CN113713435B - 一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，该制备方法包括以下制备过程：基材亲水强化涂层制备，对骨架基材表面进行深度的亲水强化处理，在骨架基材表面形成一层强亲水憎油性的涂层膜。骨架基材的压固，将骨架材料制成若干个过滤层，若干个所述过滤层制成滤芯结构。将所述滤芯结构与滤芯中心流道、上下端盖组装成脱水滤芯。本发明制备的脱水滤芯，能够有效实现高水含量、高固含量、高度乳化的润滑油的破乳过程，使乳化水快速聚结成大水滴，从而实现润滑油的油水分离过程，而且纤维层纳污量高、不易堵塞，大大延长了聚结滤芯的使用寿命，在保证乳化状润滑油脱水的效率的同时又能避免传统聚结滤芯易堵塞的行业难题。
Description
技术领域
本发明属于制备滤芯的技术领域，涉及一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法。
背景技术
目前，公知的水污染润滑油的脱水方法主要为真空蒸馏脱水、聚结脱水，真空脱水主要利用水分沸点随压力的降低而降低的原理，实现液压油中水分的分离脱除，但是在进行真空脱水时如果温度过高容易引起液压油的氧化变质，影响润滑油的正常使用，温度过低脱水效率较低，特别是水含量大同时含有结合水的液压油，需要反复蒸馏脱水，而且分离的水以水蒸气的形式排放到空气中，同时会夹带轻烃等油气组分，对环境有一定的污染。聚结脱水过程首先使用精密的亲水材料纤维织物破坏油水乳化界面，使高度分散在油的水滴聚结成为大水滴，并在密度差的作用下实现部分明水的脱除，悬浮在油中的大水滴再经过涂有特氟龙等亲油憎水的金属网滤芯实现油水分离，但是脱水过程中聚结滤芯对油品的清洁度要求较高，在处理固体污染严重的油液时极易堵塞，从而影响脱水效率。
发明内容
为了克服上述背景技术中的不足，本发明提供了一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，包括以下制备过程：
S1.基材亲水强化涂层制备：对骨架基材表面进行深度的亲水强化处理，在骨架基材表面形成一层强亲水憎油性的涂层膜；
S2.骨架基材的压固：将骨架材料制成若干个过滤层，若干个所述过滤层制成滤芯结构；
S3.将所述滤芯结构与滤芯中心流道、上下端盖组装成脱水滤芯；
制备过程S2包括以下步骤：
d.滤芯裁剪：将骨架基材裁剪成尺寸为外径150mm-260mm、内径25mm-50mm、厚度为10mm-25mm单个过滤层；
e.过滤层压固：将一定数量的过滤层压固成高纳污量聚结滤芯，滤芯纤维堆积密度 350kg/m3-550kg/m3；
所述骨架基材采用纤维材料，所述纤维材料是金属纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维。
进一步地，制备过程S1包括以下步骤：
a.亲水强化剂制备：将硅酸钠、季铵盐、乙二醇添加到去离子水中，配置成改性剂混合液，硅酸钠、季铵盐、乙二醇的百分含量分别为20％-35％、1％-7％、0.3％-1.5％；
b.表面亲水涂层：将骨架基材浸渍于亲水强化剂中，浸涂时间15min-30min；
c.烘干：涂层浸涂完成后，取出骨架基材，在65℃-85℃下进行恒温烘干处理，烘干时间1h-2h。
进一步地，所述纤维材料长度是5-15com，所述纤维材料的直径为3-12μm。
进一步地，所述滤芯结构是外进内出的过滤层结构。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用金属纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维等亲水憎油型纤维作为聚结滤芯的骨架基材，纤维长度5cm-15cm,纤维直径为3μm-12μm，超细亲水纤维有利于增大纤维表面与油中乳化水的接触表面积；
2、采用硅酸钠、季铵盐、乙二醇以及去离子水配制成一定浓度的亲水强化剂混合液，通过对纤维表面进行亲水强化处理，增加纤维表面的亲水憎油性能，便于油中乳化水在纤维表面附着、聚结；
3、滤芯纤维层的堆积密度高，增加了纤维表面与油中乳化水的接触几率，提高破乳及水的聚结效率；
4、采用亲水强化后的纤维层作为过滤介质，大大提高了聚结滤芯的纳污量，不易堵塞，提高了聚结脱水滤芯的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明具体实施方式，本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，本说明书中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，选取金属纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维等纤维材料中的一种为骨架基材，纤维长度5-15com,纤维直径为3-12μm。具体制备过程如下：
S1.骨架基材亲水强化涂层制备
对骨架基材表面进行深度的亲水强化处理，在骨架基材表面形成一层强亲水憎油性的涂层膜，其目的是有利于水分的附着聚结。具体包括以下步骤：
a.亲水强化剂制备：将硅酸钠、季铵盐、乙二醇添加到去离子水中，配置成改性剂混合液，硅酸钠、季铵盐、乙二醇的百分含量分别为20％-35％、1％-7％、0.3％-1.5％；
b.表面亲水涂层：将骨架基材浸渍于亲水强化剂中，浸涂时间15min-30min；
c.烘干：涂层浸涂完成后，取出骨架基材，在65℃-85℃下进行恒温烘干处理，烘干时间1h-2h。
S2.骨架基材的压固
将骨架材料分成若干个过滤层，若干个过滤层制成外进内出的滤芯结构。具体包括以下步骤：
d.滤芯裁剪：将骨架基材裁剪成尺寸为外径150mm-260mm、内径25mm-50mm、厚度为10mm-25mm单个过滤层；
e.过滤层压固：将一定数量的过滤层压固成高纳污量聚结滤芯，滤芯纤维堆积密度 350kg/m3-550kg/m3。
S3.将滤芯结构与滤芯中心流道、上下端盖组装成脱水滤芯。滤芯中心流道、上下端盖采用SUS304、SUS316不锈钢材质，防止脱水过程中的滤芯金属结构腐蚀。
利用乳化液压油将本发明制备的脱水滤芯进行不同条件下的试验。将本发明制备的相同的脱水滤芯分为三组，每组五十个脱水滤芯。将脱水滤芯置于相同乳化液压油的环境中来测试脱水滤芯的脱水效率。
1.温度影响试验
选取五个不同的温度条件来进行试验，每个温度条件下放置十个脱水滤芯。观察不同温度对脱水滤芯脱水效率的影响，实验数据见下表1。
表1温度对脱水效率的影响实验
从实验数据可知，温度升高，物料粘度降低，油水界面张力减小，有利于聚结脱水过程。
2.流速影响实验
选取五个不同流速条件进行试验，每个流速条件下放置十个脱水滤芯。考察不同流速对脱水滤芯脱水效率的影响，实验数据见下表2。
表2流速对脱水效率的影响实验
从实验数据可知，流速升高，物料停留时间缩短，乳化水在纤维表面不能充分聚结，不利于聚结脱水过程，在保证效率及聚结脱水效果的情况下，以3.50L/min的流速进料能得到较为理想的聚结脱水效果。
3.堆积密度影响实验
选取五个不同堆积密度条件进行试验，每个堆积密度条件下放置十个脱水滤芯。考察不同堆积密度对脱水滤芯脱水效率的影响，实验数据见下表3.
表3堆积密度对脱水效率的影响实验
从实验数据可知，提高滤芯纤维层的堆积密度，可以提高乳化水与纤维层表面的接触几率，从而增加乳化水的聚结效率，有助于聚结脱水过程。
4.亲水强化影响实验
本发明利用硅酸钠、季铵盐、乙二醇配置的水溶液作为强化剂对骨架基材表面进行亲水强化处理，本发明对不同浓度的亲水强化剂对骨架基材脱水效率的影响进行了亲水强化影响实验。
4.1以季铵盐浓度设定为5％、乙二醇浓度为1％，硅酸钠浓度不同对于亲水强化性能的影响，实验数据见下表4.
表4硅酸钠对亲水强化性能的影响实验
从实验数据可知，利用亲水强化剂对纤维表面进行亲水强化处理后，有利于乳化水在纤维表面的聚结作用，从而增加乳化水的聚结效率，有助于聚结脱水过程，但随着硅酸钠浓度的提高脱水后的油中含水量先降低后增加，分析原因可能是纤维烘干后，固化的硅酸钠降低了纤维的比表面积，降低了乳化水与纤维表面的接触面积，从而影响了乳化水的聚结效率。
4.2以硅酸钠浓度设定为25％、乙二醇浓度为1％，季铵盐浓度不同对于亲水强化性能的影响，实验数据见下表5.
表5季铵盐对亲水强化性能的影响实验
从实验数据可知，利用亲水强化剂对纤维表面进行亲水强化处理后，有利于乳化水在纤维表面的聚结作用，从而增加乳化水的聚结效率，有助于聚结脱水过程，随着季铵盐浓度的提高脱水后的油中含水量逐渐降低。
4.3以硅酸钠浓度设定为25％、季铵盐浓度5％，乙二醇浓度不同对于亲水强化性能的影响，实验数据见下表6.
表6乙二醇对亲水强化性能的影响实验
从实验数据可知，利用亲水强化剂对纤维表面进行亲水强化处理后，有利于乳化水在纤维表面的聚结作用，从而增加乳化水的聚结效率，有助于聚结脱水过程，随着乙二醇浓度的提高，脱水后的油中含水量逐渐降低。
本发明制备的脱水滤芯，能够有效实现高水含量、高固含量、高度乳化的润滑油的破乳过程，使乳化水快速聚结成大水滴，从而实现润滑油的油水分离过程，而且纤维层纳污量高、不易堵塞，大大延长了聚结滤芯的使用寿命，在保证乳化状润滑油脱水的效率的同时又能避免传统聚结滤芯易堵塞的行业难题。
Claims (4)
1.一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，其特征在于：包括以下制备过程，
S1.基材亲水强化涂层制备：对骨架基材表面进行深度的亲水强化处理，在骨架基材表面形成一层强亲水憎油性的涂层膜；
S2.骨架基材的压固：将骨架材料制成若干个过滤层，若干个所述过滤层制成滤芯结构；
S3.将所述滤芯结构与滤芯中心流道、上下端盖组装成脱水滤芯；
制备过程S2包括以下步骤：
d.滤芯裁剪：将骨架基材裁剪成尺寸为外径150mm-260mm、内径25mm-50mm、厚度为10mm-25mm单个过滤层；
e.过滤层压固：将一定数量的过滤层压固成高纳污量聚结滤芯，滤芯纤维堆积密度350kg/m3-550kg/m3；
所述骨架基材采用纤维材料，所述纤维材料是金属纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维。
2.根据权利要求1所述的一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，其特征在于：制备过程S1包括以下步骤：
a.亲水强化剂制备：将硅酸钠、季铵盐、乙二醇添加到去离子水中，配置成改性剂混合液，硅酸钠、季铵盐、乙二醇的百分含量分别为20％-35％、1％-7％、0.3％-1.5％；
b.表面亲水涂层：将骨架基材浸渍于亲水强化剂中，浸涂时间15min-30min；
c.烘干：涂层浸涂完成后，取出骨架基材，在65℃-85℃下进行恒温烘干处理，烘干时间1h-2h。
3.根据权利要求1所述的一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，其特征在于：所述纤维材料长度是5-15com，所述纤维材料的直径为3-12μm。
4.根据权利要求1所述的一种高纳污量聚结脱水滤芯的制备方法，其特征在于：所述滤芯结构是外进内出的过滤层结构。
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Denomination of invention: A Preparation Method for High Capacity Agglomeration Dehydration Filter Granted publication date: 20220909 Pledgee: China People's Property Insurance Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: QINGDAO HAINA ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.,LTD. Registration number: Y2024370010008 |
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