CN117018686A - 一种混合型颗粒状油水分离填料及其油水分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种混合型颗粒状油水分离填料及其油水分离方法，这种混合型颗粒状油水分离填料是由阻挡型填料和吸附型填料混合在一起构成的混合型填料，阻挡型填料体积占比为20%~80%，阻挡型填料颗粒的粒径和吸附型填料颗粒的粒径分别选自10μm~50μm，50μm~100μm，100μm~200μm，200μm~500μm中至少一种，对油水混合物中乳化态杂质分别起到阻挡作用的阻挡型填料和吸附作用的吸附型填料有效混合，实现有效去除油水混合物中杂质相。本发明通过阻挡型与吸附型填料对杂质相液滴的作用，在填料过滤层中获得有效的孔隙，在实现有效油水分离的同时，提高过滤材料使用寿命。

Description

一种混合型颗粒状油水分离填料及其油水分离方法

技术领域

本发明涉及的是油水分离技术领域，具体涉及的是一种混合型颗粒状油水分离填料及其油水分离方法。

背景技术

油水分离涉及到石油化工、机械加工、食品等各行各业，并且已经成为一个世界性的问题。有效的实现油水分离不仅可减少油水混合物对环境的危害，而且可实现对油料资源及水资源的有效回收。对节能减排和资源综合利用有着重要意义。目前油水分离的方法主要是根据水和油的密度差或者化学性质不同，利用重力沉降原理或者其他物化反应去除杂质或完成油份和水份的分离。根据油水混合物的状态的不同，油水分离方法选择也存在差异。重力沉降、旋流、气浮等方式主要针对游离态及分散态的油水混合物进行处理。为对于更为稳定的乳化态油水混合物来说，依靠重力、离心等方式难以实现破乳。而各行各业中实际工况条件下油水混合物多是处于稳定状态的乳化态。

对于乳化态的油水混合物来说，化学添加剂的使用可有效的实现乳化液的破乳，然而化学药剂的使用会造成二次污染，因此在实际使用中也收到了限制。而物理式的过滤方法从过滤机理方面可分为两种。一是可对杂质相进行阻挡的阻挡型过滤材料，一类是对杂质相进行吸附的吸附性材料。阻挡型材料可分为只过油不过水和只过水不过油两种过滤材料，通过阻挡型过滤材料实现破乳的基本原理是过滤材料孔径小于乳化液滴的粒径使得乳化液滴不能通过过滤材料，因此随着油水混合物处理量的增加，杂质相会由于过滤材料的阻挡而在过滤材料表面不断聚集，当聚集的杂质相将过滤材料表面孔隙覆盖后，主相介质不能继续有效的通过过滤材料，即过滤材料达到使用寿命。对于吸附型的过滤材料而言，根据其选择性吸附性能也可分为两种，一种为吸油材料，另一种为吸水材料分别可用于水中除油和油中除水。在实际过滤过程中，由于材料对杂质相的吸附性能，杂质相会填充过滤材料的孔隙，并且由于其去除乳化液滴的机理为吸附，故此吸附后的液体不易从材料表面脱离，当杂质相不断积累后也会造成对孔隙的堵塞，是材料达到使用寿命。对于乳化态油水混合物的处理来说，不仅需要保障良好的破乳及油水分离效果，而且需要提高过滤材料的使用寿命。

在保障油水分离效果的条件下，提高过滤材料使用寿命需要对过滤材料结构进行优化设计。使得杂质相在实际使用过程中不在过滤材料标成形成富集，阻挡主相介质有效通过过滤材料。因此在过滤材料中构建有效的孔隙保证过滤介质主相有效通过，可提高过滤材料的使用寿命，在油水分离方面具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合型颗粒状油水分离填料，这种混合型颗粒状油水分离填料用于解决现有技术中阻挡型填料和吸附型填料在实现油水分离过滤过程中杂质相在填料表层富集，造成填料层堵塞的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：这种混合型颗粒状油水分离填料是由阻挡型填料和吸附型填料混合在一起构成的混合型填料，阻挡型填料体积占比为20%~80%，阻挡型填料颗粒的粒径和吸附型填料颗粒的粒径分别选自10μm ~50μm，50μm~100μm，100μm~200μm，200μm~500μm，500μm以上中至少一种，对油水混合物中乳化态杂质分别起到阻挡作用的阻挡型填料和吸附作用的吸附型填料有效混合，实现有效去除油水混合物中杂质相。

上述方案中阻挡型填料为疏水亲油型填料，吸附型填料为亲水疏油填料。

上述方案中吸附型填料为石英砂颗粒；阻挡型填料由石英砂颗粒经低表面能材料进行表面改性，获得疏水效果，接触角达到150°。

上述混合型颗粒状油水分离填料进行油水分离的方法：

将混合型颗粒状油水分离填料装载于底部固定支撑网的填料载体内，共同构成过滤装置，混合型颗粒状油水分离填料构成过滤层；

当油水混合物经过过滤层时，由于吸附型填料颗粒的存在使杂质相突破过滤层表层进入到过滤层内部，又由于阻挡型填料颗粒的存在使得进入到过滤层内部的杂质液滴在阻挡型填料颗粒的排斥作用下不能在表层形成致密填充，即阻挡型填料颗粒的存在使得过滤层中一直留有供主相通过的通道，从而使得杂质相不聚集在过滤层表层，且又构建供主相有效通过的孔隙，实现有效油水分离。

1、本发明是利用两种不同润湿性填料混合而成的填料，通过阻挡型与吸附型填料对杂质相液滴的作用，在填料过滤层中获得有效的孔隙，在实现有效油水分离的同时，提高过滤材料使用寿命。

2、本发明具有使用操作简单、成本低廉、环境友好等显著特点，有着良好的工程应用前景。

3、本发明通过阻挡型颗粒填料与吸附型颗粒填料的有效混合形成具有特殊润湿性的填料，当油水混合物流经过滤层时，吸附型填料对杂质相的吸附作用避免了由于阻挡型填料造成填料表层的杂质液膜的行程；阻挡型材料对杂质液滴的排斥作用，有效的避免了杂质液滴将填料层完全填充；两种填料混合后对乳化液滴的作用使得过滤层中存在过滤主相可有效通过的孔隙。在保障油水分离效果的同时，提高过滤层的使用寿命。本发明利用阻挡型颗粒与吸附型颗粒对杂质相的共同作用，克服了由于杂质相富集造成过滤填料不能继续使用的不足，在充分实现油水分离效果的同时提高油水分离材料的使用寿命。

4、本发明针对现有技术中阻挡型填料和吸附型填料在实现油水分离过滤过程中杂质相已于在填料表层富集，造成填料层堵塞，基于两种特殊润湿性的颗粒填料对乳化液滴的作用，使得杂质相不易聚集在填料表层，在填料层中构建可供主相有效通过的孔隙，在保障油水分离效果的同时，提高填料的使用寿命。本发明在充分发挥阻挡型填料与吸附型填料的油水分离特性同时，即保障油水分离效果又提高的填料的使用寿命，可用来处理石油化工领域、机械加工等产生的油水分离问题，用于机械工程、化工动设备等领域。

附图说明

图1为混合型颗粒状油水分离填料油水分离方法的示意图；

图2为现有技术中阻挡型填料油水分离方法示意图；

图3为现有技术中吸附型填料油水分离方法结构示意图。

图中：1阻挡型填料 2吸附型填料 3填料载体 4支撑网 5油水混合物 6过滤通道7被吸附的杂质相 8被阻挡的杂质相 9过滤后主相。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

这种混合型颗粒状油水分离填料是由阻挡型填料1和吸附型填料2混合在一起构成的混合型填料，阻挡型填料体积占比为20%~80%，阻挡型填料颗粒的粒径和吸附型填料颗粒的粒径分别选自10μm~50μm，50μm~100μm，100μm~200μm，200μm~500μm，500μm中至少一种。通过交叉配比可适用于不同油水混合物5，通过优化疏水与亲水颗粒之间配比，以及颗粒粒径选择的优化提高油水分离效果。

混合型颗粒状油水分离填料的制备：使用粒径为10μm至1000μm具有疏水特性的颗粒状物质与粒径为10μm至1000μm具有亲水疏油特性的颗粒物质按照1:4至4:1的比例充分混合，形成混合型填料。将混合填料装入管状或其它形状载体内，填料载体3的底部固定有支撑网4。

按照上述方法制备的具有特殊润湿性的混合型颗粒状填料过滤层，由于阻挡型颗粒与吸附型颗粒的共同作用，当油水混合物流经过滤层时，杂质液滴可有效的实现过滤，并且杂质相不易在表层实现富集影响过滤装置使用寿命。

参阅图1，这种混合型颗粒状油水分离填料进行油水分离的方法：

当油水混合物5经过过滤层时，由于吸附型填料颗粒的存在使杂质相突破过滤层表层进入到过滤层内部，又由于阻挡型填料颗粒的存在使得进入到过滤层内部的杂质液滴在阻挡型填料颗粒的排斥作用下不能在表层形成致密填充，即阻挡型填料颗粒的存在使得过滤层中一直留有供主相通过的通道，实现有效油水分离，过滤后主相9经支撑网留下。

本发明利用阻挡型颗粒填料与吸附型颗粒填料共同作用下实现对油水混合物的有效分离。并且鉴于两种特殊润湿性的颗粒填料对乳化液滴的作用，使得杂质相不易聚集在填料表层，提高填料的使用寿命。

当油水混合物经过过滤层过滤时，吸附型填料2存在可以对杂质相进行有效的吸附，使得杂质相不会由于阻挡型填料1存在在过滤层的表层形成液膜，阻碍过滤的进一步完成，不产生如图2所示的情况。阻挡型过滤材料的存在，使得被吸附型材料吸附于表面的杂质相不能完全填充填料间隙，为主相的继续通过提供孔隙，不产生如图3所示的情况。

实施例

使用内径为10㎜壁厚为1㎜长度为200毫米的有机玻璃管，件一段利用200目的不锈钢编织网封堵。将粒径为200微米的石英砂分成两份，一份由于为氧化硅自身的亲水疏油特性可作为吸附型颗粒填料；另外一份经低表面能材料进行表面改性，获得疏水效果，接触角可达到150°。将两种颗粒状填料按1:1配比，混合后倒入有机玻璃管载体，形成直径为10㎜，厚度为20㎜的过滤层。将1g的注入100ml正辛烷中，加入1%的司班80，经超声分散10分钟后形成乳化态油水混合物。经上述过滤层过滤后，可实现有效的油水分离效果，油水分离效率不低于99%。并且该填料层可有效处理的油水混合物总量为600ml，用亲水疏油特性的吸附性填料制备的过滤层只能处理450ml油水混合物。处理量提高约30%。

实施例

使用内径为10㎜壁厚为1㎜长度为200毫米的有机玻璃管，件一段利用200目的不锈钢编织网封堵。选用粒径为200μm~500μm的石英砂作为亲水颗粒，一份由于为氧化硅自身的亲水疏油特性可作为吸附型颗粒填料；选用粒径为10μm~50μm的石英砂作为亲水颗粒经低表面能材料进行表面改性，获得疏水效果，接触角可达到150°。将两种颗粒状填料按1:1配比，混合后倒入有机玻璃管载体，形成直径为10㎜，厚度为20㎜的过滤层。将1g的注入100ml正辛烷中，加入1%的司班80，经超声分散10分钟后形成乳化态油水混合物。经上述过滤层过滤后，可实现有效的油水分离效果，油水分离效率不低于99%。并且该填料层可有效处理的油水混合物总量为800ml，用亲水疏油特性的吸附性填料制备的过滤层只能处理450ml油水混合物。处理量提高约40%。

Claims (4)

1.一种混合型颗粒状油水分离填料，其特征在于：这种混合型颗粒状油水分离填料是由阻挡型填料和吸附型填料混合在一起构成的混合型填料，阻挡型填料体积占比为20%~80%，阻挡型填料颗粒的粒径和吸附型填料颗粒的粒径分别选自10μm ~50μm，50μm~100μm，100μm~200μm，200μm~500μm中至少一种，对油水混合物中乳化态杂质分别起到阻挡作用的阻挡型填料和吸附作用的吸附型填料有效混合，实现有效去除油水混合物中杂质相。

2.根据权利要求1所述的混合型颗粒状油水分离填料，其特征在于：所述阻挡型填料为疏水亲油型填料，吸附型填料为亲水疏油填料。

3.根据权利要求2所述的混合型颗粒状油水分离填料，其特征在于：所述吸附型填料为石英砂颗粒；阻挡型填料由石英砂颗粒经低表面能材料进行表面改性，获得疏水效果，接触角达到150°。

4.一种权利要求1或2或3所述的混合型颗粒状油水分离填料进行油水分离的方法，其特征在于：将所述混合型颗粒状油水分离填料装载于底部固定支撑网的填料载体内，共同构成过滤装置，混合型颗粒状油水分离填料构成过滤层；

当油水混合物经过过滤层时，由于吸附型填料颗粒的存在使杂质相突破过滤层表层进入到过滤层内部，又由于阻挡型填料颗粒的存在使得进入到过滤层内部的杂质液滴在阻挡型填料颗粒的排斥作用下不能在表层形成致密填充，即阻挡型填料颗粒的存在使得过滤层中一直留有供主相通过的通道，从而使得杂质相不聚集在过滤层表层，且又构建供主相有效通过的孔隙，实现有效油水分离。