CN105148565A - 一种超声波辅助超亲油/超疏水材料破乳脱水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种可用于油包水型乳化液快速破乳脱水的技术方法。该方法通过超声波辅助高效能油水分离材料进行破乳脱水，充分利用超声波的振动作用、热作用以及高效能油水分离材料对油水的特殊界面特性，来达到快速破乳和脱水的目的，可用于对油包水型乳状液进行破乳脱水。由于相较于其它破乳脱水技术而言，处理过程单一，且无须使用吸附剂和破乳剂，因此具有二次污染小、处理成本低、处理效率高、适应性强、处理设备维护简单等特点，能够减少或消除现行破乳脱水技术在实际应用过程中的存在的问题，解决油水分离领域中乳化油液脱水难的问题。
Description
技术领域
本发明属油水分离材料及油液净化领域，其技术内容涉及一种油液的方法，特别是通过超声波辅助高效能油水分离纳米材料对油包水型乳状液进行破乳和脱水，能够克服现行破乳脱水技术方法存在的问题。
背景技术
油水分离一直是油液净化领域中一项重要内容，以往采用的沉降、吸附、离心、真空分离、旋流分离等油水分离技术能够对油液中存在的非乳状水进行很好的分离，是油液净化领域普遍采用的技术手段和方法。然而，很多情况下，油液中的水不以游离形式存在，而是在沥青质、胶质、有机酸皂等界面活性物质的作用下形成稳定的W/O型乳状液滴，由于水滴周围界面膜的存在，水的界面转移行为严重受阻，导致传统的油水分离手段难以使油水分离过程顺利进行。因此，长期以来，破乳脱水一直是油水分离领域需要解决的重点和难点问题之一。
现有研究认为，乳状液的破坏需经历分层、絮凝、膜排水、聚结等过程，因此一般的物理破乳方法很难达到所需的破乳效果。相比之下，化学破乳剂能快速吸附或部分置换组成油水界面膜的天然界面活性物质，形成比原有界面膜强度更低的混合膜，导致界面膜破坏，释放膜内包覆的水，完成破乳过程，因此仍是目前破乳效果最好和应用最多的破乳方法。然而，目前公知的事实是，化学破乳剂在使用过程中难以回收和循环利用，通常随污水向环境排放，这不仅造成破乳成本居高不下，还带来严重的环境污染问题。新兴的微生物破乳技术虽然具有环境污染小，处理成本低廉等优势，但由于微生物对生长环境要求严格，易受各种环境因素的影响，因此处理效果往往十分不稳定，目前还难以进行推广应用。
另外，对于乳状油液脱水问题，目前公知的技术方法是将破乳过程和脱水过程采用不同的技术方法分别进行，这也不同程度造成工业化破乳脱水过程工艺单元增加，处理效率低、生产成本高等问题。新型高效能油水分离纳米材料的出现使得进行单一处理来实现乳状油液破乳脱水成为可能，通过合理的技术手段，不仅能使乳状油液得以脱水净化，还能避免化学破乳剂的大量使用，减少污染排放，同时减少处理过程工艺单元和处理成本。然而到目前为止，高效能油水分离材料在破乳脱水领域的实际应用仍然很少。为了使高效能油水分离材料能实际应用于乳状油液的破乳脱水，本发明提供了一种全新的解决方案，独创性地通过超声波辅助高效能油水分离材料进行破乳脱水，使乳状油液的破乳脱水通过单一处理过程即可完成，并大幅提高乳状油液的破乳脱水效率，以求解决传统油水分离方法无法解决的乳状油液破乳困难、处理过程复杂、处理效率低、处理成本高、破乳剂适应性差及排放污染大等问题。
发明内容
为了克服油水分离领域现有破乳脱水技术存在的不足和问题，本发明提供了一种全新的解决方案，独创性地通过超声波辅助高效能油水分离材料进行破乳脱水。该方法具有处理过程单一、运行高效、适应性强、二次污染小等特点，十分适用于作为油包水型乳化液破乳脱水解决方案，该技术解决方案一旦实施，将有可能解决以往破乳脱水技术存在的问题，产生良好的经济和社会效益。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：（1）油包水型乳化液破乳脱水系统由乳化液喷雾器、超亲油/超疏水海绵破乳器、超声波发生器以及海绵挤压装置构成，油包水型乳化液一次性通过装置后，即可实现破乳脱水。（2）采用喷雾器对乳状液进料进行雾化，可将乳化油液雾化为细小液滴，并分散在空间中，这使得超声波传导时受到的介质阻力更小，波场强度衰减更少，作用在液滴上的效果更强。（3）采用超声波进行辅助破乳，可发挥超声波振动作用和热作用，促使乳化液中的表面活性物质分散均匀，增加其溶解度，降低油水界面膜的机械强度和粘度，从而有利于界面膜的破裂。（4）由于超亲油/超疏水海绵对油有很强的亲和力，对水有很强的排斥力，因此当油包水型乳液中的分散相液滴接触到材料表面时，乳化液滴的界面油膜会很快在材料表面铺展和浸润，油膜因此发生破裂，包裹在其中的水会排出，并被材料的超疏水特性所排斥，油水得以分离。（5）设置挤压装置，对吸油海绵进行挤压，以使吸油海绵脱油，恢复材料的处理性能，并加快处理速度，挤压还能在一定程度上起到促进分散相液滴界面膜破裂效果。
本发明具有的主要技术特点是：（1）与现行的破乳脱水技术相比，破乳脱水系统为一整体，破乳和脱水过程可在短时间内一次性完成，处理单元少，设备投资和处理成本均较以往的处理方法更低。（2）采用喷雾器对乳状液进料进行雾化，可将乳化油液雾化为细小液滴，并分散在空间中，这使得超声波传导时所受介质阻力更小，作用效率更高。（3）采用超声波进行辅助破乳，可发挥超声波振动作用和热作用，有利于界面膜的破裂，提高了破乳效率。（4）充分利用材料对油和水的特殊界面特性来达到快速破乳和脱水的目的，破乳脱水速度更快，效率更高。（5）本发明提供的破乳脱水技术不使用破乳剂、吸附剂等产生环境污染和增加处理成本的原料，整个处理过程清洁环保，且适应性强，能够用于处理各种油包水型乳化液。
具体实施方式
1、乳化液通过喷雾器被雾化为细小液滴后，分散于超亲油/超疏水海绵与喷雾器之间的空间中，使超声波发生器产生的超声波通过空间。
2、将三聚氰胺海绵浸渍于十八烷基三氯硅烷中进行表面处理，可得到超亲油/超疏水海绵，该海绵材料与油的接触角接近0o，与水的接触角为151o，将制得的海绵放入圆形金属圆筒中，圆筒下端用金属网架作为支撑，海绵设置于金属网架上，海绵上端设置往复式挤压板。
3、通过超声波场后的雾化液滴在重力作用下沉降于位于下方的超亲油/超疏水海绵破乳脱水器中，当液滴接触到海绵后，在材料本身的油水界面特性作用下，油被海绵吸收，水被排斥，实现油水分离，分离出的水经海绵表面布设的引流道引出。
4、挤压板位于超亲油/超疏水海绵上方，由往复式机械连杆推动，每间隔一定时间，输送泵停止输送，推动装置启动，推动挤压板挤压海绵脱油。
5、采用油液收集罐收集破乳后的油液，油液中残存的水分经短时间自然沉降后即可实现分离。
Claims (1)
1.本发明涉及一种用于油包水型乳化液快速破乳脱水的技术方法，该方法的主要技术特征包括以下内容：
(1)乳化液通过喷雾器被雾化为细小液滴后，分散于超亲油/超疏水海绵与喷雾器之间的空间中，使超声波发生器产生的超声波通过空间；
(2)将三聚氰胺海绵浸渍于十八烷基三氯硅烷中进行表面处理，可得到超亲油/超疏水海绵，该海绵材料与油的接触角接近0o，与水的接触角为151o，将制得的海绵放入圆形金属圆筒中，圆筒下端用金属网架作为支撑，海绵设置于金属网架上，海绵上端设置往复式挤压板；
(3)通过超声波场后的雾化液滴在重力作用下沉降于位于下方的超亲油/超疏水海绵破乳脱水器中，当液滴接触到海绵后，在材料本身的油水界面特性作用下，油被海绵吸收，水被排斥，实现油水分离，分离出的水经海绵表面布设的引流道引出；
(4)挤压板位于超亲油/超疏水海绵上方，由往复式机械连杆推动，每间隔一定时间，输送泵停止输送，推动装置启动，推动挤压板挤压海绵脱油；
(5)采用油液收集罐收集破乳后的油液，油液中残存的水分经短时间自然沉降后即可实现分离。
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