一种抗污染/自清洁的双向油水乳液分离温敏膜

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,通过原位聚合和蒸气诱导相分离法(VIPS)引入亲水聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA),成功制备了一种抗污染/自清洁的双向油水乳液分离温敏膜.系统研究了单体质量比对膜微观结构、化学成分、表面浸润性、油水分离性能的影响,以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白分子考察了膜的抗污染性能及自清洁性能.结果表明,当单体质量比为2.5∶0.5时,膜表面呈现出均匀的蜂窝状微纳米结构,表现出优异的双亲/液下超双疏性,水下油接触角和油下水接触角分别为151.1°和152.8°,对水包大豆油和大豆油包水乳液的渗透率分别为32584和1083L/(m^(2)·h·MPa),分离效率均在99.55%以上.其在20和50℃下对1 g/L的BSA溶液的静态吸附量仅为35.8μg/cm^(2),通过交替使用50℃/20℃纯水对污染的膜进行清洁,其通量恢复率和不可逆污染率分别为99.0%和1.0%.上述研究结果为抗污染/自清洁双向油水乳液分离膜的创新设计和制备提供了新思路.

聚苯乙烯/α-磷酸锆多孔材料制备及油水乳液分离研究

疏水亲油性多孔材料具有处理和净化含油废水的能力。本工作通过高内相乳液模板法制备得到聚苯乙烯基多孔三维材料(P(St-E)/α-ZrP)。通过扫描电子显微镜(SEM)、全自动压汞仪等对材料的微观结构进行表征,并对其油水分离性能进行测试分析。结果表明,层状纳米粒子α-ZrP能够稳定存在于油包水乳液的分散相中,单体聚合完成后α-ZrP均匀镶嵌在多孔材料骨架上构成粗糙界面。α-ZrP用量为单体质量的5%时,制得的多孔材料具有最佳力学性能和疏水性能,该材料对三氯甲烷的吸附倍率高达54.2。P(St-E)/α-ZrP多孔材料在尺寸筛分效应和α-ZrP电负性协同作用下能够高效分离非离子型和阳离子型油水乳液。实验制备的多孔材料有望用于含乳化油污水的净化处理,在含油废水处理中有潜在的发展前景。

超亲水SiO2修饰膜的构建及其油水乳液分离性能

采用硅溶胶和多巴胺作为修饰剂,通过一步反应在微孔聚丙烯膜(MPPM)表面构建了SiO_2修饰层。利用FTIR、ESEM和EDX对膜进行了表征,发现膜表面SiO_2颗粒分布非常均匀。水/油接触角及纯水通量实验结果表明,修饰膜具有超亲水性及水下超疏油性,透水能力强,水通量大[在0.1 MPa时,水通量高达(5100±500)L·m-2·h-1]。油水乳液分离结果表明,修饰膜能有效分离油水乳液,在0.05 MPa时,油水乳液水通量达2830 L·m-2·h-1,油截留率达99.8%以上,即使过膜压力增大到0.15 MPa,油截留率也能保持在99%以上,且膜表面的油污可用水清洗除去,展现出很好的应用前景。

油水乳液的微波分离

应用微波技术研究了微波辐照功率、乳液温度及含水率等对油水乳液破乳分离效果的影响.结果表明:乳液经不同功率的微波辐照后均有利于油水的破乳分离,其破乳率随静置时间延长迅速增加;乳液中油、水分离速度不同,水层分离较慢而油层分离快;乳液脱油率随温度升高而增大,且随含水量的降低温度的影响愈加明显;微波辐照破乳可实现油水无损分离,易于油品的回收再利用.

油水乳液强化分离矿井瓦斯的特性

为探究油水乳液体系瓦斯水合物分离特征,利用高压可视搅拌水合分离实验装置结合气相色谱仪,研究了2℃条件下油水体积比、驱动力对瓦斯水合物生长速率和CH4回收率的影响,计算了气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率。结果表明:油水乳液体系水合物浆液具有良好的流动性;相同温度压力条件下,油水体积比1∶1体系瓦斯水合物平均生长速率和CH4回收率均优于7∶3体系,但水合物浆液流动性不及7∶3体系;瓦斯水合物平均生长速率、气体消耗量、水合物体积生成量、水的转化率均随着驱动力的增大而增大;油水体积比1∶1条件下CH4回收率和分离因子随着驱动力的增大而先增大后减小,驱动力为3.0 MPa(压力为7.78 MPa)时CH4回收率最大为24.36%。

油水乳液体系水合分离塔的模拟计算

在水合物法辅助分离乙烯裂解气流程中,水合物分离塔是非常关键的单元操作设备。气体混合物在塔内的分离过程与气体吸收塔类似,但因涉及气-液-液-固4相,所以计算更加复杂。将速率法和平衡级法相结合,提出了油水微乳体系吸收-水合分离塔的模拟计算方法。模拟计算了一典型乙烯裂解气在水合分离塔内的分离状况。为了确定适宜的操作条件,分别考核计算了操作温度和气液比对分离效果及能量消耗的影响。所得结果对水合分离塔的设计、操作条件的确定以及乙烯裂解气分离流程的制定有很重要的意义。计算结果还表明,通过水合物技术在0℃左右可实现氢气、甲烷和C2以上组分的有效分离,因此可以节约大量制冷功耗。

基于多巴胺亲水改性下Janus膜的制备及其油水乳液分离

目前用于处理含油废水的特殊润湿材料通常分为去油型和去水型,其仅局限分离单一乳液。本文基于多巴胺改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜,通过交替浸渍工艺和无纺布剥离,制备了具有不对称润湿性的Janus膜。通过调整交替次数以及剥离无纺布,可分别获得超亲水/水下超疏油的表面以及超疏水/超亲油的底面,水/水下油接触角(CA)差异高达150°。基于Janus膜的非对称润湿性,仅通过切换跨膜方向,对表面活性剂稳定的水包油(O/W)和油包水(W/O)乳液渗透通量高达367L/(m^(2)·h)和1729L/(m^(2)·h),其中水包油渗透液化学需氧量(COD)符合石油化工排放标准,油包水渗透液中水含量小于80mg/L,实现了对O/W和W/O乳液的高效分离。此外,Janus膜在牛血清蛋白(BSA)溶液分离过程中表现出理想的防污性能和可重复使用性。

高性能碟式陶瓷膜在油水乳液分离中的研究

为解决膜分离技术处理油水乳液所遇到的膜污染问题,本文选择碟式陶瓷膜,采用动态过滤方式,研究了跨膜压差、膜转速和进料液温度对处理油水乳液的渗透通量和截留率的影响.结果表明:使用平均孔径为100 nm的碟式陶瓷膜处理油质量浓度为1000 mg/L的油水乳化液,当进料液温度为30℃、膜旋转速度为365 r/min、跨膜压差为0.02 MPa的操作条件下,碟式陶瓷膜的稳定通量达8700 L/(m^(2)·h·MPa),截留率达99.9%.与相同孔径的管式陶瓷膜比较,碟式陶瓷膜的渗透通量提升3~5倍.这表明碟式陶瓷膜动态过滤系统能够实现油水乳液的低能耗和高效率处理,为油水乳液的处理提供了一种新的途径.

超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷制备及其连续油水乳液分离性能

以发泡-注凝工艺所制备的硅藻土多孔陶瓷为基体,借助溶剂热法原位生成的SiO_(2)微球提高硅藻土多孔陶瓷的表面粗糙度,以Capstone FS-50(CS-50)为改性剂改变多孔陶瓷的润湿状态,制备可用于油水乳液连续分离的SiO_(2)微球和CS-50共改性的超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷(SSMDPC),研究了TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的浓度对所制备改性试样微观形貌、润湿性及油水分离性能的影响。研究表明:SSMDPC在空气中和水下的油接触角最高分别可达153°和158°;其最佳制备工艺条件如下:TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的掺杂量分别为5%(体积分数)和2%及5%。SSMDPC对食用油/水混合液体及食用油/水乳液(5:95,质量比)的连续分离通量和分离效率分别为162.3 kg·min^(-1)·m^(-2)和98.3%、93.7 kg·min^(-1)·m^(-2)和91.3%;SSMDPC在pH=1、pH=14、1 mol/L NaCl、^(-1)96℃及200℃的条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性,说明其在油水乳液分离方面具有广阔的应用前景。

用于分离油水乳液的先进材料

海洋原油泄漏事故的频发以及工业污水排放量的日益增加,给生态环境和人类健康造成了巨大的威胁,因此,开发应用于油水分离的先进材料是重要的研究任务。相较于不混溶的油水混合物,油水乳液(也称为乳化油水)的分离是一个更加艰巨的挑战。本文以分离油水乳液的材料作为研究体系,首先从本质上分析了油水乳液的形成机理以及分离原理,强调了'尺寸筛分'效应和膜破乳技术的重要性;然后从基材的角度全面介绍并讨论了常用于分离乳化油水的先进材料的最新进展,详细阐述了各种不同改性方法在油水分离领域中的应用。对材料进行改性的出发点是'合适的孔径'以及'特殊润湿性能',并能满足优异的分离能力、渗透能力、抗污染能力、机械能力和稳定性,而这些性能在实际的分离操作中是非常关键的。环境系统在未来会变得越来越复杂,真实环境下的油水乳液大多含有较多的污染物,而且分离条件大多较苛刻,因此油水分离材料需要不断地改进,以满足这样的条件。我们相信,未来能在苛刻条件下高效分离多种油水乳液和其他杂质的多功能性先进材料会有巨大的应用前景。

油水乳液分离材料的研究进展

随着环保要求的提高,含油废水的处理日益受到重视,油水乳液是油田采出液的主要组成部分,同时也是含油废水处理的重难点。未经处理的油水乳液直接排放不仅对环境和人体健康有致命影响,而且会造成大量石油资源浪费和经济损失。因此,油水乳液分离已经引起了世界的广泛关注。本文综述了处理油水乳液的3种新型材料:聚合物膜、聚合物多孔泡沫和磁性纳米颗粒,分别介绍了它们的制备方法以及其在处理油水乳液中的应用情况和优势特点,展望了油水乳液分离材料的发展趋势。

高负载氧化铝复合膜的制备及其油水分离性能

为提升聚砜膜的亲水性与抗油污染性能,采用共混亲水性无机纳米粒子——氧化铝的方式对其进行改性。通过非溶剂诱导致相转化法制得Al2O3/PSF复合膜,系统研究氧化铝与聚砜的质量比对铸膜液黏度、膜结构、孔隙率、力学性能、膜渗透性能和油水分离性能的影响。结果表明:当氧化铝与聚砜的质量比为7:1时,膜的孔隙率为78.04%,水接触角为37°,纯水通量达到最高的1500 L/(m^(2)·h·bar)(1 bar=100 kPa),油水乳液的渗透通量为320 L/(m^(2)·h·bar),并且除油率高于99%。与改性前相比,该膜展现了优异的油水分离性能。

绿豆蛋白基乳液的稳定性及胃肠消化行为

为了拓展绿豆蛋白在乳液体系中的应用,该研究以大豆蛋白为对照,系统探究了热处理前后绿豆蛋白结构、表面疏水性、油水界面的吸附行为,以及绿豆蛋白稳定的油水乳液的稳定性和胃肠消化行为的变化。蛋白表面疏水性测定结合表面张力分析发现经湿热处理后(120℃,20min)绿豆蛋白的表面疏水性从4870.80增加到9482.50,在油水界面上的扩散速率从0.33mN·m^(-1)·s^(0.5)增加到0.45mN·m^(-1)·s^(0.5),热处理的绿豆蛋白在油水界面表现出更高的界面活性。在6%的蛋白浓度条件下,与大豆蛋白相比,热处理的绿豆蛋白稳定的油水乳液呈现出更高的热稳定性及物理稳定性。与大豆蛋白类似,体外模拟胃肠消化发现热处理的绿豆蛋白具有良好的胃肠消化特性,主要表现为蛋白的快速消化,乳液液滴在胃消化过程中呈现一定程度的聚集行为。研究表明热处理的绿豆蛋白具有应用于植物基食品乳液的巨大潜力。

具有自清洗和高效乳液分离的半透明超疏水PDMS/PMMA涂层的制备

本文采用简单的喷涂法,利用无氟和常见的材料,即PDMS和PMMA在THF溶剂中的混合体,制备了一种半透明的超疏水涂层。PMMA的微结构粗糙度与PDMS的低表面能结合,已被证实有助于超疏水性。此外,涂层在保持超疏水性能的同时,还具有显著的抗冲砂、抗水滴冲击等性能。同时,所制备的涂层还具有很好的透明性。此外,超抗湿的表面已被证明在高效油水乳液分离等领域具有很高的应用价值。

油田采出水稳定性研究进展

石油被称为工业的血液,在现代工业体系中占有非常重要的地位。在石油的开采过程中会产生大量采出水,一般为稳定的油水乳液,这种乳液极难处理的特性给石油开采带来严重的环境负担。为提高油水乳液的处理效果,多种研究方法被用于油水乳液稳定性研究,通过大量研究,确定了油水乳液中的原油组分及化学药剂对乳液稳定性的影响路径,乳液的稳定机理研究取得了一定进展。

非平衡级法气体混合物吸收-水合双塔分离单元的模拟计算

水合物技术应用于低沸点气体混合物分离的优势在于其可在0℃左右操作,因此可极大地降低制冷所消耗的能量。由于此分离方法尚处在理论研究阶段,还不能实现工业化,因此对操作流程模拟计算的研究很有必要。采用非平衡级法(速率法)对水合塔-吸收塔串联操作流程进行了模拟计算,其中涉及水合物生成动力学模型、水合物分解动力学模型以及混合气体在乳液相的吸收传质动力学模型。探讨了两个串联分离塔操作参数,如温度、压力等,对分离效率的影响,所得结果对水合物技术分离低沸点气体混合物流程的设计有重要意义,同时也可为以后的工业化奠定一定的理论基础。

高压天然气水合物生长动力学及浆体黏度特性

为探究油气混输管道中天然气水合物的生成及流动特性,得到实际混输管道天然气水合物浆液的安全运行规律。运用高压天然气水合物实验环路,进行了油水乳液体系天然气水合物浆液流动实验。通过控制变量法研究了不同初始压力、初始质量流量与加剂量对天然气水合物生成诱导时间、管内浆液表观黏度、密度以及水合物体积分数等的影响,结果表明:初始压力越高,水合物生成诱导时间越短,由初始压力5.3 MPa下的1.47 h缩短至6 MPa下的0.71 h,缩短了约51.7%,水合物在生成过程中反应越剧烈,不利于运输的安全;初始质量流量越大,水合物生成诱导时间越长,由初始流量895.3 kg/h下的0.76 h增加到1414.6 kg/h下的0.90 h,增加了约18.4%,表观黏度波动幅度越小,运输过程越平稳安全;增大阻聚剂的加剂量对水合物诱导时间影响较小,但水合物大量生成阶段现象越平稳,水合物生成后管内水合物体积分数越小,浆液输送性越好;在流动过程中若流速下降,压降反而增加,则说明水合物体积分数的聚并很明显且管内浆液表观黏度很大,管道堵塞风险较大。

焦油/氨水分离剂在焦化生产中的应用

在焦化生产过程中循环氨水含油高、焦油质量差;通过实例介绍在循环氨水系统和焦油中加入该公司专有的焦油/氨水分离剂,有效解决了油—水乳化造成的一系列装置运行问题及隐患。

油水分离用天然材料表面化学研究进展

油水乳液和油水混合物的分离对解决工业含油废水以及原油泄漏造成的污染问题具有重要的意义。近年来应用于油水分离的超润湿材料引起了广泛的关注,并展现出良好的应用前景。本文综述了近年来利用超润湿性低成本、环保的天然材料通过过滤和吸附技术分离油水乳液和混合物的研究进展。对于每一种天然材料,如沙粒、木材、椰子壳等,介绍了代表性的研究工作,阐述了其制备过程、润湿特性以及对油水混合物或者油水乳液的分离效果,并讨论了利用超亲水/水下超疏油、超疏水/超亲油两种类型的材料分离不混溶的油水混合物、"水包油"型乳液和"油包水"型乳液等三类油水混合物的物理化学机理。最后,对该领域的挑战和未来的发展方向进行了展望。