd door het ontwikkelen van gesloten circuits voor snijvloeistoffen, waarbij het gebruik van nieuwe vloeistoffen tot een minimum wordt beperkt en het regeneratieproces continu kan worden herhaald.

Naast de technologische vooruitgangen die de behandeling van snijvloeistoffen verbeteren, is het belangrijk om de regelgevingen en milieu-impact in acht te nemen. In veel landen zijn er strenge regels met betrekking tot de behandeling en afvoer van industrieel afvalwater. Bedrijven moeten ervoor zorgen dat hun behandelingsprocessen voldoen aan de milieunormen en tegelijkertijd de veiligheid van de werknemers gewaarborgd blijft.

Wat is de rol van additieven in bio-lubricanten voor tribologische prestaties?

Additieven spelen een cruciale rol in de verbetering van de tribologische eigenschappen van bio-lubricanten, met name in toepassingen waar slijtage- en wrijvingsverhoudingen onder extreme druk- en belastingsomstandigheden worden getest. Verschillende studies hebben aangetoond dat de toevoeging van fosfaatesters en thiophosfaatesters aan plantaardige oliën zoals raapzaadolie aanzienlijk kan bijdragen aan de verbetering van de anti-slijtage en de belastingdragende capaciteit van deze oliën. Zo toonde Li aan dat gefabriceerde fosfaatesters in raapzaadolie als additieven een aanzienlijke vermindering van de slijtagekraterdiameter vertoonden, wat wijst op een effectieve bescherming tegen slijtage.

Een ander onderzoek door Li betrof de toevoeging van fosfaatesters met benzotriazolgroepen aan raapzaadolie, waarbij een vergelijkbare verbetering in anti-slijtage-eigenschappen werd waargenomen. Dit toont aan dat de effectiviteit van additieven in plantaardige oliën afhankelijk kan zijn van hun chemische compatibiliteit met de basisolie. De specifieke chemische eigenschappen van zowel de additieven als de basisoliën, evenals de staat van de materiaalfacetten en de slijtageomstandigheden, spelen een belangrijke rol in de uiteindelijke prestaties.

In een ander experiment, uitgevoerd door Fan, werd een nieuw extreem drukadditief (PN) ontwikkeld op basis van ammoniumbenzotriazoolfosfieten. Dit additief vertoonde uitstekende anti-frictie- en anti-slijtage-eigenschappen bij extreem druk. Bij een belasting van 392 N had het additief een wrijvingscoëfficiënt (COF) die respectievelijk 22,2% en 12,5% lager was dan de gangbare additieven ZDDP en T304. Dit toont aan hoe het gebruik van innovatieve additieven de prestaties van traditionele additieven kan overtreffen, vooral onder lage belasting- en hoge snelheidstoepassingen.

Naast traditionele additieven is er groeiende belangstelling voor milieuvriendelijke en biologisch afbreekbare additieven. Anand ontwikkelde bijvoorbeeld een energiebesparende extreme drukolie op basis van plantaardige oliën en zwavelhoudende stoffen. Dit is een voorbeeld van hoe de industrie zich richt op het verminderen van de schadelijke milieu-impact die vaak gepaard gaat met conventionele additieven, zoals sulfaten en fosfaten.

Naast de verbetering van de anti-slijtage-eigenschappen is er een toenemende vraag naar additieven die niet bijdragen aan milieuvervuiling. Additieven die zwavel, fosfor of chloor bevatten, zijn in veel landen streng gereguleerd vanwege hun toxische en corrosieve eigenschappen. Daarom is er wereldwijd intensief onderzoek gaande naar groene nanopartikeladditieven. Nanopartikels, zoals grafheen, diamant en verschillende metaaloxiden (zoals TiO2 en ZnO), hebben veelbelovende eigenschappen als additieven in bio-lubricanten.

Nanovloeistoffen, die bestaan uit het dispergeren van nanopartikels in een basisvloeistof, vertonen uitstekende weerstand tegen extreme druk, verbeterde anti-slijtage- en anti-frictie-eigenschappen, en een verhoogde warmteoverdrachtscapaciteit. Nanodeeltjes zoals ZnO kunnen, bij een toevoeging aan mineralenolie, vergelijkbare eigenschappen vertonen als traditionele additieven zoals ZnDDP, maar met lagere wrijvingskenmerken. Deze deeltjes bieden een interessante mogelijkheid voor het verbeteren van plantaardige oliën in tribologische toepassingen zonder de negatieve milieu-impact van traditionele additieven.

Hoewel veel van deze nanopartikeladditieven veelbelovend zijn, moeten de variëteiten van nanodeeltjes zorgvuldig worden geselecteerd op basis van hun specifieke eigenschappen, zoals hun affiniteit voor de basisolie, de interactie met het tribologische systeem en hun invloed op de prestaties van de olie. De ontwikkeling van duurzame additieven die zowel de prestaties van plantaardige oliën verbeteren als de impact op het milieu minimaliseren, vormt de toekomstige uitdaging in de bio-lubricantenindustrie.

Nanodeeltjes zijn niet alleen effectief in het verminderen van wrijving en slijtage, maar dragen ook bij aan het koelen van het tribologische systeem, wat cruciaal is bij de verwerking van moeilijk te bewerken materialen. Dit maakt ze een uitstekende keuze voor toepassingen waar hoge temperaturen en intensieve belastingseisen een rol spelen. In vergelijking met traditionele additieven bieden nanodeeltjes dus niet alleen verbeterde tribologische prestaties, maar ook milieuvoordelen.

Het is van groot belang dat men de impact van de verschillende additieven en nanopartikeltechnologieën begrijpt in de context van het specifieke gebruiksdoel. Het juiste additief kan namelijk niet alleen de levensduur van een tribologisch systeem verlengen, maar ook de duurzaamheid en de effectiviteit van het smeermiddel aanzienlijk verbeteren, zonder schadelijke bijproducten.