本發(fā)明屬于電力用油再生處理吸附劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電齒輪油再生處理用強(qiáng)極性介孔吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電齒輪油主要用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速齒輪箱中，作為潤滑、散熱的介質(zhì)。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于受外界溫度、氧氣、水分、金屬催化及剪切力等作用影響，油品發(fā)生老化、添加劑分解消耗不可避免。風(fēng)電齒輪油目前主要采用全合成聚α-烯烴作為基礎(chǔ)油，加入優(yōu)異的極壓抗磨抗氧復(fù)合添加劑調(diào)配而成，其價格是普通礦物潤滑油的10倍左右。隨著風(fēng)電機(jī)組的廣泛應(yīng)用，如何延長油液使用壽命，降低風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維成本，已成為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
目前，國內(nèi)各風(fēng)電廠均采取設(shè)備制造廠的建議每3-5年更換一次新油。更換新油不僅價格高昂，而且廢油處理會引起許多環(huán)境問題。關(guān)于電力用油的再生處理，目前主要是針對低粘度的汽輪機(jī)油、抗燃油、變壓器油及部分輔機(jī)用油，電廠多采用硅膠、硅藻土、離子交換樹脂、活性氧化鋁等吸附劑對劣化變質(zhì)的油品進(jìn)行再生處理，以延長油液的使用壽命，關(guān)于硅膠、硅藻土、離子交換樹脂、活性氧化鋁以及常見的沸石分子篩吸附劑的特點(diǎn)已有大量報道。然而針對高粘度的風(fēng)電齒輪油(運(yùn)動粘度為320mm2/s@40℃)的再生處理吸附劑及其制備方法還未見報道，其主要原因是由于風(fēng)電齒輪油在常溫下粘度較高，油中極性老化產(chǎn)物或添加劑的分解產(chǎn)物在經(jīng)過吸附劑時，向吸附劑的活性中心擴(kuò)散速率太低，導(dǎo)致除去老化產(chǎn)物的效率太低，或者是油液再生過濾器的壓差過大，引起了設(shè)備安全隱患，以致無法進(jìn)行工業(yè)推廣。
上述所說的介孔是按照國際材料學(xué)會規(guī)定：材料孔徑小于2nm的為微孔材料(microporous)；孔徑在2-50nm的為中孔或者介孔材料(mesoporous)；大于50nm的為大孔材料(macroporous)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電齒輪油再生處理用強(qiáng)極性介孔吸附劑及其制備方法，本發(fā)明吸附劑所有具有強(qiáng)極性，能快速、有效除去油品中因老化或添加劑水解產(chǎn)生的極性老化產(chǎn)物，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性和去除油泥等，從而全面恢復(fù)油品的各種性能指標(biāo)；本發(fā)明吸附劑所具有的介孔特性能大幅降低風(fēng)電齒輪油泵送經(jīng)過再生過濾器時的壓差，大大提高再生設(shè)備的操作安全性；其制備方法簡便、條件溫和、易于操作、成本費(fèi)用低，特別適合于規(guī)?；a(chǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種風(fēng)電齒輪油再生處理用強(qiáng)極性介孔吸附劑，所述吸附劑的組分包括si、al、ti和c，si、al、ti和c的摩爾比為:(2～5)：(1～5)：1：(0.1～1.5)。
所述si、al、ti和c的摩爾比為3：2.5：1：0.8。
所述吸附劑的孔徑為10～50nm，比表面積為330～650m2/g。
上述所述的風(fēng)電齒輪油再生處理用強(qiáng)極性介孔吸附劑的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將重量比為(0.05～0.25)：1的有機(jī)胺和十六烷基三甲基溴化銨配制成堿性溶液，調(diào)節(jié)ph在8～12范圍內(nèi)，并在50～85℃攪拌5小時；
步驟2：將重量占堿性溶液5～17％的水溶性高分子乳液加入到步驟1制備的堿性溶液中，并攪拌3小時以上；
步驟3：將重量占堿性溶液0.5～2.5％的碳源加入到步驟2制備的堿性溶液中，并攪拌2小時以上；
步驟4：將si、al和ti摩爾比為(2～5)：(1～5)：1的硅源、鋁源和鈦源的混合物，在劇烈攪拌的情況下，加入到步驟3制備的溶液中，硅源、鋁源和鈦源的混合物的加入量使得si、al、ti和c的摩爾比為(2～5)：(1～5)：1：(0.1～1.5)，并繼續(xù)攪拌8～15小時，得到白色初始凝膠產(chǎn)物；
步驟5：將步驟4得到的白色初始凝膠產(chǎn)物置于80～120℃鼓風(fēng)烘箱中15小時以上，得到白色固體粉末；
步驟6：將步驟5得到的白色固體粉末用用無水乙醇洗滌3次以上，再用蒸餾水洗滌3次以上，直至清洗液無色透明為止，得到白色微孔吸附劑原粉；
步驟7：將步驟5得到的白色微孔吸附劑原粉轉(zhuǎn)移到微波反應(yīng)釜中，在微波輻射條件下加熱，該反應(yīng)釜壓力為0.5～1.0mpa，時間1～3小時，功率控制在500～1000w，得到強(qiáng)極性介孔吸附劑。
步驟1所述的ph調(diào)節(jié)采用氨水或氫氧化鈉和稀硝酸或冰醋酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
步驟1所述的有機(jī)胺為乙二胺、甲酰胺、3-丙醇胺、二丙基胺、四乙基氫氧化銨或四丙基氫氧化銨。
步驟2所述的水溶性高分子乳液為苯丙乳液或者丙烯酸乳液或者乙烯共聚乳液或者環(huán)氧樹脂乳液或者其改性乳液中的一種或其混合物，乳液的平均粒徑在50～100nm范圍內(nèi)，且固含量在45～65％范圍內(nèi)，當(dāng)為兩種時，為任意比例混合。
步驟3所述的碳源為石墨或者碳納米管中的一種或其混合物，且呈納米級粉末狀，當(dāng)為兩種時，為任意比例混合。
步驟4所述的硅源為硅酸鈉、硅溶膠、硅膠、白炭黑中的一種或多種，當(dāng)為多種時，為任意比例混合。
步驟4所述的鋁源為氫氧化鋁、偏鋁酸鹽、鋁酸鹽、三異丁基鋁、和二乙基氯化鋁或無機(jī)鋁化合物中的硫酸鋁、氯化鋁中的一種。
步驟4所述的鈦源為有機(jī)鈦酯中鈦酸丁酯，鈦酸異丙酯或無機(jī)鈦化合物中的硫酸鈦、氯化鈦中的一種。
步驟6所述的微波反應(yīng)釜中加熱可在空氣或氧氣氣氛下進(jìn)行。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明具有合成方法簡便、條件溫和、易于操作、成本費(fèi)用低，特別適合于規(guī)?；a(chǎn)；該吸附劑穩(wěn)定性高，其中添加的水溶性高分子乳液和碳納米粉末作為對十六烷基三甲基溴化胺有機(jī)模板劑的補(bǔ)充，碳納米粉末同時具催化劑的作用，使得反應(yīng)進(jìn)行完全且速率大幅提高；該吸附劑具有介孔結(jié)構(gòu)(孔徑為10～50nm)且孔徑均一、比表面積大(330～650m2/g)等特點(diǎn)；將該吸附劑用于風(fēng)電齒輪油再生處理，能有效除去油品中因老化或添加劑水解產(chǎn)生的極性老化產(chǎn)物，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性和去除油泥等，能全面恢復(fù)油品的各項(xiàng)性能指標(biāo)，有效的延長油品的使用壽命，對節(jié)能環(huán)保意義重大。
2、本發(fā)明吸附劑中引入的al元素，一方面是為了提高介孔吸附劑中的金屬摻雜量，從而提高吸附劑的極性，達(dá)到快速、有效除去油品中因老化或添加劑水解產(chǎn)生的極性老化產(chǎn)物，降低油品酸值、改善油品的泡沫特性和去除油泥等，從而全面恢復(fù)油品的各種性能指標(biāo)；另一方面，引入的al元素能促進(jìn)三種金屬(si、al、ti)之間結(jié)合形成籠狀氧化物，較好避免了常規(guī)的硅鋁、氧化鋁等吸附劑，由于部分金屬溶解于油中與油液及其老化產(chǎn)物結(jié)合形成金屬皂類凝膠，發(fā)生堵塞油系統(tǒng)濾網(wǎng)的問題。
3、本發(fā)明吸附劑在制備過程中加入一定量的水溶性高分子乳液(平均粒徑為50～100nm，固含量為45～65％)，是為了得到含有一定比例高分子納米微球的初始凝膠，經(jīng)過干燥和燒結(jié)步驟，高分子納米微球尺寸縮小并在其揮發(fā)后形成10～50nm的介孔孔隙，其所具有的介孔特性能大幅降低風(fēng)電齒輪油泵送經(jīng)過再生過濾器時的壓差，大大提高再生設(shè)備的操作安全性。
具體實(shí)施方式
下面用具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一：
分別取乙二胺6g和十六烷基三甲基溴化銨100g溶于500g蒸餾水中，用氨水和冰醋酸調(diào)節(jié)ph值到8.5，在65℃水浴中攪拌5小時，攪拌速度設(shè)為800r/min，加入水溶性苯丙乳液15g和丙烯酸乳液20g后繼續(xù)攪拌4小時，再加入由碳納米管制備的粒徑為10nm左右的粉末0.8g，繼續(xù)攪拌4小時，然后將300g無水硅酸鈉、250g三異丁基鋁和170g鈦酸丁酯的混合物加入其中，將攪拌速度設(shè)為1300r/min持續(xù)攪拌10小時，室溫下冷卻，將所得白色初始凝膠產(chǎn)物置于95℃鼓風(fēng)烘箱中干燥15小時，將所得白色固體粉末分別用無水乙醇和蒸餾水各洗滌三次，洗液無色透明。再將所得白色粉末轉(zhuǎn)移到微波反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜壓力為0.5mpa，功率控制在800w持續(xù)加熱3.0小時，空氣中自然冷卻，得到強(qiáng)極性介孔吸附劑。
在對某風(fēng)電廠劣化的齒輪油進(jìn)行再生處理時，加入該強(qiáng)極性介孔吸附劑2wt％，在45℃水浴中加熱攪拌30min后，用濾紙進(jìn)行過濾，對處理后的油品進(jìn)行測試后與處理前指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果見表1。
表1某風(fēng)電廠劣化齒輪油再生前后油品的主要項(xiàng)目結(jié)果對比
實(shí)施例二：
分別取二丙基胺8g、甲酰胺16g和十六烷基三甲基溴化銨100g溶于500g蒸餾水中，用氨水和冰醋酸調(diào)節(jié)ph值到9.6，在55℃水浴中攪拌5小時，攪拌速度設(shè)為800r/min，加入水溶性乙烯共聚乳液10g和丙烯酸乳液5g后繼續(xù)攪拌6小時，再加入由碳納米管制備的粒徑為10nm左右的粉末1.5g，繼續(xù)攪拌3小時，然后將160g硅溶膠、190g偏鋁酸鈉和120g鈦酸異丙酯的混合物加入其中，將攪拌速度設(shè)為1500r/min持續(xù)攪拌14小時，室溫下冷卻，將所得白色初始凝膠產(chǎn)物置于105℃鼓風(fēng)烘箱中干燥18小時，將所得白色固體粉末分別用無水乙醇和蒸餾水各洗滌三次，洗液無色透明。再將所得白色粉末轉(zhuǎn)移到微波反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜壓力為0.8mpa，功率控制在500w持續(xù)加熱3.0小時，空氣中自然冷卻，得到強(qiáng)極性介孔吸附劑。
在對某風(fēng)電廠劣化的齒輪油進(jìn)行再生處理時，加入該強(qiáng)極性介孔吸附劑4wt％，在55℃水浴中加熱攪拌20min后，用濾紙進(jìn)行過濾，對處理后的油品進(jìn)行測試后與處理前指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。
表2某風(fēng)電廠劣化齒輪油再生前后油品的主要項(xiàng)目結(jié)果對比
實(shí)施例三：
分別取3-丙醇胺12g、斯以及氫氧化銨5g和十六烷基三甲基溴化銨90g溶于500g蒸餾水中，用氨水和冰醋酸調(diào)節(jié)ph值到11.5，在75℃水浴中攪拌5小時，攪拌速度設(shè)為800r/min，加入水溶性環(huán)氧樹脂乳液12g和丙烯酸乳液7g后繼續(xù)攪拌6小時，再加入由碳納米管制備的粒徑為10nm左右的粉末8.2g，繼續(xù)攪拌3小時，然后將120g白炭黑、35g硅酸鈉、120g二乙基氯化鋁、8g硫酸鋁、70g鈦酸異丙酯和15g硫酸鈦的混合物加入其中，將攪拌速度設(shè)為1200r/min持續(xù)攪拌8小時，室溫下冷卻，將所得白色初始凝膠產(chǎn)物置于120℃鼓風(fēng)烘箱中干燥15小時，將所得白色固體粉末分別用無水乙醇和蒸餾水各洗滌三次，洗液無色透明。再將所得白色粉末轉(zhuǎn)移到微波反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜壓力為0.8mpa，功率控制在800w持續(xù)加熱3.0小時，空氣中自然冷卻，得到強(qiáng)極性介孔吸附劑。
在對某風(fēng)電廠劣化的齒輪油進(jìn)行再生處理時，加入該強(qiáng)極性介孔吸附劑3wt％，在65℃水浴中加熱攪拌30min后，用濾紙進(jìn)行過濾，對處理后的油品進(jìn)行測試后與處理前指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果見表3。
表3某風(fēng)電廠劣化齒輪油再生前后油品的主要項(xiàng)目結(jié)果對比
從以上實(shí)施例可以看出：本發(fā)明吸附劑對于高粘度風(fēng)電齒輪油的再生處理具有良好的添加效果，可以除去油液中的油泥，降低油液的酸值，大幅改善油液的泡沫特性和抗磨性能，達(dá)到了除去齒輪油中的極性老化產(chǎn)物，延長油液的使用壽命的目的。