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油水混合物破乳与分离的组合实验研究

赵小航  
【摘要】: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-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。在超疏水分离膜表而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;采用正交实验彭察了操作压力、膜厚以及初始水中含油量等因素对破乳的影响,由实验采用,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0.3mm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,当压力高干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—吸附—聚并的过程,对破乳过程进行计算,计算所得流速为5.8×10-4m·s-1,与实验测得6.25×10-m·s-4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2wt%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。


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