乳化液膜(W/O型)高压电破乳技术

一、引言乳化液膜(W/O型)高压电破乳技术是液膜分离技术能否工业化应用的天键之一。在湿法冶金和处理重金属废水等操作过程中,只有顺利地实现破乳,才能达到最终回收内相重金属离子和有机相重复使用的目的,从而降低液膜法的成本,提高它的实用价值。目前国内外正在积极进行破乳技术的研究。通常破乳方法有物理法和化学法。物理法     

W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置研究进展

综述了石油原油或废油中W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置的研究现状及发展趋势,分别从施加外力破乳和施加场能破乳两个方面介绍了W/O型油水乳化液的物理破乳技术及装置各自的优缺点。施加外力破乳技术及装置方面,重点介绍了施加离心力破乳的旋流破乳装置、施加聚结力破乳的聚结板式破乳装置和施加压力破乳的膜破乳装置;施加场能破乳技术和装置方面,重点介绍了施加微波场的微波破乳装置、施加超声场的超声波破乳装置以及施加电场的电破乳装置;并着重阐述水击谐波破乳技术及装置的工作机理、结构及工作流程。最后指出破乳技术及装置研究方向为装置的新型化、节能环保化、智能化以及轻量化。     

用于复杂原油乳液的高效破乳剂开发及应用研究进展

石油生产中通常产生大量W/O、O/W或多重乳化的复杂原油乳液，造成生产效率大大降低以及严重的环境问题。目前所使用的破乳剂破乳效率低、普适性差、成本高、安全性不够等，开发高效、普适、绿色、安全破乳剂仍备受关注。本文基于原油乳液的特点及稳定机制分析，综述了不同原油乳液的破乳剂研究进展，主要围绕聚合物破乳剂、生物质基破乳剂、离子液体破乳剂和纳米材料破乳剂的特点、适用范围及其应用效果进行全面总结，对相应破乳剂的破乳机理进行针对性地分析研究，并指出破乳剂机理的研究方法。最后，本文对复杂原油乳液的高效破乳剂开发进行展望，提出破乳技术的未来发展趋势，以期为W/O、O/W或多重乳化的复杂原油乳液的破乳技术应用提供一定借鉴与参考。     

分子氧化及光电催化氧化对石油Pickering乳液的破乳研究进展

石油开采、集输、加工过程中会面临复杂的工况条件,原油中的天然表面活性剂与人工添加乳化剂以及纳微米固体颗粒共同形成石油Pickering乳液,使得油水体系呈稳定的水包油（O/W）、油包水（W/O）或多重乳化状态。油水乳状液作为注水采油的主要产物,其高效破乳是石油工业链条中的普遍需求。目前对于石油Pickering的破乳仍然借鉴普通油水乳液的方法,而对于成因复杂的油水乳状液,以去除成膜乳化剂为目标的氧化破乳法比传统破乳法的效果更佳。为此,本文基于高效的氧化破乳机制,介绍了石油Pickering乳液的特点及危害,与非氧化反应类型的传统化学破乳法进行对比,综述了分子氧化、光催化氧化、电化学氧化三类技术对于不同来源及特征的油水乳状液的破乳进展。通过对每种方法的机理过程、应用实例、优缺点等方面详细分析,总结了分子氧化、光催化氧化、电化学氧化在石油Pickering乳液破乳中的局限性,并对今后如何实现石油Pickering乳液精准破乳提出展望。     

生物优势菌破乳剂的制备及性能研究

本文将优势菌技术应用于生物破乳剂的制备研究。从菌种采集开始,经增殖及定向培养,得到了可用于O/W型乳状液破乳的优势菌群,并对其破乳性能及影响破乳性能的主要因素进行了研究。试验结果表明,在破乳时间48h,生物优势菌破乳剂的破乳效率可达约90%。破乳菌浓度、pH值、破乳时间、菌龄等对破乳性能产生影响,而灭菌处理对破乳性能无明显影响。     

利用稳定性分析仪研究化学破乳过程

利用Turbiscan LabExpert稳定性分析仪研究了化学破乳过程,揭示了破乳过程中模型乳状液体系的絮集、聚并、沉淀、上浮、分相等现象,并定量分析了上述现象发生的速率以及分散相液滴的粒径变化等。结果表明:W/O型模型乳状液的中部发生的是水滴的絮集和聚并,而O/W型模型乳状液的中部保持稳定。W/O型模型乳状液顶部和O/W型模型乳状液底部分别发生的是油相的上浮和水相的下沉,其它部分相对稳定。随着破乳的进行,W/O型模型乳状液中部的内部水滴平均粒径从29.07μm(0h)逐渐增大到73.17μm(1.8h),而O/W型模型乳状液中部的内部油滴平均粒径从12.95μm(0h)逐渐增大到14.03μm(1.6h)。     

低压脉冲电场对高浓度O/W型乳化液破乳特性的影响

为实现高含油浓度O/W型乳化液的电场破乳预分水,借鉴电絮凝技术的工作原理自行设计了静态序批式电场破乳预分水实验装置。在对乳化液理化特性进行量化表征以确保其稳定性的基础上,以预分水率为主要评价指标,系统实验研究了电场形式、峰值电压、脉冲频率、占空比及含水率对O/W型乳化液静态破乳预分水特性的影响。结果发现,脉冲直流方波电场下乳化液的破乳效果比直流电场较好;含水率降低使乳化液的破乳程度减弱;峰值电压、脉冲频率和占空比都存在一个最优值。当施加脉冲直流方波电场、电压幅值为40V、脉冲频率为2kHz、占空比为0.5、加电时间为30min时,含水率90%乳化液的预分水率达87.18%。基于实验过程中的现象推测,高含油浓度O/W乳化液的破乳预分水机理包括双电子层作用和类似电絮凝作用。     

加电三维螺旋板式微通道对W/O型乳状液的破乳

首次设计并加工了一套加电三维螺旋板式微通道装置,微通道由具有双亲性的铜片与亲油性的聚四氟乙烯（PTFE）片构成,该装置利用电破乳与微通道破乳的双重耦合作用,可以实现微通道对W/O型乳状液的高效破乳过程。实验研究了该通道对W/O型乳状液的破乳效果,主要考察了微通道高度、微通道片数、微通道螺旋角度、直流电场强度以及乳状液流速等因素对破乳率的影响。实验结果表明：减小通道高度、增加通道长度、提高电场强度有助于提升微通道的破乳率;当微通道高度为110 μm、直流电场强度为250 V·cm^-1、微通道角度为180°、微通道片数为5片、流速为2 ml·min^-1时乳状液单次通过微通道的破乳率可以达到68%。实验结果表明加电三维螺旋微通道对W/O型乳状液的破乳过程具有过程强化作用。     

化学破乳的影响因素与高分子聚合物破乳研究

乳浊液（通常称之为乳化液）中含有大量的油类和表面活性剂,并以微细的颗粒液珠高度分散在水中,具有相当的稳定性。因此,破乳是处理乳化液废水的关键所在。本文以阴离子表面活性剂作乳化剂的O／W型乳化液为研究对象,通过试验,分析乳化液的浓度、乳化液的pH等因素对破乳的影响。并比较了聚合硫酸铝与聚合硫酸铁的破乳效果,分析了聚合硫酸铁的破乳机理及特性。表明聚合硫酸铁是一种新型高效的破乳剂。     

加电三维螺旋板式微通道对W/O型乳状液的破乳

首次设计并加工了一套加电三维螺旋板式微通道装置,微通道由具有双亲性的铜片与亲油性的聚四氟乙烯(PTFE)片构成,该装置利用电破乳与微通道破乳的双重耦合作用,可以实现微通道对W/O型乳状液的高效破乳过程。实验研究了该通道对W/O型乳状液的破乳效果,主要考察了微通道高度、微通道片数、微通道螺旋角度、直流电场强度以及乳状液流速等因素对破乳率的影响。实验结果表明:减小通道高度、增加通道长度、提高电场强度有助于提升微通道的破乳率;当微通道高度为110μm、直流电场强度为250 V·cm~(-1)、微通道角度为180°、微通道片数为5片、流速为2 ml·min~(-1)时乳状液单次通过微通道的破乳率可以达到68%。实验结果表明加电三维螺旋微通道对W/O型乳状液的破乳过程具有过程强化作用。     

阳离子对稠油乳状液破乳的影响

以稠油为研究对象,考察了不同阳离子对稠油乳状液破乳效果的影响。测定了不同种类及含量的无机盐对稠油乳状液脱水率、黏度及油一水界面张力的影响。结果表明：二价离子ca^2＋,Mg^2＋可以促进破乳,一价离子Na^2＋对乳状液破乳影响不大,心对破乳有一定抑制作用。阳离子促进乳状液破乳能力由大到小依次为：Mg^2＋ca^2＋,Na^2＋,K^2＋。稠油乳液黏度、界面张力对破乳影响无规律性。     

油水乳状液的稳定机理及其化学破乳技术的研究进展

油/水乳状液的破乳是重油生产和加工过程的重要环节,破乳剂的研发一直是油田化学中重要的研究内容。本文综述了国内外化学破乳剂研发的现状与趋势,阐述了重油中以沥青质为主的天然乳化剂的结构特点,深入分析了沥青质在油水乳状液的形成与稳定的过程中所起到的关键性作用,揭示了油水乳状液的形成与稳定性机理。进一步论述了具有普适性强、无毒、可生物降解且价格低廉的天然高分子破乳剂的破乳作用及其最新研究结果。重点介绍了微吸液管技术和原子力显微镜技术等现代分析手段在油水乳状液破乳过程中对相关微观机理研究的重要应用。     

SALT-ASSISTED MICROWAVE DEMULSIFICATION

Experimental data are presented to show the influence of a very small amount of inorganic salt on the demulsification of water-in-oil emulsions. It was found that some inorganic salts could effectively enhance the demulsification efficiency and increase the light transmittance of the water separated from the emulsions. The demulsification efficiency may reach 100% in a very short time under microwave radiation.     

SALT-ASSISTED MICROWAVE DEMULSIFICATION

Experimental data are presented to show the influence of a very small amount of inorganic salt on the demulsification of water-in-oil emulsions. It was found that some inorganic salts could effectively enhance the demulsification efficiency and increase the light transmittance of the water separated from the emulsions. The demulsification efficiency may reach 100% in a very short time under microwave radiation.     

Demulsification of Emulision Liquid Membrane by Wetting Coalescence Materials

Demulsification of emulsified watsr-in-oll droplets was worked out with the employment of wetting coalescence mtsrials. Demulsification is carried out in conventional stirted-colunm and packed-column, Among the four kinds of natural fibers and two kinds of inorganic materials tested, natural fiber A, originated from wood shavings was found to give the best performance of demulsifica-tion. The demulaification efficiency can exceed 96.5% when demulsification conditions are optimized. The packed-column showed much better performance both in terms of demulsification efficiency and repeated use of the recovered oll phase for extracting cadmium in simulated wastewater. Operating variables governing the demuliifieation efficiencv were inventigated.     

Demulsification of Emulision Liquid Membrane by Wetting Coalescence Materials

Demulsification of emulsified water-in-oil droplets was worked out with the employment of wetting coalescence materials. Demulsification is carried out in conventional stirred-column and packed-column. Among the four kinds of natural fibers and two kinds of inorganic materials tested, natural fiber A, originated from wood shavings was found to give the best performance of demulsification. The demulsification efficiency can exceed 96.5% when demulsification conditions are optimized. The packed-column showed much better performance both in terms of demulsification efficiency and repeated use of the recovered oil phase for extracting cadmium in simulated wastewater. Operating variables governing the demulsification efficiency were investigated.     

用黏度法确定原油乳状液的合适破乳温度

使用旋转黏度计考察了油包水(W/O)型原油乳状液体系与原油乳状液加入破乳剂后的体系两者在表观黏度上的差别。分析了产生这些差别的原因,对其中出现的特殊现象给出了合理的解释。通过对比发现2种体系的黏度差值与适宜破乳温度存在一定的关系,并通过实验进一步验证了这种关系,为原油生产中确定适宜破乳温度提供了新途径。     

Demulsification of Emulision Liquid Membrane by Wetting Coalescence Materials

  Demulsification of emulsified water-in-oil droplets was worked out with the employment of wetting coalescence materials. Demulsification is carried out in conventional stirred-column and packed-column. Among the four kinds of natural fibers and two kinds of inorganic materials tested, natural fiber A, originated from wood shavings was found to give the best performance of demulsification. The demulsification efficiency can exceed 96.5% when demulsification conditions are optimized. The packed-column showed much better performance both in terms of demulsification efficiency and repeated use of the recovered oil phase for extracting cadmium in simulated wastewater. Operating variables governing the demulsification efficiency were investigated.     

乳化萃取中乳状液的重力沉降和搅拌破乳研究

乳化萃取是强化溶剂萃取的有效方法,可大大缩短反应时间、减小设备占地面积、提高萃取效率,但技术瓶颈是形成的乳状液破乳困难。采用了重力沉降和搅拌剪切法对乳化过程形成的油包水乳状液破乳,研究了2种方法的破乳机理、破乳率及破乳前后乳液微观粒径、显微镜图像的演变过程。结果表明：2种破乳方法结合可取得良好的破乳效果,破乳后两相间有明显的相界面,连续相内悬浮液滴数量急剧减少且液滴粒径显著变大,分布变窄。实验确定适宜的操作条件：搅拌速度为180 r/min、搅拌时间为5 min、静置时间为8 min,在此条件下破乳率可达到96%,临界液滴粒径为15 μm。     

Recovery of Nitrophenols from Aqueous Solutions by a Liquid Emulsion Membrane System

Abstract

The application of liquid emulsion membrane technology to the extraction of nitrophenols from aqueous solutions is discussed. The effects of various parameters such as hydrophilic lipophilic balance of the surfactants, speed of agitation, water volume fraction in the water-in-oil emulsion, treatment ratio, and the concentration of surfactant on the extraction of p-nitrophenol are studied, and a suitable formulation for a liquid emulsion membrane is developed. The same formulation was used to extract o-nitrophenol and 2,4-dinitrophenol, and the results are compared with those of p-nitrophenol. The swelling of the emulsion during extraction is minimized by the addition of cyclohexanone to the membrane phase. The demulsification of the emulsion phase after extraction is also carried out by a chemical demulsification technique. Acetone is used for demulsification.