水净化用油水分离NDM/Cu（OH）2 纤维膜制备及效果实验

2024-01-12韩存长

山西化工 2023年12期

韩存长

（国机集团常州江南环境工程有限公司，江苏常州 213012）

0 引言

水是人类生命之源,直接关系到人体的健康。如果水质不达标,其中的有害物质可能会引发各种疾病,如胃肠病、皮肤病、传染病等。目前，国内外都在进行油水分离技术的研究[1-2]，特别是对水性乳剂的处理和分离具有一定的难度[3-4]。与其他种类的油水混合料相比，水包油对油水分离技术的需求较大，而且难以进行有效的治理，对生态环境的污染日益严重，已严重地制约了工业的发展[5]。因此，对油、水两相乳液进行高效分离与纯化是目前亟待解决问题。

膜基技术具有抗乳化性和处理废水的作用，特别是对含表面活性剂型的乳状物具有良好的治理作用[6-7]。但采用膜分离技术对油、水的混合液进行处理时，由于膜物质对界面活性剂和高黏性的油颗粒进行了吸收，导致膜的通量小、污染严重、分离效果明显降低，从而大大提高了废水的处理成本[8]。近年来，利用重力式油水分离机和吸油技术，利用独特的可润湿性能和微小纳米结构的物质，实现了油液相分离[9-10]。

本文研制了一种正十二烷基硫醇[（NDM）/Cu（OH）2]纤维膜[NDM/Cu（OH）2纤维膜]，以采集微小的油珠，从而达到水包油乳剂中连续、有效地捕捉到微小油珠的效果。

1 实验设计

1.1 NDM/Cu（OH）2 纤维膜的制备

将泡沫铜（孔数110 ppi，厚0.8 mm），紫铜片（厚0.4 mm）剪成7 cm×7 cm 的正方形。

将经电泳发泡铜浸没于2.5 mol/LNaOH、0.13 mol/L K2SO4的溶液中。将其置于40 ℃的真空炉中进行24 h烘干，以获得具有超高亲水性的Cu（OH）2泡沫。在完成该反应后，将其在酒精中进行5 min 的超声波处理，并于40 ℃下进行烘干，以获得NDM/Cu（OH）2纤维膜。纤维膜的宏观和微观照片见图1 所示。纤维膜具有大约200 μm 的密度纳米针体。通过油水分离器进行油水乳液的分离，具有很大的排斥力，因此具有很高的吸附能力。

图1 纤维膜的宏观和微观照片

1.2 连续油水分离装置设计

连续油水分离装置照片见图2 所示。在两片邻近的NDM/Cu（OH）2纤维膜之间放置一定数目的NBR衬套来保持各自的捕捉器间隔（0.1～0.5 mm），然后用两片7 cm×7 cm 的专用的截取，通过一个蠕动泵将油和水的混合物从一个有机玻璃管内注入。

图2 连续油水分离装置照片

1.3 实验方案

油-水分离器的工作原理及试验设备见图3 所示。在NDM/Cu（OH）2纤维膜中，加入了NBR 衬套，保持了0.1～0.5 mm 的夹紧间隔，NDM/Cu（OH）2纤维膜间隙用作捕捉和收集微米级的油滴。通过油珠本身的引力，可以将聚集在NDM/Cu（OH）2纤维膜气缸中的大油珠聚集到一起。

图3 实验装置机理图

2 结果与讨论

2.1 水包油乳液分离

研究了用油水连续分离器对各种黏度的水包油乳剂进行分离的性能。连续油水分离效率结果见表1所示。从表1 可以看出，随着油水分离器的流速降低，其对水包油的乳状物分离效果会更好。能够将不含表面活性剂的水包正己烷乳化且无表面活性剂的稳定性好，分离效果达91%以上。

表1 连续油水分离效率

2.2 分离性能

时间与油含量和分离效率的关系见表2 所示。油、水分离设备对油滴颗粒大小的影响是其使用情况的一个关键因素。采用油水分离机对相同颗粒大小的水包油膜进行处理，研究其在99%以上的分离效果时，应对最大限度的捕捉机间隔进行控制。

表2 时间与油含量和分离效率的关系

液捕获器间距与分离效率的关系见表3 所示。从表3 可以看出，当油滴直径为28～48 μm 时，滤网间隔为0.2 mm 时，其分离效果大于99%。当油滴直径为16～28μm 时，在0.1 mm 的捕集槽间隔下，油-水分离机的分离效果大于99%。这表明，随着乳液油的颗粒尺寸增大，分离设备要实现一定的分离效果，可控的夹具间隔就会变得更大，即弹性工作的空间也会变得更大，实现了对水性乳剂进行处理。