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超疏水在油水分离技术的应用

编辑:管理员    发布时间:2016/7/4 11:27:56

超疏水在油水分离技术的应用

1膜分离技术概况

    膜分离是指在推动力作用下依靠膜本身的选择性,使一些组份透过分离膜而一些保留在主体中。分离膜是整个膜分离技术的关键部件,一般来说分离膜是一种半透膜即让液体中的一些组分可以通过一些组分被截留在膜的一侧。

膜分离具有较低的能耗;分离过程中不需要较大的温度变化,因此使用膜分离对热敏性物质的分离具有良好的效果,同时操作过程中基本不会发生相转变;分离过程的单级分离效率高,操作过程简单灵活,占地面积小,易实现自动化等优点。同时膜分离技术也存在着膜污染,使膜的分离效率降低、同时膜的稳定性与耐溶剂能力有限、单独的膜分离的处理量有限等缺点在一定程度上限制了它的使用。

2疏水亲油膜在油水分离中的应用

    在前文中提到,油在水中主要的存在形式有溶解油、乳化油、分散油和浮油。油水分离的主要目的是将混合物中的乳化油、分散油以及浮油除去。分散油在水相中的存在并不稳定,通过静置等方法能在短时间内转化为浮油。在分离过程中由于乳化油的粒径小,能够稳定的分散于水相中,是油水分离的难点。

    超疏水超亲油膜因其与水和油润湿性的差异为其在油水分离上的应用提供了可能,首先中科院的江某研究小组在不锈钢网膜上直接喷涂聚四氟乙烯乳液制备成具有超疏水超亲油特性的网膜,所制备的网膜的水的接触角在156°左右,柴油的接触角接近0°,在所制备的网膜上滴水滴和油滴看出水滴能稳定的存在于膜的表面而油滴在240ms内便通过网膜,在此实验的基础上提出了吸附一合并一渗透的油水分离机理,提出了该网膜在油水分离中应用的设想。

Wang等运用PFAS修饰粗糙的不锈钢网膜表面制备的超疏水分离膜,并在此膜的基础上研制了一套简单的分离装置,对柴油和水的混合物进行分离实验研究,最后得到的水中含油量为4. 9wt%,油中含水量为0. 028wt%

 

 

 

本课题组的秦某等在前人研究的基础上,采用喷涂一高温塑化PPS-PTFE的方式制备的复合网膜,应用在自制的小型平板分离装置上。将初始油含量为16. 9wt%的混合物经过六级分离可达到16. 12mg/L。在40KPa的条件下,孙某等运用制备的0. 4mm厚的破乳膜对油水乳化液进行破乳实验研究,从实验结果中可以看出破乳后下层水溶液中的含油量为7. 62mg/L。本文将分离与破乳过程结合起来,采用聚四氟乙烯复合网膜对油水混合物进行了先破乳,再分离的组合实验研究。

总结

    (1)本文将聚苯硫醚和聚四氟乙烯按照不同比例分散于助剂中,然后将悬浮液分层喷涂在不锈钢表面上进行烧结制备出分离膜,在原有的制备基础上改进配方,在顶层烧结一层聚四氟乙烯脱脂薄膜,制备成具有疏水性的破乳膜。

    (2)对制备的网膜进行了机械性能测试,实验结果表明网膜表面与不锈钢有着良好的附着能力,同时还具有较好的硬度。将网膜浸没在具有强腐蚀性的溶液中60天可以看出网膜具有良好的化学稳定性。

    (3)通过接触角测量仪测量超疏水分离膜的接触角达到156.3°,破乳膜的接触角在133°左右,柴油在超疏水分离膜与破乳膜上的接触角都接近0°,较大的润湿性差异是其分离的基础;通过扫面电镜观察网膜的表面得到超疏水分离膜的表面具有微纳米级球状颗粒,破乳膜的表面具有纤维状拉丝结构。

    (4)超疏水油水分离膜的孔径大小对其临界水压有着明显的影响,随着孔径的不断减小其临界水压不断增大;对于破乳过程随着膜厚的不断增加其临界水压也在不断的增加。

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