CN104548666A - 纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置及其制备方法 - Google Patents

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CN104548666A CN201410756404.3A CN201410756404A CN104548666A CN 104548666 A CN104548666 A CN 104548666A CN 201410756404 A CN201410756404 A CN 201410756404A CN 104548666 A CN104548666 A CN 104548666A
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Abstract

本发明提供了一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括保护网罩，所述的保护网罩内设有超亲水疏油纳米纤维泡沫，超亲水疏油纳米纤维泡沫中分布有集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，所述的保护网罩的侧面以及底面设有网孔，主输液管连接泵，泵连接储液罐。本发明制备工艺简单、成本低、可用原料范围广并且针对不同乳液性质具有灵活的设计性，在低压力驱动下即可实现连续性的高通量、高效率乳液分离。本装置在含油废水污染治理、化学试剂纯化等领域具有广阔的应用前景。

Description

纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置及其制备方法
技术领域
本发明属于油水乳液分离领域，尤其涉及一种基于超亲水疏油纳米纤维泡沫材料的连续化乳液分离装置及其制备方法。
背景技术
乳化油水混合物的分离在社会生产和人们的日常生活中有着广泛的应用需求。根据混合物各组分比例和混合性质，油水乳液可分为油包水型和水包油型，其中水包油型乳液是日常生产生活中最为常见的类型，大量含油废水排入自然水体不仅严重危害生态环境和人体健康，同时浪费大量石油资源。含油废水的处理是目前环境保护领域面临的主要难题之一。现有油水乳液处理方法如沉降法、机械法、化学法、超声波法等普遍存在能耗高，处理效率低，易造成二次污染且石油资源回收利用率低的不足，开发新型高效油水乳液分离技术成为国内外研究的热点。
国内专利CN102029079A公开了一种采用在网膜基底上涂布超亲水水凝胶制备超亲水及水下超疏油油水乳液分离网膜的方法。国内专利CN103893999A公开了一种在织物丝网表面采用亲水聚合物乳胶和纳米二氧化硅颗粒混合液浸渍/喷涂改性制备超亲水及水下超疏油的油水分离网膜的方法。但上述专利公开的油水分离膜均属于二维膜材料，且存在制备过程复杂、成本高、孔隙率较低、孔道连通性较差、分离速度慢、破乳量低等不足。国外专利WO94/21347公开了一种以聚氨酯泡沫作为基本材料制备油水乳液分离装置的方法，该装置通过聚氨酯泡沫吸附乳液中分散的油滴和溶解油，之后通过离心方法分离所吸附的油污。国内专利CN1289166C公开了一种聚氨酯油破乳装置，该装置采用聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯及聚乙烯泡沫和粒状聚合泡沫作为吸附材料，通过将乳液多次循环通过吸附材料，依靠材料亲油特性将乳液中油粒吸附并凝聚成大油滴而实现油水乳液分离。然而这两种专利采用的亲油吸附材料易被污染，且需要大量的动力保障乳液的循环，破乳效率、低能耗高，且装置复杂、成本高、应用性能单一。纳米纤维泡沫作为一种三维体型材料具有高比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性且易于功能化的优点，为制备新型高效油水乳液分离装置提供了基础材料，但现今尚无基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置方面相关的研究报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩、设于保护网罩内的超亲水疏油纳米纤维泡沫、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫中的集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，所述的保护网罩的侧面以及底面设有网孔，主输液管连接泵，泵连接储液罐。
优选地，所述的主输液管有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
本发明还提供了上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
第一步：将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中；
第二步：对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫封装到保护网罩中，得到油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，主输液管连接泵，泵连接储液罐，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
优选地，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。
优选地，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为0.5～1000mg/cm3，平均孔径为0.01～20μm，比表面积为10～2000m2/g。
优选地，所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5～10mm，管壁孔径为0.1～5mm。
优选地，所述的将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指：在纳米纤维泡沫材料制作过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料中或将集液毛细管网置于纳米纤维泡沫材料夹层中间并进行粘合封装。
优选地，所述的超亲水疏油处理方法为：高压静电喷涂、磁场诱导自组装、蒸汽扩散、微波原位聚合和原位相变组装法方法中的一种或多种的组合。
优选地，所述的将纳米纤维泡沫封装到保护网罩时采用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装。
本发明的纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置具有高比表面积和三维开孔结构。通过内置集液毛细管网，不仅提升了对乳液的分离输送能力，同时提高了吸附材料结构的稳定性，结合附加的低压力抽吸装置，可以实现快速高效的油水乳液分离，且分离出来的水纯度高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)不同于传统的油水乳液分离技术采用的泡沫材料，本发明采用的纳米纤维开孔泡框架结构是由纳米纤维组成，具有更高的比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性以及优异的力学性能，如图2所示。通过表面物理化学改性或材料本体性能设计可实现超亲水疏油的效果，仅在低压力驱动下即可对水包油型乳液实现快速高效分离。
(2)本发明提供的油水乳液分离装置制备方法不需要复杂耗时过程，制备工艺简单，适用于一系列广泛的纳米纤维泡沫基材料，并且具有灵活的可调性，可根据具体的乳液性质对装置性能进行设计。
(3)本发明制备的油水乳液分离装置具有连续工作的能力，纳米纤维开孔泡沫材料的超亲水疏油特性保障其具有优异的抗污性能，能够有效的增加破乳时间。
(4)本发明制备工艺简单、成本低、可用原料范围广并且针对不同乳液性质具有灵活的设计性，在低压力驱动下即可实现连续性的高通量、高效率乳液分离。本装置在含油废水污染治理、化学试剂纯化等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图；
图2是纳米纤维泡沫SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下实施例中的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料，可以在上海东翔纳米科技有限公司购买到，其制备方法为首先将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，进一步采用冷冻干燥法去除凝固的溶剂，最后将干燥后的纳米纤维泡沫前驱体进行热交联处理，最终获得纳米纤维泡沫。本发明所述的在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部，是指将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中后，将集液毛细管网置于所形成的分散液中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，并进行后续步骤。
本发明的一种可实现对一种纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置及其制备方法，该装置所用纳米纤维开孔泡沫具有高比表面积和三维开孔结构。通过内置集液毛细管网，不仅提升了对乳液的分离输送能力，同时提高了吸附材料结构的稳定性，结合附加的低压力抽吸装置，可以实现快速高效的油水乳液分离，且分离出来的水纯度高。
实施例1
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5mm，管壁孔径为0.1mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为0.5mg/cm3，平均孔径为0.01μm，比表面积为2000m2/g。
第二步：采用高压静电喷涂法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4；所述高压静电喷涂法为：采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统，将纳米纤维泡沫置于喷涂仓内，连续喷涂金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B，高压电源为25kV，平均1m2的纳米纤维泡沫表面喷涂1L8068B亲水疏油整理剂；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离3000L油水乳液。
实施例2
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为20μm，比表面积为10m2/g。
第二步：采用高压静电喷涂法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述高压静电喷涂法为：采用德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统，将纳米纤维泡沫置于喷涂仓内，连续喷涂金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B，高压电源为25kV，平均1m2的纳米纤维泡沫表面喷涂0.7L8068B亲水疏油整理剂；；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离3100L油水乳液。
实施例3
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩`的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为10mm，管壁孔径为5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为20μm，比表面积为1000m2/g。
第二步：采用磁场诱导自组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的磁场诱导自组装法为：在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为10wt％的Fe3O4纳米颗粒水悬浮液中30min；所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为1T，亲水改性剂为Fe3O4纳米颗粒，直径为20～200nm；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2900L油水乳液。
实施例4
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为8mm，管壁孔径为3mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1500mg/cm3，平均孔径为10μm，比表面积为800m2/g。
第二步：采用蒸汽扩散法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的蒸汽扩散法采用丙烯酸作为蒸汽发生源，将纳米纤维泡沫在温度为150℃，蒸汽压为600kPa的丙烯酸蒸汽中放置1h；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2500L油水乳液。
实施例5
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为2mm，管壁孔径为1mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为500mg/cm3，平均孔径为6μm，比表面积为1500m2/g。
第二步：采用微波原位聚合法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的微波原位聚合法为：采用(具体哪一种)丙烯酸酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维开孔泡沫表层，随后在微波发生器中以500W功率处理5min；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2500L油水乳液。
实施例6
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：首先将集液毛细管网嵌入切开的纳米纤维泡沫中，随后采用呋喃树脂粘合剂粘合形成一个整体；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为1mm，管壁孔径为0.5mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为200mg/cm3，平均孔径为1μm，比表面积为200m2/g；
第二步：采用原位相变组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的原位相变组装法为：采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为10wt％的正硅酸乙酯水溶液中30min，取出后在100℃鼓风干燥24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水SiO2颗粒；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2500L油水乳液。
实施例7
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：首先将集液毛细管网嵌入切开的纳米纤维泡沫中，随后采用呋喃树脂粘合剂粘合形成一个整体；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为7mm，管壁孔径为2mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为600mg/cm3，平均孔径为15μm，比表面积为800m2/g。
第二步：首先采用原位相变组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，所述的原位相变组装法是指：采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为8wt％的正硅酸乙酯水溶液中10min，取出后在100℃鼓风干燥24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水SiO2颗粒。随后采用蒸汽扩散法对得到的纳米纤维泡沫进一步进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的蒸汽扩散法采用丙烯酸作为蒸汽发生源，将纳米纤维泡沫在温度为150℃，蒸汽压为520kPa的丙烯酸蒸汽中放置30min；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2600L油水乳液。
实施例8
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：首先将集液毛细管网嵌入切开的纳米纤维泡沫中，随后采用呋喃树脂粘合剂粘合形成一个整体；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为5mm，管壁孔径为4mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为800mg/cm3，平均孔径为2μm，比表面积为700m2/g。
第二步：首先采用微波原位聚合法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，所述的微波原位聚合法为：采用丙烯酸乙酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维泡沫表层，随后在微波发生器中以600W功率处理2min；随后采用原位相变组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，所述的原位相变组装法是指：采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为12wt％的正硅酸乙酯水溶液中30min，取出后在100℃鼓风干燥24h，正硅酸乙酯原位水解为超亲水SiO2颗粒。最后采用蒸汽扩散法对得到的纳米纤维开孔泡沫进一步进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的蒸汽扩散法为：采用丙烯酸作为蒸汽发生源，将纳米纤维泡沫在温度为150℃，蒸汽压为500kPa的丙烯酸蒸汽中放置30min；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离2800L油水乳液。
实施例9
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：首先将集液毛细管网嵌入切开的纳米纤维泡沫中，随后采用呋喃树脂粘合剂粘合形成一个整体；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为4mm，管壁孔径为1mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为1000mg/cm3，平均孔径为0.01μm，比表面积为2000m2/g。
第二步：首先采用高压静电喷涂法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，所述高压静电喷涂法采用的仪器为德国DURR公司生产的EcoHT500高压静电喷涂系统，高压电源为20kV，亲水整理剂为金坛市鼎盛化工有限公司生产的亲水整理剂8068B，将纳米纤维泡沫置于喷涂仓内，连续喷涂5min。随后采用微波原位聚合法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述微波原位聚合法为：采用丙烯酸乙酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维泡沫表层，随后在微波发生器中以400W功率处理20min；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离3500L油水乳液。
实施例10
如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩1内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩1的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6。所述的主输液管3有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。
上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，具体步骤为：
第一步：首先将集液毛细管网嵌入切开的纳米纤维泡沫中，随后采用呋喃树脂粘合剂粘合形成一个整体；所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为5mm，管壁孔径为4mm。所述的纳米纤维泡沫的体积密度为800mg/cm3，平均孔径为2μm，比表面积为700m2/g。
第二步：首先采用磁场诱导自组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，所述的磁场诱导自组装法为：在磁场中将纳米纤维泡沫浸渍于浓度为8wt％的Co3O4纳米颗粒水悬浮液中20min；所述的磁场由四川省绵阳市力田磁电科技有限公司生产的PEM-80AC恒稳磁场发生器产生，磁场强度为0.5T，亲水改性剂为Co3O4纳米颗粒，直径为20～200nm；随后采用微波原位聚合法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，所述微波原位聚合法为：采用丙烯酸乙酯作为改性单体，通过浸渍方法涂覆于纳米纤维泡沫表层，随后在微波发生器中以400W功率处理5min；之后进一步采用原位相变组装法对内置有集液毛细管网的纳米纤维开孔泡沫进行超亲水疏油处理，所述的原位相变组装法是指采用正硅酸乙酯作为改性剂，将纳米纤维开孔泡沫浸渍于浓度为6wt％正硅酸乙酯溶液中10min，取出后在50℃鼓风干燥48h。最后采用蒸汽扩散法对得到的纳米纤维开孔泡沫进一步进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫4，所述的蒸汽扩散法为：采用丙烯酸作为蒸汽发生源，将纳米纤维泡沫在温度为150℃，蒸汽压为600kPa的丙烯酸蒸汽中放置30min；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫4采用呋喃树脂粘合剂粘合封装到保护网罩中，形成油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，主输液管3连接泵5，泵5连接储液罐6，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
本发明所述纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置在使用过程中，直接将纳米纤维泡沫乳液分离模块浸没于乳液中，并通过主输液管与泵和储液罐连接。分离模块为1m3规格的装置平均每小时可分离4000L油水乳液。

Claims (9)

1.一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩(1)、设于保护网罩(1)内的超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)中的集液毛细管网(2)，集液毛细管网(2)连接主输液管(3)，所述的保护网罩(1)的侧面以及底面设有网孔，主输液管(3)连接泵(5)，泵(5)连接储液罐(6)。
2.如权利要求1所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，所述的主输液管(3)有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接 。
3.权利要求1所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
第一步：将集液毛细管网(2)植入纳米纤维泡沫中；
第二步：对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)；
第三步：将超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)封装到保护网罩中，得到油水乳液分离模块；
第四步：将集液毛细管网(2)，集液毛细管网(2)连接主输液管(3)，主输液管(3)连接泵(5)，泵(5)连接储液罐(6)，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。
4.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。
5.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为0.5～1000mg/cm3，平均孔径为0.01～20μm，比表面积为10～2000m2/g。
6.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5～10mm，管壁孔径为0.1～5mm。
7.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指：在纳米纤维泡沫材料制作过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料中或将集液毛细管网置于纳米纤维泡沫材料夹层中间并进行粘合封装。
8.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的超亲水疏油处理方法为：高压静电喷涂、磁场诱导自组装、蒸汽扩散、微波原位聚合和原位相变组装法方法中的一种或多种的组合。
9.如权利要求3所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，所述的将纳米纤维泡沫封装到保护网罩时采用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装。
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