油水混合物破乳与分离的组合实验研究
随着全球石油资源危机越来越严重以及淡水资源的日益减少，油水混合物的处理变得越来越重要。文中将聚苯硫醚与聚四氟乙烯按不同比例混合，采用分层喷涂一高温塑化的方式制备超疏水油水分离膜。该膜具有较好的硬度，较高的附着力以及化学稳定性。在超疏水分离膜表面通过压制烧结的方式制备破乳膜具有良好的破乳效果。
经实验测得分离膜与破乳膜均具有良好的亲油性与疏水性，经过测量后知超疏水分离膜的接触角为156.3°，滚动角小于5°;测得破乳膜的厚度为0. 1mm时接触角在130°左右。通过扫面电镜观察分离膜与破乳膜的表面特性可以看出，分离膜表面是由微米级和纳米级的球状颗粒组成的;破乳膜表面具有纳米级的纤维状拉丝结构，丝与丝之间的距离约为2μm与乳化油的平均粒径相当。
文中考察了破乳膜在破乳过程的影响因素，采用紫外分光光度计对水中含油量进行测定。由于破乳膜的孔径较小在破乳起始阶段膜通量在快速下降，在15min后达到稳定;采用正交实验考察了操作压力、膜厚以及初始水中含油量等因素对破乳的影响，由实验得知，操作压力越小，破乳膜的厚度越厚，最后得到的下层水溶液的含油量越小;初始油含量对破乳效果的影响不显著。在破乳压力为40KPa，膜厚为0.4mm，初始油含量为2wt%时，破乳所得下层水相中油含量最少可达7.9mg/L 。
采用自制的实验装置，对油水混合物进行先破乳，再经过五级分离的组合实验研究。考察了原料液初始含油量和分离时间对分离过程的影响，实验测得初始含油量为。0.5wt%在膜厚为0.3 mm的破乳膜的作用下所得的水中含油量为8.4mg/L。对分离机理与破乳机理进行了讨论，分离过程存在着临界压力，当压力高于临界压力时混合液中的水与油同时流过网膜对分离过程不利;破乳过程是破坏一吸附一聚并的过程，对破乳过程进行计算，计算所得流速为5.8 X 10-4m·s-1，与实验测得6.25 X 10-4m·s-1，的流速相近。
采用超疏水油水分离膜对油包水型乳化液进行分离实验研究，采用卡尔费休测水法对油中含水量进行测量。考察了在操作压力为2KPa，原料液含水量为Zwt%的条件下的处理量随时间的变化，分离开始时通量下降较快，随着时间的推移其下降逐渐平缓，在20min后达到稳定。同时研究了分离时间、分离膜孔径、操作压力以及原料液的初始含水量等对分离后油中含水量的影响;实验测得1300目超疏水分离膜在2KPa的压力下，初始含水量为 2wt%原料液的分离效率在99.75%以上，所得油中含水量最少为242mg/L 。
水是孕育地球生命的重要资源之一，水资源的污染与缺失将给人类的生存环境带来巨大的威胁。水资源危机包括两部分，一是淡水总量不断减少，二是水资源不断被污染，水体质量不断下降。石油是重要的生产原料，同时在我国能源生产中占有重要的地位。经过多年开采，多数油田进入了开采的中后期，为了提高油田的采油率，许多油田采用注水驱油的方式来采油，采出的原油的含水量特别高，如我国大庆油田采出的原油含水量己在90%以上。常用的油水分离方法存在着分离时间长，二次污染，占地面积大以及能耗高的缺点。因此探索出新的油水分离方法将是油水分离鱼待解决的问题。
膜分离是近些年发展起来的一种新型分离技术，其具有分离效率高，操作过程简单，分离能耗低，占地面积小以及无污染等特点，使其能弥补传统油水分离方法的诸多不足。根据油在水中的形态我们可以将其分为四部分，即溶解油、乳化油、分散油以及浮油。根据油在水中存在状态以及其粒径大小是选择分离膜的种类的重要依据。
随着超疏水现象的不断深入研究，人们发现其在工业生产及日常生活中有着巨大的应用前景。聚四氟乙烯(PTFE)具有较低的表面自由能，其具有耐酸、耐碱、耐高温、耐低温以及几乎不溶于任何有机溶剂的特点是其作为分离膜的理想材料。
W Nitsch利用油水表面润湿性的差异进行分离实验，发现疏水膜对浮油有着近90%的分离效率。2004年江某等在不锈钢网膜上直接喷涂PTFE，经高温烧结制成具有超疏水超亲油的网膜，并提出其在油水分离上应用的可能性。2005年Abolfazl Ezzati等用孔径为。0.45μm的疏水微孔膜对油包水型乳化液进行分离实验研究，并研究了温度、乳化剂的含量、不同的含水量以及分离时间等条件对膜通量及膜的分离效率的影响。M.Konishi等运用聚四氟乙烯微孔膜对细菌/油/水体系，发现该疏水微孔膜只对油具有选择透过性。本项目组秦福涛等采用喷涂一高温塑化的方法制备成具有超疏水超亲油特性的PPS-PTFE多层复合分离膜，在油流量1.02L1h水流量30L/h，经过6级分离装置后，在8KPa的推动力下检测水中的含油量为10.21mg/L。
本文在前人的研究基础上，用小孔径疏水膜将油水混合物的乳化油破乳聚并成浮油，再用超疏水油水分离膜进行多级分离，下面是本文的主要研究内容。
(1)制备的聚苯硫醚与聚四氟乙烯分层复合超疏水分离膜，再利用聚四氟乙烯脱脂膜进行处理，得到表面形态不同的复合疏水破乳膜。用SEM和接触角测量仪对其表面形态及特征以及油滴和水滴在其表面的接触角进行表征。并测量网膜的机械性能和最大耐水压等参数。
(2)本文考察了破乳时间，破乳压力，破乳膜的厚度对膜通量的影响，采用先破乳再分离的思路对油水混合物进行分离研究，比较了不同初始油含量下经破乳后超疏水油水分离膜的各级分离效果，同时还对分离过程中的破乳机理和分离机理做出深入的探讨。
(3)研究了超疏水油水分离膜对油包水型乳化液的分离效果，采用实验室自行设计组装的分离装置，考察了不同孔径与不同的初始含油量等因数对分离效果的影响，比较了分离时间与分离压力的改变对膜通量的影响。
实验制得的PP S-PTFE多层复合疏水网膜能够在苛刻的环境中使用，其具有耐酸、耐碱等良好的化学稳定性;在油水分离过程中其具有制作成本低，操作简单，占地面积小等特点，将在以后的油水分离实际应用中得到广泛的运用。
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