一种油水分离用破乳滤材的制作方法

1.本实用新型属于油水分离滤材制备领域，具体涉及一种油水分离用破乳滤材。


背景技术：

2.随着工业的快速发展以及人民生活水平的不断提高，人类对于石油化工类产品的需求量越来越大，石油化工类产品的生产过程、石油开采和运输的过程以及使用过程中都会不可避免的产生大量的含油废水，由于这些废水的可生化性比较差，很难实现有效处理并达标排放，并且这些未经处理的含油废水直接进入自然水体，会对环境产生严重的污染，给生态和人类的健康及生存带来严重威胁。
3.常见含油废水的处理方法包括：重力分离法、离心分离法等、电化学法、絮凝法、气浮法、吸附法、活性污泥法、生物膜法等，这些传统的处理方法普遍存在着操作复杂、分离效率低、能耗高、难以处理含有表面活性剂和乳化油的废水、容易产生二次污染等缺点。近年来，随着膜分离技术的不断发展，将膜分离应用于油水分离领域得到了越来越多研究者的重视。相对于传统的油水分离方法，膜分离具有操作简单、分离效率高、能源利用率高、能够有效处理含有表面活性剂和乳化油的废水，且无需外加电场或化学药剂即可破乳等优点，被认为是一种更有前途的油水分离方法。
4.中国专利cn103073091b公开了一种用于薄油膜分离回收的油水分离装置，其包括箱体，箱体前部设有进口，后部设有出口，在箱体内的下部设有至少一层由阻流分离板和梳柱阵列组成的阻流装置；箱体上方密封连接一个自后向前、自左右向中间逐渐升高形成锥形结构的箱盖；在箱盖外壁上锥形结构的最高处竖向设有集油井，集油井与箱体的内部以及外部大气均相通，集油井内设有油位检测计，集油井的管壁上设有连接侧管，连接侧管上设有电磁阀；所述油水分离装置关于箱体的中心线呈左右对称结构。所述用于薄油膜分离回收的油水分离装置尤其适用于微米级薄油膜的油水分离及回收。
5.中国专利cn214087973u公开了一种新型油水分离pvdf膜装置。其要解决的是清洁不便和膜更换不便的技术问题。为了解决上述技术的问题，其提供了一种新型油水分离pvdf膜装置，以新型油水分离pvdf膜为核心，主要由过滤管、旋转机构和取出机构组成，通过使用旋转机构中的铰链和连接块，可以将第一弧形板转出来，并且将其向下垂下来，从而方便了过滤网的清洁和更换，继而减少了清洁的步骤；通过使用取出机构中的铁索和弹簧，可以方便拉出第二弧形板和放回第二弧形板，从而实现取出第二弧形板上的油水分离膜效果，继而方便了第二弧形板的更换。
6.然而，用膜进行含有表面活性剂的油水乳液的分离时，在长期连续运行的过程中，由于油滴的粘附、表面活性剂的吸附、表面浸润性/抗浸润性失效以及微纳结构被破坏等原因，会产生严重的膜污染问题。而膜污染会导致膜的通量快速降低、分离效率逐渐衰减，膜的寿命快速减少。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，以求实现对油水乳化废液进行处理，同时避免因为膜污染问题而导致的分离效率低下，进而实现强化破乳和油水分离的效果；为达到上述效果，本实用新型设计了一种油水分离用破乳滤材。
8.一种油水分离用破乳滤材，其包括支撑层、聚结层和分离层，所述聚结层和分离层在支撑层内交替组合分布；
9.所述聚结层包括聚结填充层和亲水亲油改性滤布；所述聚结填充层位于两块亲水亲油改性滤布之间；
10.所述聚结填充层的厚度为0.5～1.5mm；
11.所述分离层包括分离填充层和疏水亲油改性滤布；所述分离填充层位于两块疏水亲油改性滤布之间；
12.所述分离填充层的厚度为0.5～1.5mm。
13.优选地，所述聚结填充层包括亲水亲油改性玻璃微珠、活性氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管。
14.优选地，所述分离填充层包括疏水亲油改性玻璃微珠、缺位氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管。
15.优选地，所述亲水亲油改性玻璃微珠的直径为30～50um。
16.优选地，所述疏水亲油改性玻璃微珠的直径为30～50um。
17.优选地，所述亲水亲油改性滤布的过滤孔径为5～15um。
18.优选地，所述疏水亲油改性滤布的过滤孔径为5～15um。
19.优选地，所述聚结填充层与亲水亲油改性滤布之间还设置有pp熔喷无纺布；所述分离填充层与疏水亲油改性滤布之间还设置有pp熔喷无纺布。
20.优选地，聚结填充层和分离填充层中还添加有短纤维。
21.优选地，所述短纤维为碳纤维或其他合成纤维；所述短纤维的长度为0.2～0.5毫米，直径为5～10um。
22.本技术的优点和效果如下：
23.1、本技术使用的聚结层允许水滴进入进行聚结，在聚结层先捕获小水滴，然后结合形成较大的水滴，随后在分离层进行分离释放，可以实现油水分离的技术效果。
24.2、本技术采用聚结-分离单元的重复，具体为使用聚结层与分离层交替组合，实现了强化油水分离的效果。
25.3、本技术采用不同性质滤材，具体为亲水亲油改性玻璃微珠、疏水亲油改性玻璃微珠、活性氧化锰粉、缺位氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管，达到多级分离的目的；可以避免单层膜污染问题而导致的分离效率低下，达到确保装置稳定运作的技术效果。
26.4、本技术采用不同的形态滤材，包括短纤维和粉体的组合，以及相应的表面改性进一步强化破乳和油水分离的效果；通过特定的结构和制备方法，形成可以满足实际应用的滤材产品。
27.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
28.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
30.图1为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的多层结构；
31.图2为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的聚结层结构图；
32.图3为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的分离层结构图；
33.附图标记：1、支撑层；2、聚结层；3、分离层；4、亲水亲油改性滤布；5、聚结填充层；6、疏水亲油改性滤布；7、分离填充层。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
35.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
36.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
37.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
38.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
39.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵
盖非排他性的包含。
40.实施例1
41.本实施例主要介绍一种油水分离用破乳滤材的组成。具体图例请参考图1-3，图1为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的多层结构；图2为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的聚结层结构图；图3为本实用新型提供的一种油水分离用破乳滤材的分离层结构图。
42.一种油水分离用破乳滤材，其包括支撑层1、聚结层2和分离层3，所述聚结层2和分离层3在支撑层1内交替组合分布；
43.所述聚结层2包括聚结填充层5和亲水亲油改性滤布4；所述聚结填充层5位于两块亲水亲油改性滤布4之间；
44.所述聚结填充层5的厚度为0.5～1.5mm；
45.所述分离层3包括分离填充层7和疏水亲油改性滤布6；所述分离填充层7位于两块疏水亲油改性滤布6之间；
46.所述分离填充层7的厚度为0.5～1.5mm。
47.进一步的，所述聚结填充层5包括亲水亲油改性玻璃微珠、活性氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管；
48.所述亲水亲油改性玻璃微珠的重量比在60～90％之间，活性氧化锰粉的重量比在5～20％之间，氧化锰锌涂层改性的碳纳米管重量比在5～20％之间。
49.进一步的，所述分离填充层7包括疏水亲油改性玻璃微珠、缺位氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管；
50.所述疏水亲油改性玻璃微珠的重量比在80～90％之间，缺位氧化锰粉的重量比在5～10％之间，氧化锰锌涂层改性的碳纳米管重量比在5～10％之间。
51.进一步的，所述亲水亲油改性玻璃微珠的直径为30～50um。
52.进一步的，所述疏水亲油改性玻璃微珠的直径为30～50um。
53.进一步的，所述亲水亲油改性滤布4的过滤孔径为5～15um。
54.进一步的，所述疏水亲油改性滤布6的过滤孔径为5～15um。
55.进一步的，所述聚结填充层5与亲水亲油改性滤布4之间还设置有pp熔喷无纺布；所述分离填充层7与疏水亲油改性滤布6之间还设置有pp熔喷无纺布。
56.进一步的，聚结填充层5和分离填充层7中还添加有短纤维，所述短纤维与聚结填充层5或分离填充层7中其他材料的体积混合比为5：1～10：1。
57.进一步的，所述短纤维为碳纤维或其他合成纤维；所述短纤维的长度为0.2～0.5毫米，直径为5～10um。
58.本技术采用不同性质滤材，具体为亲水亲油改性玻璃微珠、疏水亲油改性玻璃微珠、活性氧化锰粉、缺位氧化锰粉和氧化锰锌涂层改性的碳纳米管；达到多级分离的目的，可以避免单层膜污染问题而导致的分离效率低下，达到确保装置稳定运作的技术效果。
59.本技术采用不同的形态滤材，包括短纤维和粉体的组合，以及相应的表面改性进一步强化破乳和油水分离的效果；通过特定的结构和制备方法，形成可以满足实际应用的滤材产品。
60.实施例2
61.基于上述实施例1，本实施例主要介绍一种油水分离用破乳滤材中使用的材料来源。
62.所述亲水亲油改性滤布4是指将常规高分子滤布经低温等离子体改性后制备的具有亲水亲油性质的改性滤布；所述滤布材质可以是涤纶、丙纶、聚酯等其他改性滤布。
63.所述疏水亲油改性滤布6是指将常规高分子滤布经低温等离子体改性后制备的具有疏水亲油性质的改性滤布；所述滤布材质可以是涤纶、丙纶、聚酯等其他改性滤布。
64.所述亲水亲油改性玻璃微珠是指将玻璃微珠经低温等离子体改性后制备的具有亲水亲油性质的玻璃微珠；所述的亲水亲油改性玻璃微珠的直径在30～50um之间。
65.所述疏水亲油改性玻璃微珠是指将玻璃微珠经低温等离子体改性后制备的具有疏水亲油性质的玻璃微珠；所述的疏水亲油改性玻璃微珠的直径在30～50um之间。
66.所述的活性氧化锰粉是指用碳酸锰为原料，通过热分解和氢还原法制备的微细高活性氧化锰粉体；其中活性氧化锰粉的粒径在30～50um之间。
67.所述活性锌锰氧化物涂层改性的碳纳米管是指利用cvd热沉积技术在碳纳米管表面沉积活性氧化锌锰涂层的复合材料；所述改性碳纳米管的长度50～100um，直径50～200nm之间。
68.本技术给予不同的玻璃微珠直径和活性氧化锰粉的粒径大小以及改性碳纳米管的规格，便于实际生产。
69.实施例3
70.基于上述实施例1-2，本实施例主要介绍一种油水分离用破乳滤材的在油化工含杂醇、油废水处理上的效果。
71.一种油水分离用破乳滤材包括5层；
72.第一层为亲水亲油改性涤纶滤布，过滤孔径为10um，克重100g；
73.第二层为聚结填充层5，其中亲水改性玻璃微珠的重量比为90％，活性氧化锰粉的重量比为5％，活性氧化锌锰涂层改性的碳纳米管重量比为5％；聚结填充层5的厚度为2mm；
74.第三层为疏水亲油改性涤纶滤布，过滤孔径为10um，克重100g；
75.第四层为分离填充层7，其中疏水亲油改性玻璃微珠的重量比为90％，活性氧化锰粉的重量比为5％，活性氧化锌锰涂层改性的碳纳米管重量比为5％；分离填充层7的厚度为2mm；
76.第五层为亲水亲油改性涤纶滤布，过滤孔径为10um，克重100g。
77.油化工含杂醇、油废水原液：cod》12000的油化工废水。
78.经过处理，其结果为一次过滤后，cod值达到1890；可以明确得出其过滤的比例能够达到85％。
79.从表1上明显可以得出本技术提供的滤材相对于国内滤材和美国pall公司提供的滤材来说，本技术提供的滤材在不同的环境下，其油水分离效果都处于领先地位。
80.实施例4
81.基于上述实施例1-2，本实施例主要介绍一种油水分离用破乳滤材的在大庆油田压裂采出水处理上的效果。
82.一种油水分离用破乳滤材包括7层；
83.第一层为亲水亲油改性涤纶滤布，过滤孔径为10um，克重100g；
84.第二层为亲水亲油改性pp熔喷布，过滤孔径为5um，克重40g；
85.第三层为聚结填充层5，其中亲水改性玻璃微珠的重量比为80％，活性氧化锰粉的重量比为10％，活性氧化锌锰涂层改性的碳纳米管重量比为10％；聚结填充层5的厚度为2mm；
86.第四层为疏水亲油改性pp熔喷布，过滤孔径为5um，克重40g；
87.第五层为分离填充层7，其中疏水亲油改性玻璃微珠的重量比为90％，活性氧化锰粉的重量比为5％，活性氧化锌锰涂层改性的碳纳米管重量比为5％；分离填充层7的厚度为2mm；
88.第六层为疏水亲油改性pp熔喷布，过滤孔径为5um，克重40g；
89.第七层为亲水亲油改性涤纶滤布，过滤孔径为10um，克重100g。
90.原液：大庆zbc3516平2第四段放喷液。
91.表1大庆油田压裂采出水处理前后对比
[0092][0093]
[0094]
从表2上明显可以得出本实用新型的滤材对于不同种类的样品均具有油水分离的破乳效果，进一步证明本技术的效果之好，可以用于工业生产。
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以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，其并非因此限制本实用新型的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本实用新型的保护范围内。