一種超聲波輔助超親油/超疏水材料破乳脫水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬油水分離材料及油液凈化領(lǐng)域，其技術(shù)內(nèi)容涉及一種油液的方法，特別是通過(guò)超聲波輔助高效能油水分離納米材料對(duì)油包水型乳狀液進(jìn)行破乳和脫水，能夠克服現(xiàn)行破乳脫水技術(shù)方法存在的問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002]油水分離一直是油液凈化領(lǐng)域中一項(xiàng)重要內(nèi)容，以往采用的沉降、吸附、離心、真空分離、旋流分離等油水分離技術(shù)能夠?qū)τ鸵褐写嬖诘姆侨闋钏M(jìn)行很好的分離，是油液凈化領(lǐng)域普遍采用的技術(shù)手段和方法。然而，很多情況下，油液中的水不以游離形式存在，而是在瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、有機(jī)酸皂等界面活性物質(zhì)的作用下形成穩(wěn)定的W/0型乳狀液滴，由于水滴周?chē)缑婺さ拇嬖?，水的界面轉(zhuǎn)移行為嚴(yán)重受阻，導(dǎo)致傳統(tǒng)的油水分離手段難以使油水分離過(guò)程順利進(jìn)行。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，破乳脫水一直是油水分離領(lǐng)域需要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一。
[0003]現(xiàn)有研究認(rèn)為，乳狀液的破壞需經(jīng)歷分層、絮凝、膜排水、聚結(jié)等過(guò)程，因此一般的物理破乳方法很難達(dá)到所需的破乳效果。相比之下，化學(xué)破乳劑能快速吸附或部分置換組成油水界面膜的天然界面活性物質(zhì)，形成比原有界面膜強(qiáng)度更低的混合膜，導(dǎo)致界面膜破壞，釋放膜內(nèi)包覆的水，完成破乳過(guò)程，因此仍是目前破乳效果最好和應(yīng)用最多的破乳方法。然而，目前公知的事實(shí)是，化學(xué)破乳劑在使用過(guò)程中難以回收和循環(huán)利用，通常隨污水向環(huán)境排放，這不僅造成破乳成本居高不下，還帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。新興的微生物破乳技術(shù)雖然具有環(huán)境污染小，處理成本低廉等優(yōu)勢(shì)，但由于微生物對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求嚴(yán)格，易受各種環(huán)境因素的影響，因此處理效果往往十分不穩(wěn)定，目前還難以進(jìn)行推廣應(yīng)用。
[0004]另外，對(duì)于乳狀油液脫水問(wèn)題，目前公知的技術(shù)方法是將破乳過(guò)程和脫水過(guò)程采用不同的技術(shù)方法分別進(jìn)行，這也不同程度造成工業(yè)化破乳脫水過(guò)程工藝單元增加，處理效率低、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。新型高效能油水分離納米材料的出現(xiàn)使得進(jìn)行單一處理來(lái)實(shí)現(xiàn)乳狀油液破乳脫水成為可能，通過(guò)合理的技術(shù)手段，不僅能使乳狀油液得以脫水凈化，還能避免化學(xué)破乳劑的大量使用，減少污染排放，同時(shí)減少處理過(guò)程工藝單元和處理成本。然而到目前為止，高效能油水分離材料在破乳脫水領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用仍然很少。為了使高效能油水分離材料能實(shí)際應(yīng)用于乳狀油液的破乳脫水，本發(fā)明提供了一種全新的解決方案，獨(dú)創(chuàng)性地通過(guò)超聲波輔助高效能油水分離材料進(jìn)行破乳脫水，使乳狀油液的破乳脫水通過(guò)單一處理過(guò)程即可完成，并大幅提高乳狀油液的破乳脫水效率，以求解決傳統(tǒng)油水分離方法無(wú)法解決的乳狀油液破乳困難、處理過(guò)程復(fù)雜、處理效率低、處理成本高、破乳劑適應(yīng)性差及排放污染大等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服油水分離領(lǐng)域現(xiàn)有破乳脫水技術(shù)存在的不足和問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種全新的解決方案，獨(dú)創(chuàng)性地通過(guò)超聲波輔助高效能油水分離材料進(jìn)行破乳脫水。該方法具有處理過(guò)程單一、運(yùn)行高效、適應(yīng)性強(qiáng)、二次污染小等特點(diǎn)，十分適用于作為油包水型乳化液破乳脫水解決方案，該技術(shù)解決方案一旦實(shí)施，將有可能解決以往破乳脫水技術(shù)存在的問(wèn)題，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:(1)油包水型乳化液破乳脫水系統(tǒng)由乳化液噴霧器、超親油/超疏水海綿破乳器、超聲波發(fā)生器以及海綿擠壓裝置構(gòu)成，油包水型乳化液一次性通過(guò)裝置后，即可實(shí)現(xiàn)破乳脫水。(2)采用噴霧器對(duì)乳狀液進(jìn)料進(jìn)行霧化，可將乳化油液霧化為細(xì)小液滴，并分散在空間中，這使得超聲波傳導(dǎo)時(shí)受到的介質(zhì)阻力更小，波場(chǎng)強(qiáng)度衰減更少，作用在液滴上的效果更強(qiáng)。(3)采用超聲波進(jìn)行輔助破乳，可發(fā)揮超聲波振動(dòng)作用和熱作用，促使乳化液中的表面活性物質(zhì)分散均勻，增加其溶解度，降低油水界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和粘度，從而有利于界面膜的破裂。(4)由于超親油/超疏水海綿對(duì)油有很強(qiáng)的親和力，對(duì)水有很強(qiáng)的排斥力，因此當(dāng)油包水型乳液中的分散相液滴接觸到材料表面時(shí)，乳化液滴的界面油膜會(huì)很快在材料表面鋪展和浸潤(rùn)，油膜因此發(fā)生破裂，包裹在其中的水會(huì)排出，并被材料的超疏水特性所排斥，油水得以分離。(5)設(shè)置擠壓裝置，對(duì)吸油海綿進(jìn)行擠壓，以使吸油海綿脫油，恢復(fù)材料的處理性能，并加快處理速度，擠壓還能在一定程度上起到促進(jìn)分散相液滴界面膜破裂效果。
[0007]本發(fā)明具有的主要技術(shù)特點(diǎn)是:(1)與現(xiàn)行的破乳脫水技術(shù)相比，破乳脫水系統(tǒng)為一整體，破乳和脫水過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)一次性完成，處理單元少，設(shè)備投資和處理成本均較以往的處理方法更低。(2)采用噴霧器對(duì)乳狀液進(jìn)料進(jìn)行霧化，可將乳化油液霧化為細(xì)小液滴，并分散在空間中，這使得超聲波傳導(dǎo)時(shí)所受介質(zhì)阻力更小，作用效率更高。(3)采用超聲波進(jìn)行輔助破乳，可發(fā)揮超聲波振動(dòng)作用和熱作用，有利于界面膜的破裂，提高了破乳效率。(4)充分利用材料對(duì)油和水的特殊界面特性來(lái)達(dá)到快速破乳和脫水的目的，破乳脫水速度更快，效率更高。(5)本發(fā)明提供的破乳脫水技術(shù)不使用破乳劑、吸附劑等產(chǎn)生環(huán)境污染和增加處理成本的原料，整個(gè)處理過(guò)程清潔環(huán)保，且適應(yīng)性強(qiáng)，能夠用于處理各種油包水型乳化液。
【具體實(shí)施方式】
[0008]1、乳化液通過(guò)噴霧器被霧化為細(xì)小液滴后，分散于超親油/超疏水海綿與噴霧器之間的空間中，使超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波通過(guò)空間。
[0009]2、將三聚氰胺海綿浸漬于十八烷基三氯硅烷中進(jìn)行表面處理，可得到超親油/超疏水海綿，該海綿材料與油的接觸角接近0°，與水的接觸角為151°，將制得的海綿放入圓形金屬圓筒中，圓筒下端用金屬網(wǎng)架作為支撐，海綿設(shè)置于金屬網(wǎng)架上，海綿上端設(shè)置往復(fù)式擠壓板。
[0010]3、通過(guò)超聲波場(chǎng)后的霧化液滴在重力作用下沉降于位于下方的超親油/超疏水海綿破乳脫水器中，當(dāng)液滴接觸到海綿后，在材料本身的油水界面特性作用下，油被海綿吸收，水被排斥，實(shí)現(xiàn)油水分離，分離出的水經(jīng)海綿表面布設(shè)的引流道引出。
[0011]4、擠壓板位于超親油/超疏水海綿上方，由往復(fù)式機(jī)械連桿推動(dòng)，每間隔一定時(shí)間，輸送栗停止輸送，推動(dòng)裝置啟動(dòng)，推動(dòng)擠壓板擠壓海綿脫油。
[0012]5、采用油液收集罐收集破乳后的油液，油液中殘存的水分經(jīng)短時(shí)間自然沉降后即可實(shí)現(xiàn)分離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明涉及一種用于油包水型乳化液快速破乳脫水的技術(shù)方法，該方法的主要技術(shù)特征包括以下內(nèi)容: (1)乳化液通過(guò)噴霧器被霧化為細(xì)小液滴后，分散于超親油/超疏水海綿與噴霧器之間的空間中，使超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波通過(guò)空間； (2)將三聚氰胺海綿浸漬于十八烷基三氯硅烷中進(jìn)行表面處理，可得到超親油/超疏水海綿，該海綿材料與油的接觸角接近0°，與水的接觸角為151°，將制得的海綿放入圓形金屬圓筒中，圓筒下端用金屬網(wǎng)架作為支撐，海綿設(shè)置于金屬網(wǎng)架上，海綿上端設(shè)置往復(fù)式擠壓板； (3)通過(guò)超聲波場(chǎng)后的霧化液滴在重力作用下沉降于位于下方的超親油/超疏水海綿破乳脫水器中，當(dāng)液滴接觸到海綿后，在材料本身的油水界面特性作用下，油被海綿吸收，水被排斥，實(shí)現(xiàn)油水分離，分離出的水經(jīng)海綿表面布設(shè)的引流道引出； (4)擠壓板位于超親油/超疏水海綿上方，由往復(fù)式機(jī)械連桿推動(dòng)，每間隔一定時(shí)間，輸送栗停止輸送，推動(dòng)裝置啟動(dòng)，推動(dòng)擠壓板擠壓海綿脫油； (5)采用油液收集罐收集破乳后的油液，油液中殘存的水分經(jīng)短時(shí)間自然沉降后即可實(shí)現(xiàn)分離。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公布了一種可用于油包水型乳化液快速破乳脫水的技術(shù)方法。該方法通過(guò)超聲波輔助高效能油水分離材料進(jìn)行破乳脫水，充分利用超聲波的振動(dòng)作用、熱作用以及高效能油水分離材料對(duì)油水的特殊界面特性，來(lái)達(dá)到快速破乳和脫水的目的，可用于對(duì)油包水型乳狀液進(jìn)行破乳脫水。由于相較于其它破乳脫水技術(shù)而言，處理過(guò)程單一，且無(wú)須使用吸附劑和破乳劑，因此具有二次污染小、處理成本低、處理效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、處理設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能夠減少或消除現(xiàn)行破乳脫水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的存在的問(wèn)題，解決油水分離領(lǐng)域中乳化油液脫水難的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】B01D17/04, B01D17/022
【公開(kāi)號(hào)】CN105148565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510689492
【發(fā)明人】吳云, 張賢明
【申請(qǐng)人】重慶工商大學(xué), 重慶工商大學(xué)科技開(kāi)發(fā)總公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日