CN115430177A - 一种油水分离聚结纤维材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法。制备方法包括以下步骤：步骤1：将无机粉体材料均匀分散于分散溶液中，制成浓度为0.05％‑1％的无机粉体分散液；步骤2：将步骤1制成的无机粉体分散液喷覆于纤维基体表面；或者，将纤维基体浸泡在步骤1制成的无机粉体分散液中；步骤3：干燥处理得聚结纤维材料。制备所得油水分离聚结纤维材料，其纤维表面上有不同尺寸颗粒沉积形成的突起结构，从而增大了聚结纤维材料的比表面积，实现了对油品中水滴的破乳捕获以及快速凝聚，提高了燃油脱水效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽油、航煤石油化工等油水分离材料技术领域，特别是涉及一种油水分离聚结纤维材料及其制备方法和应用。
背景技术
油料中的水常常以自由水或溶解水的形式存在。自由水由于重力作用沉积于油箱(或油罐)的底部，当油料受到扰动时，特别是在泵送的情况下，自由水会分散在燃料中，形成乳化水。乳化水的尺寸非常小，一般在0.1-10μm之间。当水和油形成稳定的乳化液时，分离这些尺寸微小的乳化水则更加困难。分离水污染的常用技术有重力分离、离心分离、电场分离、真空分离、吸附分离和聚结分离。聚结分离技术是目前应用最为广泛的。
聚结过滤分离器是通过过滤和分离的方法对油料起到清除水分和固体杂质的作用。聚结过滤分离器主要是由聚结滤芯和分离滤芯两种搭配组成，其中聚结滤芯是分离器的核心部分。燃料及其携带的固体颗粒和水分从进口流入聚结滤芯的内部，聚结滤芯兼有过滤固体颗粒和聚结水滴的两种功效，其中固体颗粒被过滤层阻挡在聚结滤芯的内部，实现固、液分离；小水滴被破乳层和聚结层聚结成大水滴后，被分离滤芯阻挡在其外部，依靠重力沉降在底部，实现油、水分离；洁净的燃料经分离滤芯从出口流出。聚结滤芯的性能好坏对整个过滤分离器的过滤分离效果有很大影响。
影响聚结过滤分离器的性能的因素，包括纤维的表面润湿性、纤维的尺寸、纤维的排布和孔隙率等、目前过滤分离器中聚结材料以玻璃纤维为主，能够满足汽油、柴油等油料的处理要求，但对分离效率要求高的喷气燃料在油水分离效率上还有一定差距，不能满足需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中玻璃纤维由于油水分离效率不高而不能满足喷气燃料在油水分离需求的技术缺陷，而提供一种油水分离聚结纤维材料，该油水分离聚结纤维材料的纤维表面上有不同尺寸颗粒沉积形成的突起结构，从而增大了聚结纤维材料的比表面积，实现了对油品中水滴的破乳捕获以及快速凝聚，提高了燃油的油水分离效率。
本发明的另一方面，是提供上述油水分离聚结纤维材料的制备方法。
本发明的另一方面，是提供上述油水分离聚结纤维材料在水油分离中的应用。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将无机粉体材料均匀分散于分散溶液中，制成浓度为0.05％-1％的无机粉体分散液；
步骤2：将步骤1制成的无机粉体分散液喷覆于纤维基体表面；
或者，将纤维基体浸泡在步骤1制成的无机粉体分散液中；
步骤3：干燥处理得聚结纤维材料。
在上述技术方案中，步骤1中所述无机粉体材料为二氧化硅、石墨烯和氧化铝中的一种或任意比例的混合。
在上述技术方案中，所述无机粉体材料的粒径为10nm-20μm。
在上述技术方案中，步骤1中所述分散溶液为无水乙醇或蒸馏水中的一种或任意比例的混合。
在上述技术方案中，步骤2中所述纤维基体为玻璃纤维。
在上述技术方案中，步骤2重复1-10次直至无机粉体材料在纤维基体表面沉积。
在上述技术方案中，步骤3中干燥处理温度为80-90℃。
在上述技术方案中，步骤3中干燥处理时间为2-5h。
本发明的另一方面，上述制备方法制备的油水分离用聚结纤维材料。
本发明的另一方面，上述油水分离用聚结纤维材料在油水分离中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的油水分离聚结纤维材料，其纤维表面上有不同尺寸颗粒沉积形成的突起结构，从而增大了聚结纤维材料的比表面积，实现了对油品中水滴的破乳捕获以及快速凝聚，提高了燃油脱水效率。
2.本发明提供的油水分离聚结纤维材料，由于表面突起结构的存在使得油包水中的微量水分能够在表面张力作用快速破乳吸附于纤维表面并迅速实现汇集。
3.本发明提供的油水分离聚结纤维材料，可在油水混合物中捕获微小水滴并且实现快速汇集，使水份能够快速形成较大液滴，其结构以及制备方法简单、分离效率高在油水分离等方面具有广泛的应用前景。
附图说明
图1所示为玻璃纤维的扫描电镜图；
图2所示为实施例1中制备的聚结纤维材料的扫描电镜图；
图3所示为聚结纤维材料油水分离实验过程；
其中，图3a为染色乳化油水混合物，图3b聚结过滤后纯净油料；图3c聚结过滤分离出染色水。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将粒径为20nm的二氧化硅纳米颗粒均匀分散于无水乙醇中，制成30mL浓度为0.1％的二氧化硅分散液；
步骤2：将200mg玻璃纤维棉(及玻璃纤维)浸泡在步骤1制成的二氧化硅分散液中，充分浸润后，取出玻璃纤维棉；
步骤3：干燥箱80℃干燥2h得聚结纤维材料。
步骤2所用的玻璃纤维棉的扫描电镜图如图1所示，所得聚结纤维材料的扫描电镜图如图2所示。从图中可以看出，在玻璃纤维表面形成了若干凸起结构。
聚结纤维材料油水分离实验过程如图3所示，利用染色剂将少量水染色加入清洁油料中，乳化成含水量0.1％的油水混合物，如图3a所示。油水混合物通过本实施例制备的聚结纤维材料后，油品外观清明透彻，含水量小于10ppm，如图3b所示。过滤聚结出的染色水沉积在过滤容器底部，如图3c所示。
实施例2
一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将100nm石墨烯均匀分散于无水乙醇中，制成浓度为0.05％的石墨烯分散液；
步骤2：将玻璃纤维浸泡在步骤1制成的石墨烯分散液中，充分浸润后，取出玻璃纤维；
步骤3：干燥箱90℃干燥3h得聚结纤维材料。
实施例3
一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将20μm氧化铝均匀分散于蒸馏水中，制成浓度为1％的氧化铝分散液；
步骤2：将步骤1制成的氧化铝分散液喷覆于玻璃纤维表面，重复3次该步骤；
步骤3：干燥箱90℃干燥5h得聚结纤维材料。
利用实施例1-3中制备的聚结纤维材料和原始纤维(即玻璃纤维)进行油水分离实验，然后测定聚结过滤后水含量，测定结果如下表所示。
由上表可以看出，本发明制备的聚结纤维材料相比于原始纤维，具有更好的油水分离效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种油水分离用聚结纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将无机粉体材料均匀分散于分散溶液中，制成浓度为0.05％-1％的无机粉体分散液；
步骤2：将步骤1制成的无机粉体分散液喷覆于纤维基体表面；
或者，将纤维基体浸泡在步骤1制成的无机粉体分散液中；
步骤3：干燥处理得聚结纤维材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述无机粉体材料为二氧化硅、石墨烯和氧化铝中的一种或任意比例的混合。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉体材料的粒径为10nm-20μm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述分散溶液为无水乙醇或蒸馏水中的一种或任意比例的混合。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述纤维基体为玻璃纤维。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2重复1-10次直至无机粉体材料在纤维基体表面沉积。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中干燥处理温度为80-90℃。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3中干燥处理时间为2-5h。
9.应用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的油水分离用聚结纤维材料。
10.如权利要求9所述的油水分离用聚结纤维材料在油水分离中的应用。
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