CN107804893A - 一种离心结合动吸附的油水分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种离心结合动吸附的油水分离装置，属于油污染处理领域,主要包括电机、旋转装置、油水分离装置、取向纳米纤维输油管和收集装置。提出利用离心结合动吸附的方法，利用油轻水重的原理并结合纤维膜亲油疏水改性，在离心力的作用下，实现含油污水的高效的油水分离。乳化状态的含油污水经破乳过滤网膜破乳后，进入空间结构蓬松且无规律排布的高吸油倍率纳米纤维吸油棉中，而水被阻隔在外侧。纤维棉内部嵌入取向纳米纤维吸油管，在重力或外部抽吸作用下可将吸收的油污及时吸出并输送到储油筒中，恢复纳米纤维吸油棉吸油能力。本发明涉及一种离心结合动吸附的油水分离装置，最终实现高分离效率和分离能力，且对油可重复利用的含油污水处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心结合动吸附的节能高效油水分离装置，属于油污染处理领域。
背景技术
随着社会对油类产品的需求和利用急剧增加，由各类油类产品引发的污染也不断上升。这种污染不仅降低了油类产品的利用率，更重要的是威胁人类健康、污染环境、破坏生态平衡。含油污水来源十分广泛，如石油化工、开采、机械加工、皮革、纺织、食品等行业，并且排放量大，若直接排入水体，对自然生态平衡危害极大。对含油污水的传统处理方法有物理法、化学法、物理化学方法和微生物法。但是传统的污水处理方法效率低、成本高并且有的存在二次污染。随着现代科技的发展，更高效的油水分离技术按分离状态可分为动态分离和静态分离。动态分离主要用于含油废水的过滤过程中，分离试样具有良好的亲水性或者经过亲水改性，静态分离试样具有极好的亲油性，能大量吸附水表面的油脂。
已有的发明专利《一种吸油棉条》(CN105498725)叙述了用棉条带和滤油网组成双层结构对水面浮油进行静态油水分离。这种方法虽然能够实现对浮油进行基本的吸收，但是其吸油率低，且分离后不能回收再利用，可重复性差。因此设计一种既能保证油水分离效率，又能对分离的油回收利用，还能实现多次重复利用的节能高效的油水分离装置及方法尤其重要。
发明内容
本发明的目的是：针对现有的油水分离装置没有很高的油水分离效率，对含油污水中的油不能回收处理并再次利用，且油水选择性较差等缺点，设计出一种离心结合动吸附的节能高效的油水分离装置。这种装置，不仅油水分离效率高，油水选择性好，而且节能高效，分离的油可回收再利用。
实现上述目的采取的技术方案是：一种离心结合动吸附的油水分离装置，其主要包括电机、旋转装置、油水分离装置、取向纳米纤维输油管和收集装置，收集装置主要由排水筒和储油筒组成；油水分离装置主要包括外壳、破乳过滤网膜和纳米纤维吸油棉层；外壳内部先是破乳过滤网膜，破乳过滤网膜由布置2-3层过滤网膜组成，向内一层是纳米纤维吸油棉；包裹纳米纤维吸油棉的破乳过滤网膜形成的柱状膜卷的外径小于外壳的内径，外壳的上端有油水混合物的进入口，外壳的上端安装有控制外壳旋转的旋转装置，外壳的下端的中心连接有油出口，油出口处的吸油棉对应有储油筒，分离装置外壳底部靠近外壳内径处有水出口，水出口的下方有排水筒。当油水混合物进入油水分离分离装置后，电机带动油水分离装置旋转。利用油轻水重的原理，通过离心力作用，水向分离装置外部表面走，油被挤压到纳米纤维吸油棉内侧。由于吸油棉表面疏水，进一步提高了装置的油水选择性。吸油棉内部吸附的油经过取向纳米纤维输送，最终到达收集装置的储油筒中，实现了含油污水中油的回收再利用。
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，其分离装置中，在外壳和纳米纤维吸油棉层之间，布置2-3层用于破乳作用的过滤网膜。这种过滤网膜是表面具有纤维拉丝结构的多孔复合膜，丝与丝之间距离与乳化油平均粒径相近。当过滤网膜和外壳间的乳状油水混合物通过过滤网时，乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，即破乳。从而使乳化油转化为分散油或浮油，为下一步离心动吸附油水分离做准备。
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，其纳米纤维吸油棉包裹在破乳过滤网的内表面，吸油棉纤维膜空间结构蓬松且无规律排布，具有超高的孔隙率和比表面积，能高效吸附油污。纤维可采用热压工艺，提高纤维膜强度，从而提高了纤维棉的重复使用性能。在离心力作用下，由于油轻水重，水向外部表面流动，油被挤压到吸油棉中。纳米纤维吸油棉外表面与破乳过滤层接触处，进行亲油疏水处理，使油水混合物中油能够通过而水不能通过，进一步阻隔混合物中水进入内层，提高油水分离效率。
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，其取向纳米纤维吸油管嵌入吸油棉内部，连接纳米纤维吸油棉和储油筒。其纤维沿着纤维管轴向取向，排布均整。在重力作用或外部抽吸作用下，使包含在吸油棉内油水分离后的油污沿纤维轴向输送，最终进入储油筒中，提高输送效率。并且将纤维棉中吸附的油污及时抽出，恢复吸油棉的吸油能力，提高离心动吸附的油水分离效率。
与现有的技术相比具有如下优点:
1、本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，分离装置最外侧布置2-3层破乳过滤网膜，这种多孔复合膜丝与丝之间距离与乳化油平均粒径相近，使乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，从而使乳化油转化为分散油或浮油，为下一步离心动吸附油水分离做准备。内侧是纳米纤维吸油棉，其空间结构蓬松且无规律排布，具有超高的孔隙率和比表面积，能高效吸附油污。且表面拒水，分离过程将水阻隔在外侧而将油吸附到吸油棉内侧。纳米纤维采用热压工艺，增加纤维强度，提升吸油棉层的重复使用性能。这样布置的多级结构，进一步提升了油水选择性和分离效率。
2、本发明一种离心结合动吸附的节能高效油水分离装置，在分离装置内侧吸油棉中，嵌入取向纳米纤维输油管。输油管末端连接储油筒。其纤维沿着纤维管轴向取向，其纤维直径为200-500nm。由于纳米纤维呈现毛细效应，而取向纳米纤维的毛细效应更为明显。这样在外部抽吸或重力作用下，使包含在吸油棉内分离后的油污沿纤维轴向输送，最终进入储油筒中，提高输送效率。并且将纤维棉中吸附的油污及时抽出，恢复吸油棉层的吸油能力，提高油水分离效率。
3、本发明一种离心结合动吸附的节能高效油水分离装置，纳米纤维吸油棉层和取向纳米纤维输油管所采用材料均是PP或PLA，无毒无污染，且其亲油疏水，在油水共混体系中，有效将油水分离开，提高分离效率。分离过程利用动力学原理，采用离心结合动吸附的方法，装置简单，节能且高效。油被分离出来以后，储存在储油筒中，实现了油有效的回收。
附图说明
图1为本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置示意图。
图2为本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置改进加入抽吸装置的示意图。
图中：1-进水管，2-同步带，3-旋转装置，4-排气孔，5-进入口，6-电机，7-油水分离装置，8-纳米纤维吸油棉层，9-破乳过滤网膜，10-出水口，11-分离装置外壳，12-排水筒，13-取向纳米纤维吸油管，14-储油筒，15-水泵，16-含油污水箱，17-抽吸装置。
具体实施方式
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，如图1所示，主要包括：旋转装置3、电机6、油水分离装置7、取向纳米纤维输油管13和收集装置。收集装置主要由排水筒12和储油筒14组成。油水分离装置7主要包括：纳米纤维吸油棉层8、破乳过滤网膜9、出水口10和外壳11。外壳11材料为透明的塑料方便观察油水分离过程；向内布置2-3层破乳过滤网膜9，这种过滤网膜是表面具有纤维拉丝结构的多孔复合膜，丝与丝之间距离与乳化油平均粒径相近。当过滤网膜和外壳间的乳状油水混合物通过过滤网时，乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，即破乳。从而使进入口5注入的油水介质转化为分散油或浮油，为下一步离心动吸附油水分离做准备。且其外表面进行亲油疏水改性，使混合物中油进入内侧而水阻隔在外侧；向内一层为纳米纤维吸油棉层8，为PP或PLA制备的纤维膜，无毒无害且同样表面拒水。其空间结构蓬松且无规律排布，具有超高的孔隙率和比表面积，能高效吸附油污。纤维采用热压工艺，提高纤维膜强度，从而提高了纤维棉的重复使用性能。在油水分离装置内部纳米纤维吸油棉层8内部嵌入连接取向纳米纤维输油管13，其纤维沿着纤维管轴向取向，排布均整，用于输送吸油棉8内部吸收的油。取向纳米纤维管末端连接到储油筒14。
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，将图1中水泵15打开，含油污水箱16中污水通过进水管1经进入口5进入分离装置7中。然后将电机6打开带动同步带2和旋转装置3旋转，进而带动油水分离装置7旋转。通过透明外壳11可以看到，在离心力作用下，利用油轻水重的原理，水向分离装置7外部表面走，油被挤压到内侧与破乳过滤网膜9接触。含油污水经破乳过滤网膜9破乳后，分散的油被迅速吸收到分离装置内部纳米纤维吸油棉8中。由于破乳过滤网膜和纳米纤维吸油棉层表面都疏水，进一步提高了装置的油水选择性。待分离装置运行5min左右后，分离装置内部吸油棉中吸收的油在重力作用下沿取向纳米纤维吸油管13轴向输送，最终流入储油筒14中，实现了油的回收再利用。并且可以将纤维棉中吸附的油污及时排出，恢复吸油棉的吸油能力，提高离心动吸附的油水分离效率。最后将分离装置出水口10打开，将外壳与破乳过滤网膜间分离后的水排出到排水筒12中。重复进行分离试验过程5次，分离能力和分离效率并没有明显的下降。
本发明一种离心结合动吸附的油水分离装置，在长期使用过程中，图1中纳米纤维吸油管13可能出现饱和堵塞现象，在重力作用下不能将纳米纤维吸油棉8中的油及时排出。做进一步改进，如图2所示，在储油筒中加入抽吸装置17，在外部抽吸作用下，使取向纳米纤维吸油管13中饱和或堵塞的油排出，同时提升输油能力，使包含在吸油棉8中油污加速进入储油筒14中，进一步提升油水分离的分离效率。
Claims (8)
1.一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：主要包括电机、旋转装置、油水分离装置、取向纳米纤维输油管和收集装置，收集装置主要由排水筒和储油筒组成；油水分离装置主要包括外壳、破乳过滤网膜和纳米纤维吸油棉层；外壳内部先是破乳过滤网膜，破乳过滤网膜由布置2-3层过滤网膜组成，向内一层是纳米纤维吸油棉；包裹纳米纤维吸油棉的破乳过滤网膜形成的柱状膜卷的外径小于外壳的内径，外壳的上端有油水混合物的进入口，外壳的上端安装有控制外壳旋转的旋转装置，外壳的下端的中心连接有油出口，油出口处的吸油棉对应有储油筒，分离装置外壳底部靠近外壳内径处有水出口，水出口的下方有排水筒。
2.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：外壳的材料为透明的塑料。
3.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：纳米纤维吸油棉为PP或PLA制备的纤维膜。
4.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：油出口处的吸油棉连接取向纳米纤维吸油管，取向纳米纤维管末端连接到储油筒。
5.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：吸油棉表层进行亲油疏水改性。
6.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：破乳过滤网膜是表面具有纤维拉丝结构的多孔复合膜，丝与丝之间距离与乳化油平均粒径相近。
7.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：纳米纤维吸油棉外表面与破乳过滤层接触处，进行亲油疏水处理。
8.根据权利要求1所述的一种离心结合动吸附的油水分离装置，其特征在于：吸油棉纤维直径为200-500nm。
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