无水硫酸钠微米颗粒高效分离油包水乳液研究

发布时间：2020-06-10 19:23

【摘要】：水分进入油液会引起油液品质下降及相关设备的损坏。不论是从减少油液污染还是从能源高效利用、节约资源的角度都要求我们去研究高效油水分离技术。目前油水分离技术开发集中于研制具有超亲水或者超亲油的吸附材料,通过物理或化学吸附的方式来实现油和水的分离;但这些吸附材料只针对未乳化油水混合液的分离有较好效果,对于乳化了的油水混合液,特别是有乳化剂稳定的微乳液,其油水分离效果不太理想,因此需进一步研究能高效分离油包水乳液的材料。本文将市售硫酸钠配成的溶液快速加入无水乙醇中,通过高温结晶制备了硫酸钠粉末样品。该样品能够高效的分离有乳化剂稳定的油包水乳液。对比研究了市售硫酸钠晶体、活性白土粉末、活性炭粉末等无机颗粒的油水分离效果,发现在相同实验条件下硫酸钠粉末的油水分离效果远远好于其他无机颗粒,且其回收利用方法更简单,多次循环后分离效果基本不变;将硫酸钠粉末用于实际乳化废油的处理也取得良好的效果。最后从样品在油液中分散性、样品晶格固定水分子等方面对样品能高效分离油包水乳液的作用机理进行了探讨。本文得出的主要结论如下:1.影响硫酸钠粉末性质的主要制备条件是硫酸钠溶液浓度和无水乙醇与硫酸钠溶液的体积比。当控制硫酸钠溶液浓度为0.453g/ml,无水乙醇与硫酸钠溶液体积比为6:1时,所制备的硫酸钠粉末具有较低结晶性和最大比表面积,且有最好的油水分离效果。2.通过正交实验发现加大搅拌转速、样品添加量、反应时间,均可有效提高油包水乳液的油水分离效率。其中,反应时间对油水分离效率影响最大,其次是样品添加量和搅拌转速。最佳的油水分离实验条件是:搅拌转速为1500r/min,样品添加量为0.02g/ml,反应时间为30min。3.将硫酸钠粉末、市售硫酸钠晶体、活性白土粉末、活性炭粉末分别用于油包水乳液的油水分离。在相同实验条件下,使用硫酸钠粉末,活性白土,活性炭和市售硫酸钠可将油包水乳液中水分由10000 ppm分别降到136.2ppm,1337.1ppm,3597.3ppm和438.6ppm,表明硫酸钠粉末具有最好的油水分离效果。4.为了减轻油水分离后废弃物对环境的污染及资源的高效利用。对利用后的硫酸钠粉末进行了5次循环利用,各次循环利用其油水分离效果没有降低,但由于硫酸钠粉末部分溶解的原因,导致硫酸钠粉末会有一定量损失。5.硫酸钠粉末用于实际乳化废油的油水分离实验,在最佳实验条件下能够将含水量从3921.4ppm降低到185.9ppm,成功实现乳化液中油水分离。6.相比市售硫酸钠晶体,硫酸钠粉末在油液中具有更高的分散性和吸水性。7.硫酸钠粉末用于油包水乳液的油水分离,能够与表面活性剂在液滴表面形成竞争吸附从而增大乳化液的表面张力,降低液滴的稳定性,最终实现油水分离的效果。8.硫酸钠粉末能够结合乳化液中的水分子形成硫酸钠的结晶水合物或者吸附水分结成较大的块状,这样能够牢固的固定油液中水分子并利于固液分离。
【图文】：

图 1.1 油水分离材料典型的制备及应用过程Fig 1.1 Typical preparation and application of oil and water separation materials1、超疏水纳米材料要让材料表面具备超疏水性需具备以下条件[20]:一是有粗糙的表面;二是有较低的表面自由能[21]。要让材料具有超疏水性,可以有两种基本方法:(1)在微纳米毛糙表面粘附低表面能物质,(2)在低表面能的疏水材料表面形成粗糙结构。疏水性纳米材料目前研究的比较多的是二氧化硅纳米粒子。其原因在于：一是易于制备且价格低廉；二是其细小颗粒能形成粗糙表面且粒子表面含有丰富的疏水基团，从而具有良好的疏水性。Sharjeel Ahmed Khan[22]用三甲基氯硅烷和硅酸钠溶液采用溶胶-凝胶法合成 35±8nm 的超疏水二氧化硅纳米粒子。通过浸涂技术将该纳米粒子沉积在聚氨酯海绵上，经纳米粒子修饰后的材料与水接触角为155 度，滑动角小于 5 度。二氧化硅纳米粒子能形成粗糙的表面微纳结构,加上表面修饰了疏水甲基群,使得该材料具有良好的应用效果。Feng Liu[23]将经过十

图 1.2 技术路线图Fig.1.2 Technical roadmap首先是制备硫酸钠粉末样品，将制备的硫酸钠粉末与市售硫酸钠分别进行表征对比，并将新制备的硫酸钠粉末和市售硫酸钠分别用于油包水乳液的油水分离实验。通过反应条件筛选，主要控制硫酸钠溶液浓度和无水乙醇与硫酸钠溶液体积比这两个主要的指标，其中硫酸钠溶液浓度分别取为：0.227g/ml，0.340g/ml和 0.453g/ml。无水乙醇与硫酸钠溶液体积比分别取为：4:1、6:1 和 8:1。设计相应的单因素实验，制备不同反应条件下的硫酸钠粉末。对制得的硫酸钠进行SEM、XRD、BET 等表征，通过考察颗粒结晶性、比表面积大小、原材料消耗量、油水分离效率等指标确定最佳的制备条件。用最佳实验条件下制备的硫酸钠粉末样品进行油包水乳液油水分离实验。为了研究油包水乳液油水分离实验的最佳实验条件，选取了搅拌转速、样品用量、反应时间这 3 个因素设计正交实验。其中搅拌转速设置为：1500r/min、1000r/min 和 500r/min。样品用量设置为：0.002g/ml、0.006g/ml 和 0.01g/ml。反应时间设置为：10min、30min 和 50min，，
【学位授予单位】：重庆工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.3;TQ131.12

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陕宁;杨永鹏;王晓林;;GMS软件技术在原油泄漏对地下水污染状况模拟评价中的应用[J];地下水;2017年05期

2 王帅;唐晓东;万春明;薛利英;;挖掘机液压油污染故障实例及控制措施[J];工程机械与维修;2017年09期

3 刘阁;陈彬;张贤明;;基于T_S模糊辨识的油液真空脱水效率研究[J];系统仿真学报;2017年01期

4 周成蹊;;三相分离离心机系统在油泥水处理中的应用[J];工业用水与废水;2016年06期

5 朱华星;张贤明;韩超;颜欢;陈彬;;过滤与分离技术在废油中的应用研究[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2016年01期

6 杨啸天;帅茜;罗艳梅;董亦可;谭月明;陈波;马铭;;聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用[J];应用化学;2015年06期

7 章雯;张爽;张友法;余新泉;;泡沫铜纳米针超疏水表面电化学构建技术及其油水分离特性[J];东南大学学报(自然科学版);2015年01期

8 卢飞;陈雨宁;刘娜;曹莹泽;冯琳;;一种可用于光降解的纳米氧化锌油水分离网[J];高等学校化学学报;2014年02期

9 董朝霞;罗婷;林梅钦;;固体颗粒对O/W乳状液稳定性的影响[J];石油化工高等学校学报;2013年06期

10 于得海;林兆云;李友明;;改性蒙脱石稳定的ASA乳液的性能与应用[J];华南理工大学学报(自然科学版);2013年07期

本文编号：2706745