专利名称：一种采用多孔陶瓷的消泡方法
技术领域：
本发明属于化工生产、民用生产及生活技术领域，特别是各类溶液或流体溶液内
部产生气泡或表面产生大量泡沫需要消除的领域。
背景技术：
在化工生产及民用加工生产领域，如换热蒸发、聚合物制备、石油精炼、涂料油漆 生产和应用、制浆造纸、纺织印染、食品加工、医药医疗、制糖、发酵、电镀、选矿、家庭及工业 洗涤、水及废水处理等过程中，常常遇到不希望出现的泡沫问题，泡沫的存在给生产及加工 造成了巨大的影响，必须消除。 传统研究及生产实践表明，现有的物理消泡方法如静置法，减压法，升温法，机械 搅拌法，超声波法以及流体喷射法等由于物理方法消泡效率较低，而且工业上不易实现，故 采用极少。 而常规化学消泡方法如添加型号相反的表面活性剂；添加与稳泡剂起反应的物 质；添加使稳泡剂凝聚或沉淀的物质，改变PH值或加盐，利用共同离子作用和盐析作用、改 变稳泡剂的溶解度；添加不同类型的消泡剂。 前三种化学方法由于存在腐蚀及堵塞管道的问题，也很少应用，工业上常用的消 泡方法是利用消泡剂进行消泡。 化学消泡剂不管以何种方式破坏泡沫的稳定性，首先必须自发进入液膜内并在界 面上铺展、分散，才能改变液膜的界面性能，最终导致膜的破裂。由于生产中设计各种不同 种类溶液，所产生的泡沫种类及特性各异，对于不同的流体或溶液产生的泡沫，需要开发不 同种类的消泡剂。并且在有些生产及加工过程中，消泡剂的引入会影响产品的性能，同时大 量消泡剂的使用增加了生产成本。 综上所述，目前化工生产、民用生产及生活领域中，尚无具有普遍应用性的消泡技 术。
发明内容
本发明的目的是解决目前的技术问题，提供一种采用多孔陶瓷的消泡方法，物理 消泡，方法简单，效果佳，无二次污染。 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种采用多孔陶瓷的消泡方法，采
用经疏水处理，且孔径小于泡沫直径的多孔陶瓷，根据产生泡沫的方位及流体流动方向，选
择安放方式，使泡沫在流动、穿过多孔陶瓷的过程中被撕裂、破碎，最终实现消泡。
所述多孔陶瓷的安放方式有(l)溶液受热或反应较为剧烈，泡沫大量产生于溶
液上方，多孔陶瓷体安放于溶液上方泡沫流通管路；(2)溶液受热或反应较为缓和，泡沫产
生于溶液内部，多孔陶瓷安放于溶液通过的管道中；(3)溶液受热或反应极其剧烈，泡沫大
量产生、聚集于溶液上方，采用多层多孔陶瓷体安放于溶液上方泡沫流通管路，泡沫在多空陶瓷体孔道中不能被完全消除时，根据泡沫产生及消除量，多孔陶瓷体采用不同速率正向 或反向旋转。 所述陶瓷的安放方式，根据实际工况中泡沫的产生量及消除情况，采用双层或多 层多孔陶瓷叠加安放。 所述多孔陶瓷适用的有①高硅质硅酸盐材料多孔陶瓷以硬质瓷渣、耐酸陶瓷 渣及其他耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料制得；②铝硅酸盐材料多孔陶瓷以耐火粘土熟料、 烧矾土、硅线石和合成莫来石质颗粒为骨料制得；③静陶质材料多孔陶瓷以多种粘土熟 料颗粒与粘土等混合得到微孔陶瓷材料制得；④硅藻土质材料多孔陶瓷主要以精选硅藻 土为原料，加粘土烧结而成；⑤纯碳质材料多孔陶瓷以低灰分煤或石油沥青焦颗粒，或者 加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成；⑥刚玉和金刚砂材料多孔陶瓷以不同型号的电 熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料；⑦堇青石、钛酸铝材料多孔陶瓷；或者⑧其他工业废料、尾矿 以及石英玻璃或者普通玻璃构成的材料多孔陶瓷。
所述多孔陶瓷的表面疏水化采用下述处理方式(l)根据多孔陶瓷的种类及成
分，选取不同硅烷类疏水剂进行表面化疏水化处理；(2)人工制造多孔陶瓷超疏水表面
(3)通过水热法进行表面疏水化处理；(4)纳米二氧化硅法进行表面疏水化处理。 所述(2)人工制造多孔陶瓷疏水表面是采用低表面能物质修饰多孔陶瓷粗糙表面。 所述(4)纳米二氧化硅法进行表面疏水化处理，是将纳米二氧化硅通过偶联剂如 乙酰乙酸铝等作用下分散于乙醇溶剂中，分散液离心旋涂在多孔陶瓷表面上经高温煅烧得 到疏水表面，再经表面修饰剂如全氟辛烷基二甲氧基硅烷等表面修饰可得到多孔陶瓷超疏 水表面。 本发明采用经疏水处理的多孔陶瓷进行消泡，泡沫在流动、穿过多孔陶瓷过程中 被撕裂、破碎，最终实现消泡。本发明根据产生的泡沫的产生量、产生速率、特性及泡沫大 小，可选用不同孔隙之间关系或不同孔径的多孔陶瓷；根据产生泡沫的方位及流体流动方 向，可选择多孔陶瓷体安放于溶液上方泡沫流通管路、多层多孔陶瓷体安放于溶液上方泡 沫流通管路，多孔陶瓷体采用不同速率正向或反向旋转，陶瓷体兼间距根据泡沫大小可调、 多孔陶瓷安放于溶液内部，使溶液通过填充多孔陶瓷的管道。采用本发明消泡方式，不仅可 以完全实现泡沫在穿过多孔陶瓷的孔道时被撕裂、破碎，而且陶瓷本身无污染，不会造成二 次污染，符合环保要求，而且操作方便简单，运行安全。本发明成本低廉，对于生产及生活中 的有消泡需求的领域具有普遍适用性。
图1是气泡大量产生于溶液上方的多孔陶瓷安装方式示意图。
图2是气泡大量产生于溶液内容的多孔陶瓷安装方式示意图。
图3是多层多孔陶瓷旋转安装方式示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实 施例。
实施例1
溶液受热或反应较为剧烈，泡沫大量产生于溶液上方，如列管换热器中溶液蒸发过程 所产生的大量泡沫，采用经疏水处理，且孔径小于泡沫直径的多孔陶瓷，将多孔陶瓷1安放 于溶液3上方泡沫流通管路中，如图1所示，在泡沫2不断产生、上升过程中，通过多孔陶 瓷，使泡沫撕裂、破碎。 其中采用的多孔陶瓷根据产生的泡沫的特性及泡沫大小，可选用不同孔隙之间关 系或不同孔径多孔陶瓷，孔径小于泡沫直径；根据溶液特性，如酸碱性、腐蚀性等，可选择不 同材质多孔陶瓷，本例中适用的多孔陶瓷有①高硅质硅酸盐材料多孔陶瓷要以硬质瓷渣、 耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料，具有耐水性和耐酸性，使用温度达700°C ; ②铝硅酸盐材料多孔陶瓷以耐火粘土熟料、烧矾土、硅线石和合成莫来石质颗粒为骨料， 具有耐酸性和耐弱酸性，使用温度达IOO(TC以上；③静陶质材料多孔组成接近第一种材 料，以多种粘土熟料颗粒与粘土等混合得到微孔陶瓷材料。 多孔陶瓷的表面疏水化处理可以采用硅烷类疏水剂进行表面化疏水化处理，得粗
糙表面多孔陶瓷。
实施例2
溶液受热或反应较为缓和，泡沫2产生于溶液3内部，如选矿、水及废水处理等过程中 溶液内部产生，或者外加的过于稳定需要消除的气泡，这类气泡不会大量溢出液面，但存在 于溶液中会影响溶液的稳定性，降低处理效果。采用经疏水处理，且孔径小于泡沫直径的多 孔陶瓷，将多孔陶瓷1安装在溶液3内部，如图2所示，使溶液通过填充多孔陶瓷的管道，溶 液中气泡在穿过多孔陶瓷的孔道时撕裂、破碎，最终实现消泡。 其中采用的多孔陶瓷根据产生的泡沫的特性及泡沫大小，可选用不同孔隙之间关 系或不同孔径多孔陶瓷，孔径小于泡沫直径；根据溶液特性，如酸碱性、腐蚀性等，可选择不 同材质多孔陶瓷，本例中适用的多孔陶瓷有④硅藻土质材料主要以精选硅藻土为原料，加 粘土烧结而成，用于精滤水和酸性介质；⑤纯碳质材料以低灰分煤或石油沥青焦颗粒，或 者加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成，用于耐水、冷热强酸、冷热强碱介质以及空气消 毒、过滤等；⑥刚玉和金刚砂材料以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料，具有耐强 酸、耐高温特性，耐温可达1600°C。
本例中多孔陶瓷表面疏水化处理采用纳米二氧化硅法将纳米二氧化硅通过偶联 剂如乙酰乙酸铝等作用下分散于乙醇溶剂中，分散液离心旋涂在多孔陶瓷表面上经高温煅 烧得到疏水表面，再经表面修饰剂如全氟辛烷基二甲氧基硅烷等表面修饰可得到多孔陶瓷 超疏水表面。
实施例3
溶液受热或反应极其剧烈，泡沫大量产生、聚集于溶液上方，如具有一定粘性溶液蒸发 过程(如废水蒸发、原油高温高压脱水等)中所产生的大量泡沫，采用经疏水处理，且孔径小 于泡沫直径的多孔陶瓷，将多孔陶瓷1多层安放于溶液3上方泡沫流通管路，对于泡沫2在 多空陶瓷体孔道中不能被完全消除的工况，根据生产中泡沫产生及消除量，多孔陶瓷体采 用不同速率正向或反向旋转，如图3所示，陶瓷体兼间距根据泡沫大小可调，多孔陶瓷孔道 中未被完全破裂的泡沫进入陶瓷体中间缝隙时，在上下陶瓷体的旋转、挤压所产生的剪切 力作用下可被完全破碎。
本发明根据实际工况中泡沫的产生量及消除情况可采用双层或三层以上的多层 多孔陶瓷叠加处理。 其中采用的多孔陶瓷根据产生的泡沫的特性及泡沫大小，可选用不同孔隙之间关 系或不同孔径多孔陶瓷，孔径小于泡沫直径；根据溶液特性，如酸碱性、腐蚀性等，可选择不 同材质多孔陶瓷，本例中适用的多孔陶瓷有④硅藻土质材料主要以精选硅藻土为原料，加 粘土烧结而成，用于精滤水和酸性介质；⑤纯碳质材料以低灰分煤或石油沥青焦颗粒，或 者加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成，用于耐水、冷热强酸、冷热强碱介质以及空气消 毒、过滤等；⑥刚玉和金刚砂材料以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料，具有耐强 酸、耐高温特性，耐温可达1600°C ;⑦堇青石、钛酸铝材料因其热膨胀系数小，广泛用于热 冲击的环境；⑧其他工业废料、尾矿以及石英玻璃或者普通玻璃构成的材料则视原料组成 不同而应用于不同领域。
本例中多孔陶瓷的表面疏水化处理采用人工制造多孔陶瓷超疏水表面采用低表 面能物质修饰多孔陶瓷粗糙表面。或者通过水热法使得纳米粒子在多孔陶瓷表面有序生长 或重排从而得到粗糙的疏水表面。
权利要求
一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是采用经疏水处理，且孔径小于泡沫直径的多孔陶瓷，根据产生泡沫的方位及流体流动方向，选择安放方式，使泡沫在流动、穿过多孔陶瓷的过程中被撕裂、破碎，最终实现消泡。
2. 根据权利要求1所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是多孔陶瓷的安放 方式有(l)溶液受热或反应较为剧烈，泡沫大量产生于溶液上方，多孔陶瓷体安放于溶液 上方泡沫流通管路；(2)溶液受热或反应较为缓和，泡沫产生于溶液内部，多孔陶瓷安放于 溶液通过的管道中；(3)溶液受热或反应极其剧烈，泡沫大量产生、聚集于溶液上方，采用 多层多孔陶瓷体安放于溶液上方泡沫流通管路，泡沫在多空陶瓷体孔道中不能被完全消除 时，根据泡沫产生及消除量，多孔陶瓷体采用不同速率正向或反向旋转。
3. 根据权利要求l所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是陶瓷的安放方式， 根据实际工况中泡沫的产生量及消除情况，采用双层或多层多孔陶瓷叠加安放。
4. 根据权利要求l-3任一所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是所述多孔 陶瓷适用的有①高硅质硅酸盐材料多孔陶瓷以硬质瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合 成陶瓷颗粒为骨料制得；②铝硅酸盐材料多孔陶瓷以耐火粘土熟料、烧矾土、硅线石和合 成莫来石质颗粒为骨料制得；③静陶质材料多孔陶瓷以多种粘土熟料颗粒与粘土等混合 得到微孔陶瓷材料制得；④硅藻土质材料多孔陶瓷主要以精选硅藻土为原料，加粘土烧 结而成；⑤纯碳质材料多孔陶瓷以低灰分煤或石油沥青焦颗粒，或者加入部分石墨，用稀 焦油粘结烧制而成；⑥刚玉和金刚砂材料多孔陶瓷以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒 为骨料；⑦堇青石、钛酸铝材料多孔陶瓷；或者⑧其他工业废料、尾矿以及石英玻璃或者普 通玻璃构成的材料多孔陶瓷。
5. 根据权利要求l-3任一所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是所述多孔 陶瓷的表面疏水化采用下述处理方式(l)根据多孔陶瓷的种类及成分，选取不同硅烷类 疏水剂进行表面化疏水化处理；(2)人工制造多孔陶瓷超疏水表面(3)通过水热法进行表 面疏水化处理；(4)纳米二氧化硅法进行表面疏水化处理。
6. 根据权利要求5所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是所述(2)人工制造 多孔陶瓷疏水表面是采用低表面能物质修饰多孔陶瓷粗糙表面。
7. 根据权利要求5所述的一种采用多孔陶瓷的消泡方法，其特征是所述(4)纳米二氧 化硅法进行表面疏水化处理，是将纳米二氧化硅通过偶联剂如乙酰乙酸铝等作用下分散于 乙醇溶剂中，分散液离心旋涂在多孔陶瓷表面上经高温煅烧得到疏水表面，再经表面修饰 剂如全氟辛烷基二甲氧基硅烷等表面修饰可得到多孔陶瓷超疏水表面。
全文摘要
本发明属于化工生产、民用生产及生活技术领域。一种采用多孔陶瓷的消泡方法，采用经疏水处理，且孔径小于泡沫直径的多孔陶瓷，根据产生泡沫的方位及流体流动方向，选择安放方式，使泡沫在流动、穿过多孔陶瓷的过程中被撕裂、破碎，最终实现消泡。本发明采用这种消泡方式，可完全实现泡沫在穿过多孔陶瓷的孔道时被撕裂、破碎，最终实现消泡。该技术可对于生产及生活中的有消泡需求的领域具有普遍适用性，且安全、环保、成本低廉、操作方便简单。
文档编号B01D19/02GK101791494SQ20101015289
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者李爱民, 毛燎原, 邹德军, 高宁博 申请人:大连理工大学;大连绿诺环境工程科技有限公司