CN113521884A - 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用 - Google Patents

一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113521884A
CN113521884A CN202110741553.2A CN202110741553A CN113521884A CN 113521884 A CN113521884 A CN 113521884A CN 202110741553 A CN202110741553 A CN 202110741553A CN 113521884 A CN113521884 A CN 113521884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water separation
filter element
separation filter
nickel sheet
cylindrical oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110741553.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113521884B (zh
Inventor
孔德钰
刘敏
王瑶
卢大艳
镇赟
张绪强
李永丰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Original Assignee
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CNOOC Energy Technology and Services Ltd filed Critical CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority to CN202110741553.2A priority Critical patent/CN113521884B/zh
Publication of CN113521884A publication Critical patent/CN113521884A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113521884B publication Critical patent/CN113521884B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2051—Metallic foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/08—Thickening liquid suspensions by filtration
    • B01D17/10—Thickening liquid suspensions by filtration with stationary filtering elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用，该筒状油水分离滤芯的制备方法包括：取未改性的泡沫镍片，在泡沫镍片的边缘镀锡，得到镀锡泡沫镍片；对所述镀锡泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。本发明通过先边缘镀锡再疏水亲油改性最后锡焊焊接的方法制备得到了筒状油水分离滤芯及组件，不仅解决了现有技术中金属材料改性后无法焊接的问题，而且获得的筒状油水分离滤芯及组件同时具有水接触角＞150°、温度适用范围广、拉伸强度大及静流和旋流状态下均具有较好分离效果的优点。

Description

一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油水分离技术领域，具体来说涉及一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用。
背景技术
自上世纪五十年代起，石油产品替代煤炭成为世界第一能源消耗品。当前，石油需求量急剧增加，开采石油会产生大量含油废水，还会带来石油泄漏问题，更会引发环境污染，造成生态破坏。尤其是油田开采进入中后期，油井压力以及含油率下降的情况下，往往需要采取注水强化生产，这势必带来产液含水率大幅增加(现阶段，油田平均综合含水率为65％，在未来更会高达80-90％)。随着油田出油含水率逐步提高，现有工艺逼近处理极限，性能不足愈来愈明显。在未来，随着石油产量增加，更多含油废水等待着处理。含油废水达标排放，离不开高效的回收处理技术。研究表明，超疏水超亲油材料，因其独特的界面性质，可以进行高效的油水分离。以疏水亲油材料为基础的界面油水分离技术，已然成为当下研究热点。
泡沫镍是一种高孔隙率、低密度的多孔网状材料，具有比表面积大、孔隙率高、强韧性、高机械强度等优良性能，是处理含油废水的新型理想材料。近年来，泡沫镍更是成为制备亲油疏水材料的理想基材，随着研究的深入，很多具有特殊浸润性的泡沫镍材料也被开发和应用，其在油水分离领域具有很广的应用前景。泡沫镍想成为优秀的油水分离材料，首先需使其表面具有超疏水超亲油性；而表面的微纳米尺度的粗糙结构和表面的低表面能物质修饰是超疏水表面的必要条件。
泡沫镍的几种常见改性方法包括：氟硅烷(Fluoroalkylsilane，FAS)修饰改性法、聚四氟(Polyterafluroetlialene，PTFE)修饰法、化学法处理金属表面、电化学沉积法、模板法和低表面能试剂直接改性法。上述各种改性方法各有优缺点，但目前来看，这些改性方法制备的泡沫镍在实际的油水分离领域均无法实际运用，所以需要根据实际需要开发出一种实用的改性方式。
另外，为充分发挥和利用泡沫金属的优点以及满足设备的设计安装要求，在实际应用中，往往需要借助某些技术对泡沫金属进行连接。目前，学界对泡沫金属连接技术研究的重点集中在连接作为结构材料使用的具有较大厚度的低孔隙率闭孔泡沫金属材料。使用的连接工艺包括铆接、胶结、激光焊、电阻点焊、钎焊、扩散焊等。由于大多数连接技术存在诸如焊接速度低、连接件不能传递很大作用力、对于异种材料及金属材料连接性能差甚至无法实现其有效连接及密封性降低等问题，且难以适合连续的产业化生产。因此，寻求一种适合于大规模生产需要的泡沫轻金属连接技术，对该类材料在诸多领域的快速应用发展起着至关重要的作用。。
发明内容
本发明提供了一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用，不仅解决了现有技术中非金属材料连接性能差甚至无法实现其有效连接及密封性降低等问题，而且获得的筒状油水分离滤芯及组件同时具有水接触角＞150°、温度适用范围广、拉伸强度大及静流和旋流状态下均具有较好分离效果的优点。
具体技术方案如下：
一种筒状油水分离滤芯的制备方法，包括：
(1)取未改性的泡沫镍片，在泡沫镍片的边缘镀锡，得到镀锡泡沫镍片；
(2)对所述镀锡泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
(3)将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。
进一步地，步骤(1)中，所述泡沫镍片的厚度为1～5mm。作为优选，所述泡沫镍片的厚度为1.5mm。
步骤(1)中所述的边缘镀锡是指在泡沫镍片的四周镀上2～3mm宽的薄薄一层锡层，一般镀锡处就是步骤(3)中所述的需要锡焊焊接的位置。
进一步地，步骤(2)中，所述亲油疏水改性的方法为：
(i)将镀锡泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的碱溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出镀锡泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的镀锡泡沫镍片；
(ii)将负载CuO的镀锡泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的有机溶剂中，浸渍完全后，取出镀锡泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片。
进一步地，步骤(i)中，所述的碱溶液为氨水溶液；碱溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.1～0.7g/100ml；所述水热沉积反应的温度为80～120℃，时间为5～120min；
进一步优选，步骤(i)的碱溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；所述水热沉积反应的温度为100℃，时间为60min。
进一步地，步骤(ii)中，所述有机溶剂为正己烷；有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1～7％；所述高温固化处理的温度为80～150℃，时间为30～240min。
进一步优选，步骤(ii)的有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；所述高温固化处理的温度为105℃，时间为30min。
进一步地，步骤(3)中，采用电烙铁进行焊接，锡丝为市面上常见产品。
本发明还提供了如上所述的制备方法制得的筒状油水分离滤芯，所述筒状油水分离滤芯由一个改性泡沫镍片卷曲后锡焊焊接而成，或者由多个卷曲后锡焊焊接的改性泡沫镍片拼接而成。
本发明还提供了一种筒状油水分离组件，包括：从内向外依次套设的内筒、筒状油水分离滤芯和外筒；所述内筒和外筒的周身筒壁上均开有若干过水孔，所述筒状油水分离滤芯如上所述。
进一步地，所述内筒的一端设有与水力旋转装置连接的法兰，另一端设有用于固定筒状油水分离滤芯和外筒的限位块。
作为优选，所述限位块由环绕内筒周身分布的2～6个凸块构成。
本发明还提供了一种油水分离方法，包括：将待分离的污水从筒内向筒外通过如上所述的筒状油水分离滤芯或筒状油水分离组件。
进一步地，控制污水通过时的压力为0.2～0.6Mpa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过先边缘镀锡再疏水亲油改性最后锡焊焊接的方法制备得到了筒状油水分离滤芯及组件，不仅解决了现有技术中金属材料改性后无法焊接的问题，而且获得的筒状油水分离滤芯及组件同时具有水接触角＞150°、温度适用范围广、拉伸强度大及静流和旋流状态下均具有较好分离效果的优点。
附图说明
图1为实施例1和实施例2获得的筒状油水分离滤芯的水接触角的图。
图2为实施例1和实施例2获得的筒状油水分离滤芯的水接触角和油接触角的点图。
图3为原始泡沫镍以及实施例1和实施例2获得的筒状油水分离滤芯的SEM图。
图4为实施例1获得的筒状油水分离滤芯在不同温度环境下的过油通量和水接触角的变化情况；
其中，a为过油通量；b为水接触角。
图5为不同改性方法获得的筒状油水分离滤芯的水接触角的图。
图6为实施例3中筒状油水分离组件的结构示意图；
其中，A为内筒的主视图；B为筒状油水分离滤芯单元套设于内筒上的主视图；C 为筒状油水分离滤芯单元的主视图；D为组合后的筒状油水分离组件的主视图；E为组合后的筒状油水分离组件的俯视图。
图7为实验室搭建小型模拟装置测试筒状油水分离组件在油水混合物旋流状态下的油水分离性能的图片。
图8为静态油水分离实验的图片。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。
下列实施例中提供的原始泡沫镍(即：泡沫镍片)为常规市售产品，厚度为1.5mm，抗拉强度＞1Mpa，ppi＝110，孔径约0.3mm，孔隙率＞95％；其他化学试剂也为常规市售产品；未详细说明的检测方法也为现有常规方法。
实施例1筒状油水分离滤芯
筒状油水分离滤芯的制备，具体步骤为：
(1)取未改性的泡沫镍片，在泡沫镍片的边缘镀锡，得到镀锡泡沫镍片；
其中，泡沫镍片的厚度为1.5mm，抗拉强度＞1Mpa，ppi＝110，孔径约0.3mm，孔隙率＞95％；
(2)对镀锡泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
亲油疏水改性的具体方法为：
(i)将镀锡泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的氨水(氨水体积分数25％)溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出镀锡泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的镀锡泡沫镍片；
其中，氨水溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；泡沫镍放入配好的 Cu2(OH)2CO3氨水溶液中，在电炉上100℃加热60min，溶液沸腾直至溶液由深蓝色变成淡蓝色，泡沫镍表面覆盖一层黑色的物质；
(ii)将负载CuO的镀锡泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出镀锡泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min进行高温固化处理，即得到超疏水的改性泡沫镍片。
(3)将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。
该筒状油水分离滤芯可以是由一个改性泡沫镍片卷曲锡焊焊接而成，也可以是由多个改性泡沫镍片经卷曲、拼接和锡焊焊接而成，拼接处也进行锡焊焊接，所有焊接位置均在步骤(1)中镀过锡。
对比例1改性后焊接
具体步骤为：
(1)对未改性的泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
亲油疏水改性的具体方法为：
(i)将泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的氨水溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的泡沫镍片；
其中，氨水溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；泡沫镍放入配好的 Cu2(OH)2CO3氨水溶液中，在电炉上100℃加热30min，溶液沸腾直至溶液由深蓝色变成淡蓝色，泡沫镍表面覆盖一层黑色的物质；
(ii)将负载CuO的泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min进行高温固化处理，即得到超疏水的改性泡沫镍片；
(2)将改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接。
结果：融化的锡滴在改性泡沫镍表面上呈现很大的接触角，当改性泡沫镍倾斜成一定角度时，锡滴直接滚走，无法停留在改性泡沫镍表面，故无法焊接。
对比例2改性后除去泡沫镍片表面的氧化铜，再进行焊接
具体步骤为：
(1)对未改性的泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
亲油疏水改性的具体方法为：
(i)将泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的氨水溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的泡沫镍片；
其中，氨水溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；泡沫镍放入配好的 Cu2(OH)2CO3氨水溶液中，在电炉上100℃加热30min，溶液沸腾直至溶液由深蓝色变成淡蓝色，泡沫镍表面覆盖一层黑色的物质；
(ii)将负载CuO的泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min高温固化处理，即得到超疏水的改性泡沫镍片；
(2)用砂纸将改性泡沫镍四周氧化铜打磨掉；或者，用稀盐酸溶液将氧化铜溶解掉；
(3)将步骤(2)处理后的改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接。
结果：砂纸打磨不能完全去除改性泡沫镍表面氧化铜，而且会破坏泡沫镍结构，稀盐酸溶液溶解可以很好去除氧化铜，但是烘箱干燥后泡沫镍表面发黄，疏水效果下降无法使用。
对比例3原始泡沫镍先进行锡焊做成圆筒状后，再改性
具体步骤为：
(1)将未改性的泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接，得到圆筒状的泡沫镍滤芯；
(2)将泡沫镍滤芯浸渍于含碱式碳酸铜的氨水溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出泡沫镍滤芯，干燥处理后，得到负载CuO的泡沫镍滤芯；
其中，氨水溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；
(ii)将负载CuO的泡沫镍滤芯浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出泡沫镍滤芯，进行高温固化处理，得到改性的泡沫镍滤芯；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min高温固化处理，即得到改性的泡沫镍滤芯。
结果：原始泡沫镍可以锡焊焊接，而且在实验中发现是非常容易焊接。然而要做成1 m长的改性泡沫镍膜组件必须每个圆筒状泡沫镍进行拼接，就必须在圆筒连接处也焊上一层锡，这样，在改性过程中泡沫镍两端就不会镀上氧化铜。然而，先焊接加工成圆筒状，后进行改性得到的改性泡沫镍，其表面疏水性变得很差。
对比例4环氧树脂胶连泡沫镍
具体步骤为：
(1)取未改性的泡沫镍片；
其中，泡沫镍片的厚度为1.5mm，抗拉强度＞1Mpa，ppi＝110，孔径约0.3mm，孔隙率＞95％；
(2)对泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
亲油疏水改性的具体方法为：
(i)将泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的氨水溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出镀锡泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的镀锡泡沫镍片；
其中，氨水溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.3g/100ml；泡沫镍放入配好的 Cu2(OH)2CO3氨水溶液中，在电炉上100℃加热60min，溶液沸腾直至溶液由深蓝色变成淡蓝色，泡沫镍表面覆盖一层黑色的物质；
(ii)将负载CuO的镀锡泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出镀锡泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min进行高温固化处理，即得到超疏水的改性泡沫镍片。
(3)将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进环氧树脂胶连，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。
以两个改性泡沫镍片卷曲连接而成的筒状油水分离滤芯为例，利用弹簧拉力秤对实施例1和对比例4获得的筒状油水分离滤芯以及原始泡沫镍(即：泡沫镍片)进行拉力测试实验。
测试方法为：将泡沫镍的一端固定，另一端用拉力秤固定，然后沿水平方向对弹簧秤施加拉力，直至泡沫镍连接处发生断裂为止，即为泡沫镍的牢度，以三次拉力试验的平均值，作为最终的牢度。
结果如表1所示，环氧树脂胶连处的拉力强度是原始泡沫镍的5倍以上；而锡焊焊接处的拉力强度是原始泡沫镍的7倍以上，其结合强度大于环氧树脂胶连，得到的筒状膜组件结构更加牢固。
表1拉力测试数据表
Figure BDA0003141557710000081
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，仅修改步骤(2)氨水溶液中碱式碳酸铜的质量浓度，将碱式碳酸铜的质量浓度改为0.1g/100ml和0.7g/100ml。
实施例1和实施例2中的改性泡沫镍片经锡焊焊接处理后材料性能并未受到影响；对实施例1和实施例2中获得筒状油水分离滤芯的进行材料表征以及接触角测定，结果如下所示。
如图1和图2所示，当碱式碳酸铜浓度在0.3g/100ml时，得到的筒状油水分离滤芯的水接触角最大，为155°，当碱式碳酸铜浓度过高或者过低时，对筒状油水分离滤芯疏水性能均有较大影响，水接触角大幅下降。
如图3所示，原始泡沫镍表面光滑，经过碱式碳酸铜改性后，其表面出现形状不一的固体颗粒。低浓度碱式碳酸铜浓度处理下，泡沫镍其结构表面生成的微纳米颗粒较为稀少。进一步放大看，这些纳米颗粒呈双锥形。碱式碳酸铜浓度适中情况下，泡沫镍表面生成了更多的粗糙结构，进一步放大来看，微观的粗糙结构呈“绒球状”结构。高浓度下除了在泡沫镍表面生成了大量的微纳米颗粒，在泡沫镍的孔隙结构内也生成了大量的微纳米结构。
将实施例1中步骤(2)获得的筒状油水分离滤芯置于不同温度环境下，进行过油通量和接触角的测定(测定方法为常规方法)。结果如图4所示，筒状油水分离滤芯通量基本不受环境温度的影响，在100℃极端条件下，筒状油水分离滤芯过油通量基本没变。在50-100℃温度条件下，筒状油水分离滤芯表面接触角均保持在150°以上，表现出超疏水特性。
对比例5其他改性方法获得的筒状油水分离滤芯
具体制备方法为：
(1)取未改性的泡沫镍片；
其中，泡沫镍片的厚度为1.5mm，抗拉强度＞1Mpa，ppi＝110，孔径约0.3mm，孔隙率＞95％；
(2)对泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到不同改性泡沫镍片；
亲油疏水改性的具体方法为：
(i)将泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的正己烷中，浸渍完全后，取出泡沫镍片，进行高温固化处理，得到PDMS改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1％；置于105℃烘箱中烘干30min进行高温固化处理，即得到改性泡沫镍片。
或者，(ii)将泡沫镍片浸渍于甲基三氯硅烷的正己烷中，浸渍完全后，取出泡沫镍片，进行高温固化处理，得到MTS改性泡沫镍片；
其中，有机溶剂中，甲基三氯硅烷的质量百分数为7％；置于105℃烘箱中烘干30min 进行高温固化处理，即得到改性泡沫镍片。
(3)将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进环氧树脂胶连，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。
结果如图5所示。
实施例3
如图6和图7所示，筒状油水分离滤芯可以由一个改性泡沫镍片卷曲锡焊焊接而成(简称筒状油水分离滤芯单元)，也可以由多个卷曲后锡焊焊接的改性泡沫镍片拼接而成(简称筒状油水分离滤芯组)。
筒状油水分离组件，由从内向外依次套设的内筒100、筒状油水分离滤芯单元200和外筒300构成；其中，筒状油水分离滤芯单元200由实施例1制得；内筒100的筒身 101上开有若干过水孔102，内筒100的一端设有与水力旋转装置连接的法兰103，另一端设有用于固定筒状油水分离滤芯单元200和外筒300的限位块104，限位,104由环绕内筒筒身101分布的3个凸块构成。外筒300的筒身301上开有若干过水孔302。内筒100 和外筒300可采用亚克力、不锈钢材质进行制备。
实施例4
一种油水分离方法，步骤为：将待分离的污水从筒内向筒外通过实施例3所示的筒状油水分离组件，进行油水分离。
1、旋流测试实验
由于在实际的井下生产过程中，油水混合物可以是以旋流的形式被收集器所收集。为此，通过在实验室搭建小型模拟装置来测试筒状油水分离组件在油水混合物旋流状态下的油水分离性能，如图7所示。
在测试装置左侧，小型筒状油水分离组件浸润在水与正己烷的混合溶液中，上层正己烷经苏丹III染色处理，下层水相经亚甲基蓝染色处理。为了模拟旋流状态，我们在烧杯中置入磁子进行磁力搅拌。磁子搅拌主要是为了模拟旋流状态下油水混合物与泡沫镍接触时泡沫镍表现出的油水分离效果，实际上是增大了混合液体的流速和液体与改性泡沫镍的接触体积。经过磁子混合后油相能够上浮至表层，在一定程度上起到收集液体的作用，并不会影响后续油水分离效果。同时，小型自吸泵的抽水管直接伸入筒状油水分离组件的底部，借助筒状油水分离组件在旋流低压下选择透过油相的能力，将筒状油水分离组件内部的液体抽出。为了更好的模拟油田中后期含水量高达90％的情况，我们在烧杯内配置正己烷：水＝1:9的混合溶液。通过调节电压，我们可以控制自吸泵抽油速率。
可以清晰的看到，在筒状油水分离组件中抽出的液体全部为正己烷，水并没有进入到筒状油水分离组件中。需要注意的是，油相通过旋流剪切力的作用下“自发”的穿过筒状油水分离组件，我们并没有对其施加外部压力。这表明筒状油水分离组件对高含水率油水混合物在旋流状态的状态下能够达到较好的分离效果。
2、静流测试实验
为了进一步评价泡沫镍组件的油水分离性能，设计了一个静态油水分离实验，如图8 所示；将特制的小型油水分离组件测试装置的一侧与自吸泵和电源相连接，同时为了保持组件内部液压稳定，我们在另一侧补充油水混合物。出于实际考虑，在烧杯和油水分离膜组件测试装置内配置了正己烷：水＝1:1的混合溶液，并在实验过程中将测试装置保持在“横躺”状态。
通过肉眼观测，我们可以明显的看到经过膜组件过滤的油水混合物得到好很好的分离。经过检测，我们发现经过过滤的油水混合体成分从油：水＝1:1的比例分数变化为油：水＝95:5，含水率降低至5％。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，包括：
(1)取未改性的泡沫镍片，在泡沫镍片的边缘镀锡，得到镀锡泡沫镍片；
(2)对所述镀锡泡沫镍片进行亲油疏水改性，得到超疏水的改性泡沫镍片；
(3)将所述改性泡沫镍片进行卷曲，并对边缘连接处进行锡焊焊接，形成一个中空的圆筒，得到筒状油水分离滤芯。
2.如权利要求1所述的筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述泡沫镍片的厚度为1～5mm。
3.如权利要求1所述的筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲油疏水改性的方法为：
(i)将镀锡泡沫镍片浸渍于含碱式碳酸铜的碱溶液中，进行水热沉积反应，反应完全后，取出镀锡泡沫镍片，干燥处理后，得到负载CuO的镀锡泡沫镍片；
(ii)将负载CuO的镀锡泡沫镍片浸渍于含聚二甲基硅氧烷的有机溶剂中，浸渍完全后，取出镀锡泡沫镍片，进行高温固化处理，得到超疏水的改性泡沫镍片。
4.如权利要求3所述的筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，所述的碱溶液为氨水溶液；碱溶液中，碱式碳酸铜的质量浓度为0.1～0.7g/100ml；所述水热沉积反应的温度为80～120℃，时间为5～120min。
5.如权利要求3所述的筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，步骤(ii)中，所述有机溶剂为正己烷；有机溶剂中，聚二甲基硅氧烷的质量百分数为1～7％；所述高温固化处理的温度为80～150℃，时间为30～240min。
6.如权利要求1所述的筒状油水分离滤芯的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用电烙铁进行焊接。
7.如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的筒状油水分离滤芯，其特征在于，所述筒状油水分离滤芯由一个改性泡沫镍片卷曲后锡焊焊接而成，或者由多个卷曲后锡焊焊接的改性泡沫镍片拼接而成。
8.一种筒状油水分离组件，其特征在于，包括：从内向外依次套设的内筒、筒状油水分离滤芯和外筒；所述内筒和外筒的周身筒壁上均开有若干过水孔，所述筒状油水分离滤芯如权利要求7所述。
9.如权利要求8所述的筒状油水分离组件，其特征在于，所述内筒的一端设有与水力旋转装置连接的法兰，另一端设有用于固定筒状油水分离滤芯和外筒的限位块。
10.一种油水分离方法，其特征在于，包括：将待分离污水从筒内向筒外通过如权利要求7所述的筒状油水分离滤芯或权利要求8～9任一项所述的筒状油水分离组件。
CN202110741553.2A 2021-06-30 2021-06-30 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用 Active CN113521884B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110741553.2A CN113521884B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110741553.2A CN113521884B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113521884A true CN113521884A (zh) 2021-10-22
CN113521884B CN113521884B (zh) 2022-11-22

Family

ID=78097457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110741553.2A Active CN113521884B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113521884B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63156508A (ja) * 1986-07-17 1988-06-29 Asahi Chem Ind Co Ltd 補強された油水分離フィルタ−
CN103952738A (zh) * 2013-08-02 2014-07-30 太仓派欧技术咨询服务有限公司 一种镍泡沫及其制备方法
CN204411773U (zh) * 2015-01-23 2015-06-24 大连华峰发展公司 油水分离滤芯及使用该滤芯的油水分离过滤器
CN106110708A (zh) * 2016-06-15 2016-11-16 张之恒 一种基于超疏水超亲油网膜的连续油水分离装置
CN206168086U (zh) * 2016-04-22 2017-05-17 成都易态科技有限公司 多孔薄膜以及过滤元件
KR20200036492A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한밭대학교 산학협력단 초소수성-초친유성 니켈 발포체 및 그 제조방법
CN111228858A (zh) * 2020-02-17 2020-06-05 大连理工大学 一种超疏水超亲油镀镍碳纤维的制备方法
CN111411923A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 益阳市菲美特新材料有限公司 一种泡沫镍防砂筛管及其制作方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63156508A (ja) * 1986-07-17 1988-06-29 Asahi Chem Ind Co Ltd 補強された油水分離フィルタ−
CN103952738A (zh) * 2013-08-02 2014-07-30 太仓派欧技术咨询服务有限公司 一种镍泡沫及其制备方法
CN204411773U (zh) * 2015-01-23 2015-06-24 大连华峰发展公司 油水分离滤芯及使用该滤芯的油水分离过滤器
CN206168086U (zh) * 2016-04-22 2017-05-17 成都易态科技有限公司 多孔薄膜以及过滤元件
CN106110708A (zh) * 2016-06-15 2016-11-16 张之恒 一种基于超疏水超亲油网膜的连续油水分离装置
KR20200036492A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한밭대학교 산학협력단 초소수성-초친유성 니켈 발포체 및 그 제조방법
CN111228858A (zh) * 2020-02-17 2020-06-05 大连理工大学 一种超疏水超亲油镀镍碳纤维的制备方法
CN111411923A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 益阳市菲美特新材料有限公司 一种泡沫镍防砂筛管及其制作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周丽娜，刘坦: "超疏水泡沫镍的性能研究", 《沈阳理工大学学报》 *
张发廷，李戬: "《工程训练》", 31 August 2018, 北京航空航天大学出版社 *
王瑶，万武波，张成富，杨壮，黄贤亮，陈勃，方蒋栋: "碱式碳酸铜改性泡沫镍的制备及应用", 《中国石油和化工标准与质量》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113521884B (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102974226A (zh) 一种超亲水和水下超疏油的油水分离网膜及其制备方法
Thomas et al. New method for super hydrophobic treatment of gas diffusion layers for proton exchange membrane fuel cells using electrochemical reduction of diazonium salts
CN106215461B (zh) 用于油水分离的超疏水/超亲油多孔网膜及其制备方法与应用
CN108905296A (zh) 一种具有高稳定性可生物降解的双网络油水分离网膜的制备方法
CN107050928A (zh) 一种油水分离用超疏水超亲油多孔网膜及其制备方法与应用
CN113521884B (zh) 一种筒状油水分离滤芯、组件及其制备方法和应用
CN104906828A (zh) 一种泡沫金属基浮油收集材料及其制备方法
CN103127919A (zh) 一种用于固相微萃取的钛基石墨烯涂层制备方法
CN109181522A (zh) 芳纶涂覆液、锂离子电池隔膜及其制备方法
CN106006929B (zh) 一种光电催化膜耦合微生物燃料电池全天候处理污水的方法
Jo et al. Superhydrophilic–underwater superoleophobic TiO 2-coated mesh for separation of oil from oily seawater/wastewater
CN104841287B (zh) 一种多功能分等级油水分离复合膜材料的制备方法
CN111001190A (zh) 一种具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法及应用
CN110201422A (zh) 一步制备超疏水油水分离网膜的方法
CN109621738A (zh) 一种多级结构双层膜蒸馏用膜的制备方法
CN110734655A (zh) 一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用
CN103952903A (zh) 钛氧化合物修饰的具有亲水疏油性质的油水分离织物的制备方法及用途
CN111530126A (zh) 一种超疏水泡沫铁的制备方法及应用
He et al. Superhydrophobic Co-MOF-based sponge for efficient oil-water separation utilizing photothermal effect
CN104941458B (zh) 一种多功能分等级油水分离材料的制备方法
CN117199466A (zh) 一种钒液流电池用高电导率复合膜及其制备方法
Liu et al. Superhydrophobic PODS-modified nickel foam with reversible wettability for oil-water separation
CN105719851A (zh) 一种MnO2/Ni复合材料的制备方法及产品
CN108786183B (zh) 一种用于油水分离的超疏水-超亲油网的制备方法
CN104874295B (zh) 一种超亲水自清洁多功能分等级油水分离材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant