乳化油水聚结分离数值模拟研究进展

油水混合物普遍存在于各类工业过程和日常生活中,其高效分离是化工分离领域研究的重要方向。本文首先阐述和分析了油水混合物的类型、分类依据、油水分离方法、聚结分离原理及其影响因素,然后归纳和分析了聚结分离的数值模拟方法及其常见模型优缺点和适用情况,最后基于乳化油水体系的稳定性和机理的复杂性,展望了乳化油水聚结分离技术的研究方向和发展趋势。     

聚结分离技术在油水分离中的应用

对聚结分离技术在处理油水混合物方面的研究应用进行了综述,分析了聚结分离的基本过程和影响聚结分离效率的因素。阐述了分散相液滴在聚结分离技术中接近过程、粘附过程和释放过程的基本原理;分析了聚结纤维尺寸、表面性能和液体流速等因素对聚结分离效率的影响。最后总结了目前聚结分离技术存在的问题,并指出了未来研究和发展方向。     

液液聚结分离器原理及石油化工中的应用

对非均相液-液两相的聚结分离机理,以纤维类介质为例,将聚结过程分为液滴捕集、液滴聚结和液滴沉降,同时也对影响聚结分离的因素进行了阐述.在此基础之上,介绍了目前在石油化工行业中应用比较广泛的高效的液-液两相分离设备:单级聚结器和二级聚结分离器,重点论述滤芯式聚结分离设备.为在石油化工领域中液-液分离提供指导和借鉴作用,为实现经济、有效的分离操作提供理论和实践支持.最后指出液-液两相聚结分离技术及设备的发展方向.     

高效复合聚结板式油水分离器数学模型

通过对油水分离过程中油滴在聚结板间浮升和在聚结板表面聚结的过程机理的研究,建立了关于聚结板式油水分离器的油水分离过程数学模型,求得分散相液滴分离所需的时间。该模型充分考虑了油水两相的物性以及两相分层流动对分离过程的影响。     

液—液两相聚结分离原理及实际应用

对非均相液—液两相的聚结分离机理进行了阐述,以纤维类聚结介质为例,将聚结过程分为液滴捕集、液滴聚结和液滴沉降三个阶段。在聚结原理基础之上,对液—液聚结分离用的聚结材料进行分类,在此基础之上,详细介绍了目前应用比较广泛的液—液两相分离设备。最后指出液—液两相聚结分离技术及设备的发展方向。     

含聚结构件油水分离器性能研究

由沉降和聚结机理可知选取适当的聚结构件可增加油水乳状液的粒径,加快沉降速度,从而提高分离器性能.今设计了一种含聚结构件的分离器,在长为1800 mm,内径为384 mm的重力式分离器内安装入口构件和聚结板,通过测量不同流速和工况条件下四种聚结板对油水乳状液的粒径质量分离效率,研究分离器性能.结果表明,倒T型入口构件可有效减少分离器流场中的回流和二次涡流,还引入了重力消能和水洗作用.聚结板可显著提高油水分离效率,在流量较大的时候,聚结板分离效果下降,出现对粒径选择性的单一分离作用.聚结板的结构和材质对液滴的聚结沉降影响很大,应根据工况和处理条件进行合理选择.     

复合聚丙烯板在油水分离中的应用

采用化学改性处理的方法，使聚丙烯表面覆盖一层氧化薄膜，从而改善聚丙烯的亲水性。基于聚丙烯本身良好的亲油性，开发出两表面分别具有良好亲油、亲水性能的复合型聚丙烯板。这种复合型聚丙烯板应用于聚结板式油水分离器，迎合了油水分离机理，强化了油水分离过程。实验结果表明，复合聚丙烯聚结板使油水分离器的分离效率提高了25％，分离器的处理能力提高了40％。     

油水重力分离原理及聚结破乳机理初探

对油水重力分离的基本原理进行了阐述,并对油水乳状液聚结破乳机理进行了探讨。分析表明,从浅池原理和聚结原理入手,可对分离器的结构和聚结板的材料进行优化,以提高其流动特性以及分离性能;若有效地分离油水两相,必须施加外力场,使得坚固的界面膜削弱并破坏,促进其聚结破乳;应根据聚结破乳发生的条件对分离器的结构进行优化,以保证其具有优良的水力特性。     

新型复合聚结板式油水分离器

通过对聚结板式油水分离器传质过程机理的研究 ,开发出能够强化油水分离过程的新型高效复合聚结板。复合聚结板的两表面分别具有良好的亲水和亲油性能 ,从而使聚结板式油水分离器的分离效率提高 2 5 % ,处理能力增加 4 0 %。     

高效复合聚结板式油水分离器的开发

通过对聚结板式油水分离器传质过程机理的研究,开发出能够强化油水分离过程的新型高效复合聚结板。复合聚结板的两表面分别具有良好的亲水和亲油性能,迎合了油水分离过程要求,从而使聚结板式油水分离器的分离效率提高25%,处理能力增加40%。文中还对复合聚结板式油水分离器的主要结构参数和操作参数进行了优化,为工程设计提供可靠的理论依据。     

玻璃纤维聚结器脱除油中乳化水

随着油水分离技术的进步及新材料的开发,聚结法脱除油中乳化水的技术得以实现。本文采用亲水性玻璃纤维作为聚结元件,脱除白油中的乳化水（d₉₅=10μm）。通过实验考察聚结器中进料的表观流速（5~30m/h）、油品初始含水量（500~4000μL/L）、聚结器床层厚度（100~400mm）和玻璃纤维的孔隙率（0.80~0.95）对聚结分离效率的影响,并应用响应面法对各变量之间的协同效应进行分析,确定最佳操作条件,分析该条件下的粒级分离效率。实验结果显示,当表观流速为14m/h、初始含水量为1278μL/L、床层厚度为275mm和孔隙率为0.85时,分离效率最高,为95.18%。结果与响应面预测值（95.02%）相比,相对误差仅为0.17%,表明回归模型的可靠性高和实验的重现性较好。进出口粒径的分析表明聚结器的分离效果随水滴粒径的增加而提高,有效分离粒径>5μm。本文研究结果对采用玻璃纤维为聚结元件,分离密度差较大的成品油中乳化水的聚结器选型及操作参数设计具有实际应用价值。     

超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。     

基于润湿性梯度设计的单向导水/油多孔材料研究进展

近年来,具有独特的自发性液体运动的单向导水/油材料已成为研究热点。单向导水/油多孔材料是一种可用于雾水收集、油水分离、微流体传输以及功能织物等各种领域的新型材料。与普通的均匀润湿性多孔材料相比,具有单向液体传输特性的三维多孔材料通过表面和厚度方向的润湿性梯度精确设计,可以提供驱动力,促进液体的定向输送,提高液体传输效率,且能减少能源消耗。本文主要从化学梯度的调控、粗糙度梯度的构造、孔径梯度的设计这三种思路出发,按八种不同制备方法详细介绍了基于润湿性梯度的单向导水/油多孔材料的制备、输送液体的类型以及单向传输特性,同时概述了单向导水/油多孔材料在吸湿排汗纺织品、雾收集、油水分离等方面的实际应用,并提出了单向导水/油多孔材料在设计和使用方面所面临的挑战和未来发展前景。     

特殊润湿性油水分离材料的研究进展

频繁发生的溢油事故使得生态环境受到严重的危害,特殊润湿性材料因具有对油水两相润湿性不同的特点被广泛应用于油水分离领域,具有高效的分离效果.对特殊润湿性油水分离材料的制备方法进行了简单介绍.根据除油方式的不同将其分为过滤型、吸附型及可选择性分离的智能型材料,并详细介绍了过滤型材料的各种基材包括金属网、纺织物、聚合物膜等,...     

油水分离膜表面结构可控合成及性能研究

石油开采过程中会产生大量的油水混合物,每天生产生活中也会产生大量含油废水,如何处理这些油水混合物,是环境保护和可持续发展的重大需求。针对含油量较高的油水混合物,本工作制备了疏水-超亲油分离膜。以机械性能较好的泡沫镍为过滤基体,采用电沉积方法,在泡沫镍表面沉积铜颗粒,构筑亲油疏水表面。研究了沉积电位和沉积时间对表面结构的影响,并测试了分离膜表面结构、表面粗糙度及水滴在膜表面的接触角,并对所制备的分离膜进行油水分离性能测试和多次循环的稳定性测试。结果表明,所制备的分离膜具有良好的循环分离性能,对于油水混合物循环十次后分离效率仍在90%以上。本研究为高效油水分离膜材料开发提供了新思路,并拓展了电化学表面改性的应用领域。     

超亲水天然多酚改性膜的制备及其油水分离性能

为研发绿色环保、制备工艺简单的油水分离材料，以单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)为改性剂，聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，通过简单浸渍法，制备了超亲水复合膜(TAPE膜)。采用SEM、AFM、FTIR、XPS和接触角测定仪对TAPE膜进行了表征和分析，并考察了TAPE膜的油水分离性能、耐磨性能和稳定性。结果表明，TAPE膜具有多孔微纳米粗糙结构，当TA含量为蒸馏水质量的1.75%时，该膜的水接触角和水下油接触角分别为0°和156°，表现出超亲水性和水下超疏油性。在0.09 MPa工作压力下，TAPE膜分离水包油乳液的膜通量为1146.4 L/(m²·h)，是原始PVDF膜的30倍，该膜对油水混合液和水包油乳液的分离效率均可达99.9%。此外，TAPE膜具有良好的稳定性，膜表面经砂纸(320目)磨损(100 g载重)25次后水接触角仍高达152°。     

三维超浸润多孔材料在油水分离中的研究进展

受自然界超浸润现象的启发,三维超浸润多孔材料因其具有独特的油水分离优势受到科研工作者的广泛关注。本文首先分析了三维超浸润多孔油水分离材料的表面浸润性基础模型,包括Young模型、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型;随后指出设计三维超浸润多孔材料的关键是调控材料的表面能和纳微结构,总结了三维超浸润多孔材料存在的独特优势,包括空隙率高、密度小、质地轻、比表面积大等特性;揭示了常见的三维超浸润多孔材料的油水分离原理,包括表面介质或基团对油滴/水滴的吸附效应以及不同亲疏性的选择效应。基于此,概括了不同种类三维超浸润多孔材料在油水分离领域中的研究进展,包括三维超浸润多孔海绵、三维超浸润多孔泡沫、三维超浸润多孔气凝胶,并针对不同类型三维超浸润多孔材料在油水分离过程中存在的独特优势和缺陷进行了总结,指出三维超浸润多孔材料在实际应用中存在的问题和挑战,并对研究出机械性能稳定、回弹性好、具备持久分离效果的三维超浸润多孔材料进行了展望。     

仿鱼鳞PDA纳米片复合滤膜的制备及油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为原料、Mg(OH)₂为模板剂，采用液相沉积法原位包覆Mg(OH)₂纳米片制备了PDA纳米片，再以疏水棉布为基底，PDA纳米片为覆盖层制备了PDA纳米片复合滤膜(简称复合滤膜)。通过SEM、TEM、BET、FTIR、XPS、XRD和接触角测量仪对复合滤膜进行了结构表征，同时测定了复合滤膜对油水混合物和乳化油的分离性能、循环使用性能和抗污染性能。结果表明，PDA纳米片的引入显著地增加了复合滤膜的表面粗糙度，在自重作用下复合滤膜对油水混合物和乳化油(均以环己烷为油相)的渗透通量分别为2866.24和1015.13 L/(m²·h)，分离效率达99.5%，且复合滤膜在重复使用10次后，其对乳化油的渗透通量为798.11 L/(m²·h)，分离效率达98.1%。此外，PDA纳米片还具有普适性，能覆盖在不同基底上进行乳化油分离，具有良好的应用前景。     

鳞片状BiVO4不锈钢网涂层的制备及其在油水分离中的应用

随着石油泄漏事故的频繁发生和工业含油废水的大量排放,现代化工油水分离问题日益突出。具有特殊润湿性的材料可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文以不锈钢网为基底,通过液相法可控制备得到具有不同尺寸、排列的BiVO₄纳米片涂层。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪对其表面形貌与润湿性能进行表征,研究BiVO₄纳米片尺寸和排列对水下疏油性能的影响。结果表明当不锈钢网表面均匀生长着鳞片状BiVO₄,且这些纳米片随机放射排列时,涂层水下油接触角达到了165.1°,倾斜角仅为2.0°,具有水下超疏油性质。将该涂层用于油水混合物的分离,分离效率均在95.0%以上且分离通量最大可达1.4×10⁴L/(m²·h),在油水分离领域展现出巨大的应用潜力。     

疏水亲油分离膜的润湿性研究进展

疏水亲油分离膜通过透过油相、截留水相而实现油水分离过程,它具有绿色、高效、易于工业放大等特点,在环境保护、水处理、有机液体分离与回收等领域具有广阔的应用前景,已成为膜科学与技术领域的研发热点。本文回顾了润湿方程的发展历史,介绍了表面润湿性和孔径的协同作用对膜分离过程的影响,讨论了疏水亲油分离膜的设计策略,包括在低表面能材料的表面构建粗糙或微纳米结构和使用低表面能材料对粗糙表面进行疏水改性。最后,对疏水亲油分离膜的发展趋势进行了展望,今后需进一步完善表面浸润理论,开发易于工业生产的制膜方法,探究疏水亲油分离膜对复杂油水混合物（如高黏度、多组分）的分离效果。