CN110697843B - 一种用于水包油型乳化液破乳分离的双表面特殊浸润材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种可用于水包油型乳化液快速破乳分离的双表面特殊浸润性筛网材料。通过化学表面处理，将不锈钢筛网分别制备成具有超亲水/超亲油和超疏水/超亲油的两种特殊浸润性筛网材料，并采用粘结剂将二者组合为具有双表面特殊浸润特性的复合筛网材料，来达到使水包油型乳化液快速破乳分离的目的，可用于水包油型乳化废水的快速破乳净化。采用该材料对乳化废水进行破乳净化，相较于其它技术而言，其处理过程单一，且无须使用吸附剂和破乳剂，具有二次污染小、处理成本低、处理效率高、适应性强、处理设备简单等显著优点，能够减少或消除现行破乳技术存在的问题，解决油水分离领域中乳状液破乳净化的难题，其应用前景广阔。

Description

一种用于水包油型乳化液破乳分离的双表面特殊浸润材料
技术领域
本发明属油水分离及水污染治理净化领域，其技术内容涉及一种用于水包油型乳化液快速破乳分离的双表面特殊浸润特性筛网材料的制备，特别是通过粘结剂将两种具有特殊浸润特性的筛网组合为双表面特殊浸润特性筛网膜，该筛网膜通过简单的过滤装置即可直接用于水包油型乳化废水的分离净化，从而克服现行破乳净化技术存在的问题。
背景技术
油水分离问题已经成为环境保护领域和工业领域中一个重要的世界性问题。因为石油开采、精炼、石油化工、有机化工、金属加工、纺织、皮革加工、食品加工、润滑剂等行业都不可避免地会产生大量含油污水，并已成为最常见的污染物，因此，分离去除水中的油或有机污染物是非常必要的。传统的气浮、沉降、吸附、离心、真空、旋流分离等油水分离技术能够使简单的油水混合物实现较好的分离，是普遍采用的技术手段和方法。然而，很多情况下，油水混合物会在强烈的机械扰动以及生物多糖脂、生物碱、有机酸等界面活性物质的作用下形成非乳化剂稳定或乳化剂稳定的乳化液，这大大增加了油水混合物分离的难度，特别是对于有乳化剂稳定的乳化液而言，由于分散相液滴周围界面膜的存在，导致油水界面转移行为严重受阻，传统的技术手段难以使油水分离过程顺利进行。因此，长期以来，破乳一直是含油废水净化领域需要解决的重点和难点问题之一。
化学破乳物质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，释放膜内包覆的水或油，完成破乳过程，因此仍是目前公知的破乳效果最好和应用最多的破乳方法。然而，化学破乳剂的乳化液的针对性强，一种化学破乳剂往往只对某种或某几种类型的乳化液具有较好的分离效果，而且化学破乳剂在使用过程中难以回收和循环利用，常常随污水向环境排放，这不仅造成破乳成本居高不下，还带来严重的二次污染问题。近些年来，一些新的破乳分离净化技术相继出现，诸如，电化学破乳、生物破乳、超声破乳、膜过滤破乳等。但从实际应用的情况来看，这些技术往往存在分离效率低、稳定性差、对油水混合物类型要求严格、膜污染问题难以解决、处理成本高等问题，导致实际应用存在一定的困难。
新型表面特殊浸润性材料的出现使得单一处理实现高效的含油乳化废水的破乳分离净化成为可能，即便如此，这些材料对于乳化剂稳定的水包油型乳化液的分离效果也并不理想。其原因在于，对于超疏水/超亲油材料而言，虽然可以阻止含水油液中的少量分散相水滴通过由超疏水/超亲油材料制成的过滤膜，但却很难使含油污水中存在的少量分散相油滴完全接触到材料表面。因此，本发明针对上述破乳和油水分离技术存在的缺陷，独创性的提出了一种具有超疏水性和超亲水性的双表面复合不锈钢筛网材料，其不仅能够分离非表面活性剂稳定的O/W乳液，而且能够分离表面活性剂稳定的O/W乳液，并具有高效的分离效率和良好的重复使用性。这种双表面特殊浸润性材料具有易于使用、耐久性好、容易制造和高性能等显著优点。
发明内容
为了克服乳化废水治理领域现有破乳净化技术存在的不足，本发明提供了一种用于水包油型乳化液快速破乳净化的具有超疏水性和超亲水性的双表面复合不锈钢筛网材料的制备方法。利用该筛网材料对乳化含油废水进行破乳分离净化，具有处理过程单一、处理效率高、适应性强、处理成本低、基本无二次污染等特点，十分适用于作为水包油型乳化废水的破乳净化的解决方案，一旦实施，将可能很好地解决以往乳化废水处理技术存在的问题，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）对不锈钢筛网进行化学表面处理改造，使其分别具有超亲水/超亲油和超疏水/超亲油特殊表面浸润特性，然后通过粘结剂将两种具有特殊浸润特性的筛网组合为双表面特殊浸润特性筛网膜，该筛网膜通过简单的过滤装置即可直接用于水包油型乳化废水的分离净化。（2）由于超亲水/超亲油浸润特性筛网对水和油都有很强的亲和力，因此当乳化废水接触到该层筛网表面时，乳化废水中的水和油都会迅速在材料表面铺展和浸润，此时界面膜破裂，完成破乳，且水和油在通过该层筛网的过程中，由于水的粘滞性比油小很多，因此将比油更快通过筛网，从而有利于二者的分离。（3）当通过第一层筛网后的油水混合物接触到第二层具有超疏水/超亲油浸润特性筛网时，油滴会在该层筛网表面浸润铺展，并持续聚结，而水则不会在筛网表面浸润铺展，而是在疏水作用下下形成大的水滴，此时水和油得以彻底分离，有效地避免了油和水的二次混合和乳化。（4）在抽滤压力的作用下，水和油可以逐渐通过第二层筛网，并在收集容器中分层为水层和油层，此时再通过简单的分离方法即可除去油层，得到净化后的水。
本发明具有的主要技术特点是：（1）与现行的乳化废水的破乳净化技术相比，破乳净化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以往的处理方法低。（2）充分利用高效能油水分离材料对水和油的特殊界面特性来达到快速破乳和油水分离的目的，破乳效果显著，效率高。（3）本发明提供的破乳净化技术不使用破乳剂、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，能够用于处理各种水包油型乳化废水。（4）采用本发明提供的分离材料构建的乳化废水破乳净化系统仅需要消耗少量能量，因此整体能耗较离心、真空、旋流等分离方法低。（5）本发明提供造价低廉，并可多次重复使用。
具体实施方式
1、将孔径为0.1mm和0.18mm的不锈钢筛网分别浸渍在由1M氯化铜和1M盐酸组成的溶液中16s，之后取出静置于空气中晾干，再用去离子水冲洗，晾干后得到具有超亲水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网。
2、将得到的孔径为0.18mm的超亲水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网浸渍于0.05mol/L的硬脂酸乙醇溶液中20分钟，后取出用热空气吹干器吹干，得到具有超疏水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网。
3、将得到的孔径为0.1mm的超亲水/超亲油不锈钢筛网与孔径为0.18mm的超疏水/超亲油不锈钢筛网用AB胶粘结剂粘结，粘结时只在两层筛网的边缘涂抹粘结剂，并使粘结剂在筛网边缘形成宽为0.5mm，厚度为0.4mm封闭方形环，待粘结剂晾干后，得到具有双表面特殊浸润特性的不锈钢筛网过滤膜。
4、将得到的具有双表面特殊浸润特性不锈钢筛网过滤膜通过夹片安装在抽滤装置上，即可得到可处理水包油型乳化废水的过滤装置。
5、含油乳化废水通过过滤装置后，在双表面特殊浸润特性不锈钢筛网膜的油水分离作用下，破乳分层为水和油，通过简单的分离去除油后，即可得到净化后的水。

Claims (1)

1.一种用于水包油型乳化液破乳分离的双表面特殊浸润材料的制备方法，该方法的主要技术特征包括以下步骤：
(1)将孔径为0.1mm和0.18mm的不锈钢筛网分别浸渍在由1M氯化铜和1M盐酸组成的溶液中16s，之后取出静置于空气中晾干，再用去离子水冲洗，晾干后得到具有超亲水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网；
(2)将得到的孔径为0.18mm的超亲水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网浸渍于0.05mol/L的硬脂酸乙醇溶液中20分钟，后取出用热空气吹干器吹干，得到具有超疏水/超亲油表面浸润特性的不锈钢筛网；
(3)将得到的孔径为0.1mm的超亲水/超亲油不锈钢筛网与孔径为0.18mm的超疏水/超亲油不锈钢筛网用AB胶粘结剂粘结，粘结时只在两层筛网的边缘涂抹粘结剂，并使粘结剂在筛网边缘形成宽为0.5mm，厚度为0.4mm封闭方形环，待粘结剂晾干后，得到具有双表面特殊浸润特性的不锈钢筛网过滤膜；
(4)将得到的具有双表面特殊浸润特性不锈钢筛网过滤膜通过夹片安装在抽滤装置上，即可得到可处理水包油型乳化废水的过滤装置；
(5)含油乳化废水通过过滤装置后，在双表面特殊浸润特性不锈钢筛网膜的油水分离作用下，破乳分层为水和油，通过简单的分离去除油后，即可得到净化后的水。
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