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电破乳技术的实验探讨
浏览次数:239发布时间:2019-01-10 15:38:55 文章来源:
破乳是乳状液膜分离技术中很重要的一个环节, 提取后的乳状液膜通过破乳可以回收内水相, 并对膜相返回制乳, 实现循环使用.膜相的循环使用直接影响液膜分离技术工业应用的可行性, 破乳是阻碍乳状液膜技术工业化应用的关键技术之一.电破乳技术是使乳状液滴在电场中被极化, 产生电聚结力, 以克服乳状液滴之间的排斥力作用, 使液滴产生絮凝、聚结、凝并, 进而油水分离实现破乳.

1 旋流、脉冲高压静电破乳技术与脉冲高压静电破乳技术的作用机理

1.1 旋流、脉冲高压静电破乳技术的作用机理:旋流、脉冲静电高压破乳技术的基本原理是使处于高压静电场中的乳状液产生旋流运动, 在离心力、静电力和重力的综合作用下进行破乳, 实现油水分离.乳状液从切向进料口进入旋流高压静电器后, 受器壁的约束而产生旋转运动, 在静电力和离心力的作用下膜相破裂, 内水相微液滴聚结成较大的液滴.由于水滴和油相在破乳器中作旋转运动, 前者密度大于后者密度, 水滴借助这一运动产生的惯性离心力向器壁运动, 同时油相改变运动方向, 产生向心的径向运动, 水相和油相在径向得以分离.在重力作用下, 水相沉降到破乳器的底部排出, 获得内水相, 而密度比水相小的油相就从破乳器的上部排出, 得到油相, 达到油水分离目的.

1.2 脉冲高压静电破乳技术的作用机理:脉冲高压静电破乳技术的基本原理是乳状液滴在电场作用下完全被极化, 形成链而后聚结, 各大液滴靠重力沉降至油水界面, 凝并进入水相, 在脉冲电场的作用下, 乳状液中的水滴由于极化作用而变形, 并沿电场方向排列成链.当脉冲截止时, 液滴间的偶极力消失, 变形液滴将逐渐恢复而使水链消散.脉冲电场条件的选择主要以水链形成和消散的时间为依据, 通常脉宽不应超过水链形成时间, 而脉冲间隔不少于水链消散时间.利用脉冲电场使乳液获得瞬间高压而破乳, 能及时促使水链消散而避免能量的损失, 这是脉冲电破乳的关键.

2 实验测定

2.1 主要仪器设备和化学试剂

2.1.1 主要仪器设备:主要仪器设备有:高速搅拌制乳器, 电动搅拌机, 电流调节装置, 脉冲高压静电破乳器, 旋流、脉冲高压静电破乳器.

2.1.2主要化学试剂:(1)Lix984N :为5 -壬基水杨醛与2 -羟基5 -壬基乙酰苯(1∶1)的混合物;(2)L113A :兰州炼油厂生产, 聚单丁二酰亚胺; (3)磺化煤油; (4)其它:化学纯H2SO4 , 化学纯CuSO4 ·5H2O . 破乳实验采用Lix984N -L113A -煤油-H2SO4 乳状液膜体系来进行, 内水相采用10 %H2SO4 (体积比), 制乳转速3 000 r min , 制乳时间20 min , 外水相Cu2 +浓度为100 mg L, pH 为5 , Lix984N∶煤油=0.03 , 油内比Roi=1∶1 , 乳水比R ew=1∶4 , 提取时间10 min , 提取转速为300 r min .提取后, 乳状液置入破乳器中进行破乳.实验中, 乳状液在7 kV 脉冲高压静电条件下破乳6 min , 视其破乳率为最终破乳率,旋流、脉冲高压静电破乳的电压及破乳时间同.

2.2 旋流、脉冲高压静电破乳实验

2.2.1 表面活性剂浓度对旋流、脉冲高压静电破乳率的影响:考察表面活性剂对旋流、脉冲高压静电破乳率的影响, 实验的其它条件为:电场频率50 Hz ..


2.2.2 电场频率对旋流、脉冲高压静电破乳率的影响:考察电场频率对旋流、脉冲高压静电破乳率的影响, 实验的其它条件为:L113A∶煤油=0.03 .


2.3 脉冲高压静电破乳实验

2.3.1 表面活性剂浓度对脉冲高压静电破乳率的影响:考察表面活性剂对脉冲高压静电破乳率的影响, 实验的其它条件为:电场频率50 Hz .


表面活性剂分子在表面单分子层紧密排列时, 每个分子所占的表面积越大、分子偶极矩越高的大分子表面活性剂所制得的乳状液越稳定.表面活性剂的作用是降低油水之间的界面张力, 以形成稳定的乳状液膜及具有一定强度的保护膜, 所以表面活性剂的浓度增加, 乳状液的粘度也增加, 粘度越大, 破乳率越小.增加表面活性剂的含量脉冲高压静电破乳效率随之降低, 当表面活性剂浓度达到3 %时, 脉冲高压静电破乳效率显著下降, 原因可能是由于表面活性剂含量的提高使乳状液的粘度增大, 乳状液稳定性增加,导致破乳效率下降.


2.3.2电场频率对脉冲高压静电破乳率的影响:考察电场频率对脉冲高压静电破乳率的影响, 实验的其它条件为:L113A∶煤油=0.03 .




当电场的频率增加时, 破乳率先增加, 而后再下降, 原因可能是由于频率增加使得液滴振荡的次数增加, 加速液滴电聚结的速度, 促进液滴的凝聚破乳.但当频率太高时, 破乳率反而下降, 这说明在破乳过程中存在一个适宜的破乳频率.

3 结论

从破乳试验结果可知, 旋流、脉冲高压静电破乳比脉冲高压静电破乳的效果要好, 这是因为在旋流、脉冲高压静电破乳器中, 由于静电力、离心力和重力等综合力场的作用, 加速了乳状液滴在破乳器中的破裂和油水分离的速度, 从而提高破乳效率.

基于膜分离技术破乳试验可以知道,这一技术是可以提高破乳率的。并且有望推广。