膜法油水分离中乳化剂影响机理研究

发布时间：2020-03-24 21:36

【摘要】：膜分离技术是一种新型的油水分离方法。膜法由于分离油水混合物的有效性而被广泛关注。但是含乳化剂的油水乳化液膜法处理过程,由于乳化剂与油、水及膜的相互作用,造成其分离机理复杂,难分离。因此,膜法分离含乳化剂的油水乳化液的研究十分必要。本文利用管状陶瓷膜分离三种油水乳化液,研究三种不同类型的工业乳化剂(CTAB、SDS、和Tween 80)对分离过程的影响。首先,利用正交实验方法,得出最佳油水分离条件:油浓度0.5 g·L~(-1)、温度50?C、错流流量60 L·h~(-1)、操作压力0.16 MPa,此时油水混合物稳定渗透通量最大。其次,在上述最佳实验条件下,分离分别含三种乳化剂的油水混合物,通过稳定渗透通量和乳化剂评价指标,探究不同乳化剂的种类和浓度对油水分离效果和膜污染的影响。结果表明,含1.0 g·L~(-1)乳化剂形成的乳化液对压力、流量、温度、浓度的响应程度均是CTABTween 80SDS,而对膜污染的程度则为CTABTween 80SDS。在低浓度时,CTAB和Tween 80对油水分离效果的影响大于SDS;在高浓度时,CTAB和Tween 80对油水分离效果的影响小于SDS。在油水分离实验的基础上,本文还采用建模法对油水分离过程进行机理探讨。结果表明,在分离前期,部分堵塞模型可以表达含SDS乳化液的分离过程,而饼层过滤模型可以表达分别含CTAB、Tween 80的油水分离过程。三种乳化剂的破乳效应的排序应为Tween 80CTABSDS;而位阻效应的排序为CTABTween 80SDS。当渗透侧的油含量一定时,若破乳效应越强,位阻效应越弱,则渗透侧的油滴越大,膜分离效果越差。本文还进行了分子层面的理论探讨。采用分子模拟方法研究了不同条件下乳化剂在油水界面的稳定性,分析了各乳化剂的界面形成能(E)和界面扩散系数(D)与乳化剂种类、个数和温度的关系。结果表明不同类型的乳化剂的E和D的大小顺序为CTABSDSTween 80。随乳化剂个数的增加,界面形成能先升高后降低;界面扩散系数的顺序与此相反。模拟结果解释了分离含Tween 80油水乳化液的稳定渗透通量随Tween 80浓度的增加先增加后降低的实验现象。随温度的升高,Tween 80的界面形成能和扩散系数均增加,说明Tween 80会促进乳化液的破乳。综上,模拟结果从微观角度解释了分子层面的破乳机理,可一定程度上解释油水分离实验结果。研究结果可为膜法处理油水乳化液的工业应用提供依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.8

【参考文献】