激光-热处理复合工艺制备油水分离表面及性能研究

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。

川西北典型超深气井分离器性能模拟及优化

川西北超深、超高压气井先后经历工作液和非工作液产出阶段,其产出液的黏度、表面张力和泡沫含量等存在差异,致使分离器的分离效果发生显著变化,严重影响分离器高效运行,还可能造成后续净化处理设施溶剂污染等后果。为此,运用基于CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)的数值模拟技术,研究产出液在不同阶段的性质及其对分离效果的影响规律,由此给出相应的分离器运行优化建议。以典型井SYX133井为例,测试了不同阶段产出液性质和起泡能力,基于均相流和群体平衡模型,分别建立了非工作液产出阶段的气—液两相分离数学模型、工作液产出阶段的气—液—泡沫三相分离数学模型。进而在非工作液产出阶段,研究分离器处理量、进口液滴含量对分离效果的影响;在工作液产出阶段,研究分离器进口泡沫含量、返排液黏度对分离效果的影响。研究结果表明:(1)在非工作液产出阶段,分离器处理量相较于进口液滴体积分数,对分离器出口液滴体积分数的影响更为显著,建议从气井实时工况系统性地控制分离设备处理量。(2)在工作液产出阶段,分离器对泡沫的分离效率最高仅为33.75%,分离器对液滴的处理效率远高于对泡沫的处理效率,泡沫是分离器分离效率降低的主要原因;同时,返排流黏度对分离效率的影响显著,当返排液黏度从1.0 mPa·s增长至2.0 mPa·s时,分离器总分离效率从81.06%降低至51.79%;因此,为使分离效率大于75%,气井返排液中泡沫占比应小于20%、黏度应降低至1.0~1.2 mPa·s之间。

纳滤和泡沫分离联合处理含全氟辛酸铵废水的研究

采用传统方法处理含低浓度全氟辛酸铵(APFO)的废水存在能耗大、工艺复杂、二次污染等问题。为此提出用纳滤膜和泡沫分离联合处理含低浓度全氟辛酸铵的废水。首先对废水进行泡沫分离研究,在较佳的操作条件得到泡沫分离塔顶与塔底浓度比为11.4,再结合作者先前的膜分离研究结果,确定联合处理的操作条件为进料浓度450mg·L-1,气体流量35L·h-1,液体流量5L·h1,泡沫层与鼓泡层高度比1.0,pH值5。对聚四氟乙烯生产过程中产生的全氟辛酸铵浓度为450mg·L-1的废水进行纳滤膜和泡沫分离联合处理,结果得到浓度分别为3690mg·L-1的浓液和37.5mg·L-1的清液;相比单独使用纳滤法和泡沫法处理废水来说,纳滤与泡沫分离联合工艺流程减少了能耗,同时具有回收有用物质、处理过程环保、设备简单、易于工业放大等优点。

泡沫分离法处理甲基橙染料废水工艺

为开发一种设备和工艺简单、成本低且不产生二次污染的染料废水处理方法,以甲基橙模拟染料废水为研究体系,对泡沫分离法脱除甲基橙染料废水色素的工艺进行了研究。研究了pH值、气体流速、表面活性剂质量浓度、装液量对脱色的影响,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为捕收剂,确定的最佳操作条件为:pH值6.0,气速0.04 m3/h,CTAB质量浓度90 mg/L,装液量1 000 mL,第1次脱色富集比β为111.0,脱色率R为99.5%。然后,对破沫液进行过滤,所得的滤液可代替部分表面活性剂进行下一次脱色。当补加的表面活性剂与废水中甲基橙的摩尔比为0.89∶1时,第2次脱色率为99.4%,富集比为50。

泡沫分离法处理结晶紫染料废水的工艺

以结晶紫模拟染料废水为研究体系,对泡沫分离法脱除结晶紫染料废水色素的工艺进行了研究,考察了以表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为捕收剂时,pH、气体流速、表面活性剂浓度、装液量对脱色效果的影响,利用正交实验确定了优化操作条件.结果表明,当pH为11.0、气速0.018m3/h、SDBS浓度450mg/L、装液量500mL时,富集比为10.3,废水中结晶紫脱色率为93.5%.

泡沫分离法处理酸碱混合染料工艺

为开发一种设备和工艺简单、成本低且不产生二次污染的染料废水处理方法,以甲基橙(MO)和结晶紫(CV)的混合溶液模拟染料废水,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为捕收剂,对泡沫分离法处理混合染料工艺进行了研究。采用分步分离法,探讨了pH值、气体体积流量(G)、表面活性剂质量浓度、装液量(V)对染料废水脱色的影响,确定的最佳操作条件为:pH值8.0,气体体积流量200 mL/min,装液量500 mL,CTAB质量浓度50 mg/L,SDBS质量浓度为600 mg/L。所对应的MO的脱色率(R)为97.4%,富集比(β)为39.4;CV的脱色率为99.2%,富集比为54.9。

消失模与V法铸造用真空泵的选型和负压罐的计算

针对目前国内铸造真空系统普遍存在的真空泵选型和负压罐容积不合理问题,在大量考察现有各种消失模与V法铸造真空系统的基础上,根据流体力学理论计算,得出真空系统负压罐容积参数的计算公式及泵的选择配置原则:泵的抽速选定约在砂箱总体积的3.75倍,而负压罐体积为砂箱总体积的1.3～1.5倍。

泡沫浮选在钾盐生产中的应用

按照泡沫浮选的定义,从原理、影响因素及生产工艺方面综述了泡沫浮选分离技术的研究进展,其中对泡膜分离浮选技术的原理、捕收剂及国内工艺改进方面进行了重点阐述,并提出了展望。

隔壁塔在戊烷发泡剂分离过程的应用研究

为提高重整轻石脑油附加值,充分回收戊烷组分,利用流程模拟软件建立戊烷发泡剂分离装置的隔壁塔流程,对相应操作参数进行了分析优化。进料温度80℃,进料位置和侧线采出位置(自上而下)为26#、12#,进料侧液体和气体分配比例为0.4时,发泡剂戊烷总质量分数最高。回流比大于20时,即可得到合格的戊烷发泡剂产品。将建立的隔壁塔流程与常规两塔分离流程进行对比,结果表明,隔壁塔流程的精馏塔、回流罐、机泵数量均减少1,减少了设备投资费用和占地面积;隔壁塔流冷凝器负荷下降了14.9%,再沸器负荷下降了12.1%,具有一定的节能效果。

泡沫分离法去除废水中的Cr(Ⅲ)离子

以绿色表面活性剂酪蛋白为起泡剂,采用间歇式泡沫分离法去除废水中高浓度Cr(Ⅲ)离子,考察了pH值、空气流量、酪蛋白的添加量、搅拌速度和装液体积5个因素对Cr(Ⅲ)离子去除率的影响。结果表明:当Cr(Ⅲ)离子初始浓度为100 mg·L^(-1)、处理时间为1.5 h时,最佳分离工艺条件为pH=9.5、空气流量0.75 L·min^(-1)、4 g·L^(-1)的酪蛋白的添加量25 m L、搅拌速度800 r·min^(-1)、装液体积1 500 m L,去除率可达99.78%;在最佳工艺条件下,用常规表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替酪蛋白进行对比实验,酪蛋白可以使废水中Cr(Ⅲ)离子去除率提高1.73%。酪蛋白是一种环境友好型物质,作为绿色生物表面活性剂适用于泡沫分离工艺中。

泡沫分离法提高鱿鱼糜生产得率

以秘鲁鱿鱼为材料,研究添加不同酸和碳酸盐在不同条件下进行泡沫分离生产鱿鱼糜。结果表明:不同的酸和碳酸盐以及反应条件对进行泡沫分离生产鱿鱼糜的得率具有重大影响;单因素实验和正交实验确定泡沫分离法生产鱿鱼糜的最佳生产工艺为:加以鱿鱼2倍质量的水,以磷酸进行酸水解,定量加入碳酸钠溶液,在70 r/min的转数下搅拌15 s,鱼糜得率达到最大。