www.khodaumo.com

Trong quá trình vận hành dầu nhờn, nhiệt độ, áp suất và tải trọng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự xuống cấp. Để theo dõi quá trình xuống cấp này trong dầu bôi trơn, ngành công nghiệp đã xác định các phương pháp thử nghiệm cụ thể liên quan đến các kỹ thuật lấy mẫu và phân tích chính xác để cung cấp thông tin hiệu quả về khoảng thời gian thay dầu chính xác. Áp dụng các thực hành giám sát tình trạng này để bôi trơn mỡ nhờn phức tạp hơn nhiều, đặc biệt khi chúng là mỡ nhờn phân hủy sinh học dựa trên este. Điều này giải thích tại sao ngành công nghiệp phụ thuộc vào các khoảng thời gian dựa trên (bảo trì phòng ngừa) cho các thủ tục hệ thống bôi trơn bằng dầu mỡ.

Để thiết lập một giao thức bảo trì chính xác, điều quan trọng là phải hiểu làm thế nào quá trình suy thoái xảy ra trong mỡ bôi trơn sinh học và dầu mỡ, và để xác định đầy đủ các thông số kiểm soát, giới hạn và tần suất lấy mẫu (hoặc tần số lấy lại).

Quá trình oxy hóa
Để đánh giá các kỹ thuật khác nhau, mỡ khoáng và mỡ phân hủy sinh học đã được oxy hóa trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp oxy hóa mới. Một kg dầu mỡ được oxy hóa trong bể phản ứng ở nhiệt độ 140 độ C với luồng không khí và khuấy liên tục. Mười mẫu của mỗi loại mỡ tại các thời điểm oxy hóa khác nhau đã được lấy.

Hình 1. Một lò phản ứng tắm được sử dụng để oxy hóa các mẫu dầu mỡ.
Hình 1. Một lò phản ứng tắm được sử dụng để oxy hóa các mẫu dầu mỡ.

Phương pháp phát hiện xuống cấp
Trong số các phương pháp thử nghiệm được sử dụng để phát hiện sớm sự phân hủy dầu mỡ là số axit (AN), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC), RULER (tuổi thọ hữu ích) và lưu biến học (ứng suất). Một số kỹ thuật được áp dụng trực tiếp vào dầu mỡ, trong khi những kỹ thuật khác được áp dụng cho dầu được chiết xuất từ ​​dầu mỡ.

Số axit
Cả trong chất bôi trơn mới và chất bôi trơn tại chức, các thành phần axit sẽ xuất hiện, ở dạng phụ gia hoặc là kết quả của quá trình oxy hóa chất bôi trơn. Phương pháp kiểm tra số axit là một phép đo số lượng của các thành phần axit đó trong chất bôi trơn. Đối với nghiên cứu trường hợp này, phép đo đã được hoàn thành theo tiêu chuẩn ASTM D974-04 (phép chuẩn độ ước tính lượng kali hydroxit cần thiết để trung hòa các hợp chất axit của dầu) và áp dụng trực tiếp vào mỡ và cả dầu được chiết xuất từ ​​mỡ.

Bảng 1. Kết quả từ các phép đo số axit được liệt kê trong bảng này.

Hình 2 minh họa xu hướng axit cho mỡ khoáng với thời gian oxy hóa tương ứng. Xu hướng cho cả dầu mỡ và dầu được chiết xuất rất giống nhau. Có một khu vực cao nguyên nơi độ axit vẫn gần như không đổi và sau đó bắt đầu tăng (lúc 264 giờ).

Hình 2. Biểu đồ này cho thấy xu hướng số axit cho mỡ khoáng.

Xu hướng axit cho dầu mỡ phân hủy sinh học với thời gian oxy hóa tương ứng có thể được nhìn thấy trong Hình 3. Một lần nữa, xu hướng cho cả dầu mỡ và dầu được chiết xuất là tương tự nhau. Ngoài ra còn có một khu vực cao nguyên nơi độ axit không đổi và sau đó bắt đầu tăng (lúc 392 giờ).

Hình 3. Xu hướng số axit cho dầu mỡ phân hủy sinh học được thể hiện trong biểu đồ này.

CÁI THƯỚC
Thử nghiệm RULER (voltammetric) đã được thực hiện để thiết lập mức tiêu thụ chất chống oxy hóa. Phương pháp này dựa trên phân tích vôn kế như một phương pháp phân tích điện trong đó một mẫu được trộn với chất điện phân và dung môi, sau đó được đặt trong một tế bào điện phân. Với điện áp tăng lên trong mẫu trong tế bào, các chất chống oxy hóa hòa tan khác nhau oxy hóa điện hóa, dẫn đến phản ứng oxy hóa có thể được sử dụng để dự đoán tuổi thọ hữu ích của mỡ và dầu.

Hai loại mỡ này được pha chế với các amin thơm, là chất chống oxy hóa chính. Họ làm việc bằng cách tặng một nguyên tử hydro cho gốc peroxy. Sự suy giảm các chất chống oxy hóa amin cho khoáng chất và dầu mỡ phân hủy sinh học khi thời gian oxy hóa tăng lên được thể hiện trong Hình 4 và 5.




Hình 6. Biểu đồ này về xu hướng RULER cho các loại mỡ khoáng và phân hủy sinh học minh họa cách các chất chống oxy hóa giảm theo cùng một cách.

FTIR
FTIR là một kỹ thuật nổi tiếng để phân tích các tính chất hóa học của dầu, bao gồm các sản phẩm oxy hóa và phụ gia. Trong nghiên cứu này, FTIR đã được áp dụng cho dầu mỡ, nhưng chỉ có kết quả dầu sẽ được thảo luận, vì phổ hồng ngoại của mỡ không cung cấp nhiều thông tin.

Hình 7. Phổ hồng ngoại này cho thấy các loại dầu được chiết xuất từ ​​mỡ khoáng ở các thời điểm oxy hóa khác nhau.

Một vùng (3.500 đến 3.350 cm -1 ) của phổ mỡ khoáng đã được nghiên cứu để xác định sự phù hợp của dải này để định lượng chất chống oxy hóa amin. Các kết quả thu được cho khu vực này được thể hiện trong Bảng 3.


Bảng 3. Thời gian oxy hóa cho khu vực đo được liệt kê trong bảng này.

Sau đó, một khu vực thứ hai (1.615 đến 1.592 cm -1 ) của quang phổ đã được kiểm tra để xác định sự phù hợp của dải này để định lượng chất chống oxy hóa amin thơm. Các kết quả thu được cho khu vực này được thể hiện trong Bảng 4.

Bảng 4. Bảng này cho thấy kết quả thu được cho khu vực đo.

Một trong những khu vực điển hình nhất để kiểm soát sự xuống cấp của dầu khoáng là ở đỉnh 1.700 cm -1 . Trong trường hợp này, dải này không được định lượng vì có một chất phụ gia xuất hiện ở cùng bước sóng, điều này gây khó khăn cho việc trích xuất bất kỳ kết luận nào.


Hình 8. Đây là quang phổ hồng ngoại của các loại dầu được chiết xuất từ ​​mỡ nhờn phân hủy sinh học ở các thời điểm oxy hóa khác nhau.

Trong quang phổ mỡ phân hủy sinh học, một khu vực (3.660 đến 3.100 cm -1 ) đã được định lượng để xác định sự phù hợp của dải này để kiểm soát suy thoái. Các kết quả thu được cho khu vực này được thể hiện trong Bảng 5.

[img]Bảng 5. Thời gian oxy hóa cho khu vực đo được liệt kê trong bảng này.

Một khu vực khác (1.100 đến 1.200 cm -1 ) đã được định lượng để thiết lập sự phù hợp của dải này trong kiểm soát suy thoái dầu mỡ phân hủy sinh học. Các kết quả thu được cho khu vực này được thể hiện trong Bảng 6.
[/img]

Bảng 6. Bảng này cho thấy kết quả thu được cho khu vực đo.

Lưu biến học (Căng thẳng năng suất)
Giá trị ứng suất là năng suất tương ứng với sự chuyển đổi từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo. Đối với giá trị tới hạn này, mạng bên trong của mỡ bôi trơn trở nên không ổn định và quá trình biến dạng trong vật liệu đột nhiên biến thành dòng chảy.

Trong nghiên cứu trường hợp này, một máy đo lưu biến được sử dụng để đo ứng suất năng suất cùng với tấm song song 25 mm với khoảng cách 2 mm. Đối với dầu mỡ phân hủy sinh học, phương pháp để đo ứng suất năng suất là Thử nghiệm quét Strain. Việc đo ứng suất năng suất hiện đang được áp dụng cho mỡ khoáng.
Bảng 7. Ứng suất năng suất có xu hướng giảm khi bắt đầu quá trình oxy hóa nhưng sau đó bắt đầu tăng trở lại (mỡ có xu hướng cứng lại).

Biến thể DSC
DSC là một kỹ thuật phân tích nhiệt để đo lưu lượng nhiệt liên quan đến một số thay đổi vật lý và hóa học trong chất bôi trơn. Sự quan tâm của kỹ thuật này là sự ổn định đối với quá trình oxy hóa, điều này thể hiện khi sự chậm trễ về thời gian bắt đầu phản ứng tỏa nhiệt oxy hóa. Mẫu được đặt trong lò nung được nung nóng đến nhiệt độ cài đặt và oxy sau đó được truyền qua hai tế bào. Khi chất chống oxy hóa trong mẫu không còn đủ khả năng bảo vệ, quá trình oxy hóa chất bôi trơn diễn ra và được phát hiện bởi sự tăng nhiệt độ trong tế bào chứa mẫu.

Hình 9. Những nhiệt kế này thu được cho mỡ khoáng ở các mức độ oxy hóa khác nhau.

Thử nghiệm DSC chỉ được áp dụng cho mỡ khoáng và đang được thử nghiệm với mỡ phân hủy sinh học. Nó đã được quan sát thấy rằng mỡ khoáng sản xuống cấp trước đó khi thời gian oxy hóa tăng lên.

Đối với mỡ nhờn phân hủy sinh học, số axit, FTIR và đo ứng suất năng suất dường như là những kỹ thuật tốt để phát hiện các giai đoạn oxy hóa sớm.


Hình 11. Số lượng axit và ứng suất sản xuất bắt đầu tăng cùng một lúc .

PHẦN KẾT LUẬN
Cơ chế oxy hóa cho chất sinh học khác với dầu khoáng. Do đó, các khoảng thay đổi được thiết lập và các thông số là khác nhau đối với chất bôi trơn khoáng và phân hủy sinh học.

Người ta đã xác định rằng xét nghiệm RULER là một kỹ thuật phù hợp để theo dõi các loại mỡ phân hủy sinh học khi chúng được pha chế với các chất chống oxy hóa mà phương pháp thử nghiệm này có thể phát hiện. Quang phổ hồng ngoại phù hợp hơn với các loại dầu để định lượng sự suy giảm chất béo sinh học. Bằng cách đo diện tích COO và OH, các giai đoạn oxy hóa sớm dường như được phát hiện.

Số axit có thể được áp dụng trực tiếp vào dầu mỡ phân hủy sinh học và là một kỹ thuật tốt để kiểm soát sự xuống cấp của mỡ sinh học. Khi số axit bắt đầu tăng mạnh, mỡ phải được thay đổi.

Cần nhiều công việc hơn để xác định xem DSC có phải là một kỹ thuật phù hợp để kiểm soát dầu mỡ phân hủy sinh học trong quá trình sử dụng hay không.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

L. Leugner, Công nghệ bảo trì quốc tế Inc., "Cách áp dụng và duy trì chất bôi trơn có thể phân hủy sinh học", Tạp chí bôi trơn máy móc, (2003).

D. Theodori, các nhãn sinh học dán nhãn sinh thái Eco Kỷ yếu của Hội thảo quốc tế về tài nguyên tái tạo cho ngành hóa chất Tháng 2 năm 2005, Đức, (2005).

Marcaide, A. Arnaiz. "Bảo dưỡng dầu nhờn có thể phân hủy sinh học, kiểm soát suy thoái cho một cuộc sống bền vững". Euromaintenance lần thứ 18 năm 2006. Đại hội thế giới lần thứ 3 về bảo trì, Basel (Sweeden), (2006).

A. Marcaide, A. Arnaiz, J. Barriga, E. Aranzabe, A. Igartua, H. Bock, cảm và vật liệu trong thiết kế - Porto - tháng 7 năm 2006, (2006).

H.Bock, A. Marcaide, J.Barriga, E.Aranzabe, O. Areitioaurtena và J.Seabra, Chất bôi trơn có thể phân hủy sinh học cho một đời bền vững, Kỷ yếu của Hội nghị quản lý và công nghệ bôi trơn châu Âu lần thứ nhất , Preston, Vương quốc Anh (2006).