油水乳状液破乳研究进展
然而在工业油水分离的过程中,油水乳状液对油水分离效果产生不利影响。因此,很多学者致力于破乳技术的研究。破乳方法一般可分为化学、生物、物理破乳等三种破乳方法。为了达到较好破乳效果,往往将几种破乳方法联合起来。
(1)化学破乳原理是利用化学物质来改变油水的界面性质,破坏油水界面膜,使分散相逃离并聚结,从而达到破乳的目的;其破乳效果好,应用范围最广。包括电解质法、破乳剂法等。吴某等针对大庆油田处理的化学驱采出液造成油田采出水含有表面活性剂等而造成油水分离困难,从非离子型破乳剂思路出发研制出油水分离剂。在原有处理工艺不变的条件下,加入该破乳剂后,污水中含油量由99.0mg/L降到9.9mg/L。但由于油水乳化液中破乳剂的加入,引入新的化学试剂,造成二次污染,需后续的处理去除破乳剂。
(2)生物破乳法原理是利用微生物代谢产生的表面活性成分破乳或者利用微生物的细胞进行破乳。生物破乳具有破乳高效环保等优点,在油水乳化液破乳等方面具有较好的应用前景。生物破乳是一种新型破乳方法,对于生物破乳剂的有效组成还未完全认识清楚,因此生物破乳法还处于探索阶段。
(3)物理破乳法包括高速离心破乳法、重力沉降破乳法、膜破乳法、加热破乳法、超声波破乳法等。物理破乳是通过物理的方式将油水界面膜进行破坏来进行破乳。比如,重力沉降破乳和离心破乳都是利用油水两相二者密度的不同,在重力或离心力的作用下来破坏油水界面膜来进行破乳。目前研究较多的是膜破乳法。该方法是在一定外力作用下通过过滤作用或油和水对膜材料不同的润湿性来实现破乳的。膜法破乳具有破乳效率较高、能耗少、不需添加破乳剂等优点而成为人们研究破乳的热点之一。
骆某等选择多种油水乳化体系,研究不同操作条件对破乳效果的影响,研究表明,透过压和膜孔径的大小对破乳过程影响很大,透过压和膜孔径的增大都有利于透液量的增加,但破乳效率降低。在较低的透过压下,利用大孔径膜,既可以得到较高的透液量,且破乳效率也较高。
Daiminge等利用PTFE微孔膜对含乳化剂的异十二烷/水微乳液进行破乳,结果表明,微乳液经过PTFE微孔膜后,油滴的平均粒径由10μm增长到100μm,取得了较好的破乳效果。
孙某等通过喷涂一高温塑化方法制备超疏水一超亲油网膜,将其应用于柴油和水的乳化体系进行破乳实验,发现在透过压差小于70Kpa下,膜厚0.4mm,破乳后重力沉降,水中柴油的浓度低于10mg/L。破乳效果非常好。
在实际含油废水液的处理中,需用泵来输送原料液,然而依靠叶轮的旋转来输送液体的泵将会加剧含油废水的乳化,从而使含油废水中油滴的粒径更小,造成油水更不易分离。因此考虑到含油废水中油相存在状态的不同,将制备两种超疏水膜,即超疏水分离膜和超疏水破乳膜。
依据表面润湿性理论,超疏水表面的制备需要两个条件:表面足够的粗糙度和低表面能物质。聚四氟乙烯(PTFE)作为一种低表面能物质,不易粘附任何物质,常被用来作为超疏水表面的材料,并且具有耐腐蚀、耐高温等优点;但聚四氟乙烯又因其不粘性不易与基底物质附着,易从表面脱落,因此,要将以聚四氟乙烯为原料制备的超疏水膜较好的应用于油水分离实际问题,首先要解决聚四氟乙烯对基底结合强度的问题。聚苯硫醚几乎能够熔粘在所有的金属和材料上,并且也具有极强的耐化学腐蚀性,所以,利用聚苯硫醚和聚四氟乙烯协同作用,增强聚四氟乙烯对基底的附着力。
因此本章通过喷涂一烧结的方法制备超疏水膜。实验以多孔不锈钢板为基底,采用喷枪喷涂多层不同配比的PPS-PTFE复合涂层,然后进行高温塑化,之后对膜的表面结构以及膜的耐油性和耐水性进行表征。
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