小型船用油水分离器的创新设计与实现

我国船用油水分离器大多采用离心、重力、过滤分离技术,体积大、分离效率较低,尤其对含有乳化油成分的污水分离无法满足MEPC.107(49)决议以及新国标规定的环保要求。为此进行创新设计,通过综合采用波纹板聚结分离、多孔介质分离和超滤分离的组合分离技术,设计出一种体积小、自动化程度高、适合小型船用油水分离设备。目前,该设备已投入批量生产。     

用于油水分离的超疏水氧化锌海绵的制备及其性能

针对目前油水分离材料制备工艺复杂、成本较高或性能较差的问题,利用简单的溶剂热法将纳米氧化锌涂覆在商用聚氨酯海绵的表面,随后用十六烷基三甲氧基硅烷进行改性,成功制备了具有优异的油水分离特性的超疏水超亲油聚氨酯海绵。结果表明,该油水分离材料与水的接触角可高达160°,而油滴可在2 s内被完全吸收,且对各类油品都具有较高的吸油能力,均可达自身重量25倍左右。通过对油水分离后收集的油分进行FTIR检测分析发现所制备的油水分离材料具有优异的油水分离性能。制备的油水分离材料的涂层与海绵之间具有较强的粘附力,在丙酮溶液中超声振荡9 h之后仍保持良好的超疏水特性。另外,制备的超疏水超亲油聚氨酯海绵具备较好的耐酸碱腐蚀性能和重复利用性能,在重复吸油-脱油过程200次以后仍能保持超疏水超亲油特性。     

纤维素及其组成物基超浸润材料在油水分离中的研究进展

随着工业的快速发展和人们对能源需求的不断增加，在民用、产业用、特种领域用相关生产制造过程中不可避免的产生大量环境污染问题。为有效解决原油泄漏等引起的生态环境问题，同时弥补常规油水分离材料易带来二次污染的不足，研究制备性能优良、可降解的绿色超浸润材料以实现油水混合物的有效分离成为当前专家学者关注的焦点。概述了超浸润油水分离材料的优势，包括成本低廉、分离高效、操作简便等。同时归纳了常规超浸润油水分离材料存在的问题，即此类材料在应用后无法实现循环利用或自然降解，一般被焚烧或直接丢弃，极易造成二次污染且危害环境。在此基础上，重点综述了近年来纤维素及其组成物基超浸润油水分离材料，根据不同的分离原理将此类材料分为4类:超亲水/水下超疏油型、超疏水/超亲油型、超双亲型以及响应式亲疏水切换型。针对以上不同类型的纤维素及其组成物基超浸润油水分离材料，分别概括其制备路径、反应途径以及油水分离应用研究现状与进展趋势，深入阐释其设计思路、成形原理、制备方法以及油水分离作用机制，进而对纤维素及其组成物基超浸润材料在油水分离中面临的机遇与挑战进行了展望。     

超浸润不锈钢纤维毡制备及其乳化油/水分离性能

目的在不锈钢纤维毡表面进行超浸润性微纳结构的构建,减小纤维毡孔径并提升其耐污染性,实现乳化油的高效分离。方法先采用双阳极电化学沉积法,在不锈钢纤维丝表面沉积微米级铜颗粒,再采用双阴极电化学氧化法,将铜颗粒氧化为具有微纳结构的Cu(OH)_2纳米针。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测量仪、油水分离测试、紫外可见分光光度计等手段,对样品的微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离性能等进行了表征。结果经微纳米结构构建后,不锈钢纤维毡表面的浸润性由疏水(135°)变为超亲水(≈0°)/水下超疏油(161°),水包油乳液的分离效率可达99%,循环分离8次后,分离效率依然在99%以上,分离后滤液的透光率在98%以上,水包油中的油滴被有效去除。结论通过电沉积-电化学氧化法可在不锈钢毡纤维表面构建多孔微纳复合结构,该表面具有优异的超亲水/水下超疏油性能,可对水包油乳化油进行高效分离,且循环分离多次后未见明显衰减,显示出良好的耐污染性。     

超亲水及水下超疏油铜网的制备及其油水分离性能的研究

目的通过简单的溶液浸泡法制备油水分离铜网。方法经氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡,制备超亲水及水下超疏油表面。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析基底表面形貌及成分,利用接触角测量仪测量其润湿性能。结果铜网表面生成了微米结构的氢氧化铜,空气中水滴在其表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达159°,使铜网具备了在空气中超亲水、在水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,铜网在常温常压下对汽油、正己烷等几种不同种类油与水的混合液进行高效分离,分离效率达90%以上。经海水浸泡若干天后,铜网仍保持很高的油水分离效率,表现出较好的耐海水腐蚀性。结论实验制备的超亲水及水下超疏油铜网能够有效地分离油水混合液,且能应用到腐蚀性较强的场合中。     

水力旋流器用于含油废水处理

水力旋流器可用于脱除水体中的漂浮油和分散油, 在环境工程中适用于小批量和船舶等特殊场合含油废水的处理。采用ｄ５０ ｍ ｍ 旋流器对含油废水进行了油水分离实验研究, 分别讨论了角锥比、工作压力、含油类型和水温等参数对脱油效率的影响, 并用旋流器中离心力场的“聚并上浮”和紊流场的“碎裂弥散”观点合理地解释了试验规律。实验结果表明： 用ｄ５０ ｍ ｍ 旋流器,当 溢流口直径８ ｍ ｍ ,底流口直径１１ ｍ ｍ , 工作压力０ ．２８ ＭＰａ , 水温１５ ℃, 处理锅炉厂质量浓度为１０２５ ｍｇ／Ｌ 的含机油废水时得到的底流, 含油质量浓度为８２ ｍｇ／Ｌ, 溢流产率２３ ．３５ ％ ,脱油率９３ ．８９ ％ 。     

旋转涡旋管分离器分离效率数值分析

对一种具有可旋转叶片的新型旋转涡旋管分离器性能进行数值模拟,分析该涡旋管分离器颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速4个参数对分离器分离效率的影响。通过正交试验设计方法和ANSYS Fluent软件进行数值计算,仿真结果研究表明,涡旋管分离器设计参数对分离效率影响从大到小依次为颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速。该旋转涡旋管分离器可以有效分离固体颗粒和气体,分离效率可高达98%以上,研究结果为涡旋管分离器优化设计奠定基础。     

铜合金中氧化物夹杂的电磁分离

通过向Cu-10Sn合金中加入1%的Cu2O颗粒制备了含有SnxOy合金的材料,随后利用高频磁场的电磁分离技术成功将铜合金中的氧化物夹杂分离到分离器边缘。研究了分离器直径、磁感应强度、分离时间对分离效果的影响。试验结果表明,当分离器直径为12mm,磁感应强度为60mT,分离时间为60s时,氧化物夹杂的分离效果最好。     

冷轧薄板表面色差原因分析

利用共聚焦显微镜对冷轧薄板的色差表面形貌进行观察,发现条状色差主要是由于带钢表面粗糙度不均匀引起。通过生产现场调研发现,在焊缝连接处色差纹路具有连续性特征,且通过轧机急停取样后发现色差主要是由于连轧机的5#机架引起。分析表明,带钢粗糙度不均与轧制过程中乳化液油膜在工作辊面分布不均相关,而油膜不均与乳化液的喷射方式、轧制速度、乳化液的颗粒度和接触角存在直接关系。通过增加乳化液辅助喷嘴,控制轧制速度,并将轧制油的颗粒度由13μm降低至8μm,油滴接触角由80°降低至63°,色差缺陷得到解决。     

纤维素/陶瓷复合膜的制备及油水分离性能研究

目的提高陶瓷膜对水包油乳化液的分离能力。方法将纤维素粉末充分溶解在氢氧化钠、尿素、水配制的溶解液中,低温真空下在多孔陶瓷分离膜表面构筑亲水性纤维素涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、紫外-可见分光光度计表征纤维素/陶瓷复合膜的组成、结构、表面润湿性及水包油(甲苯)乳液分离效率。结果纤维素成功复合到多孔陶瓷膜孔隙表面,空气中水滴在膜表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达155°左右,使多孔陶瓷膜具备了在空气中超亲水-水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,在常温常压下,多孔陶瓷膜对水包甲苯乳液高效分离,其油水分离能力(99.26%)、抗污染性(经20次循环分离后,三种复合的平板陶瓷膜的水通量变化不大)得到显著提高,表现出较好的油水分离性能。结论陶瓷分离膜经纤维素修饰后,表面亲水性和水下超疏油性都得到了提高,油水分离能力可达99.26%,重复使用20次的纯水通量无明显衰减。     

不锈钢网表面润湿性的调控及其油水分离性能

采用简单的化学刻蚀法在 304 不锈钢网上构造微纳米粗糙结构,随后通过自组装技术将不同链长的脂肪酸装饰到粗糙表面,可制备出具有可控润湿性的网膜;利用接触角测量仪对表面润湿性进行测量,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对网膜表面的形貌和成分进行表征分析,根据长链脂肪酸改性后的超疏水超亲油特性测试油水分离性能以及重复利用性。 结果表明:不锈钢滤网表面呈现二维微纳米粗糙结构,并形成有序碳链薄膜。 通过调节脂肪酸的链长可实现亲水到超疏水的转变,接触角范围为 45° ~ 153°;油滴迅速在网膜上渗透,接触角始终为 0°。 链长越长的脂肪酸疏水亲油效果越明显,油水分离效率越高,最高达到 96%;经重复油水分离 50 次测试后,其油水分离效率仍能达到 80%以上。     

离心泵转速对燃油滤清器油水分离性能试验结果的影响

介绍燃油滤清器油水分离性能试验的原理,利用同型号产品在多个离心泵转速下进行油水分离性能对比试验,通过多组对比试验结果总结出了燃油滤清器油水分离性能试验中离心泵转速对分离效率的影响程度和规律。     

重油掺水

重油掺水在十吨蒸汽锅炉上进行试验,由于油水混合,使油水分成细小的颗粒。水分子外面包了一层油分子,当这些油包水的细颗粒通过喷射进入炉膛后,受炉膛中的高温影响,使水分子瞬时膨胀爆炸,从而使水分子外层的油分子更进一步雾化,在炉膛中充分燃烧,并减少了烟道中的结焦和空气中的污染。     

油水两相流润滑轧机油膜轴承的摩擦行为分析

目的研究含水润滑油对轧机油膜轴承的摩擦学性能的影响。方法选取轧机油膜轴承为研究对象,利用油水两相流体数学模型和弹流润滑方程研究轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析油水两相流体润滑膜的压力、膜厚分别随含水率、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果水介入润滑油之后,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度先增加,在含水率为30%左右时达到最大值(0.08 Pa·s),之后又迅速减小,直至接近于纯水的黏度(0.001 Pa·s)。当含水率为30%时,无量纲膜厚达到最大值(0.82),当含水率为90%时,无量纲膜厚达到最小值(0.68)。结论随着含水率的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,作为润滑剂,油包水流型比水包油流型具有更好的润滑性能,且在流型转变点处的润滑性能最优。随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小,承载能力减弱,膜厚增加,润滑性能增强。随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加,承载能力增强,膜厚减小,润滑性能减弱。     

HY-007防水防腐蚀涂料在油田油水分离器中的应用

由于HY-007型防水防腐蚀涂料具有耐多种化学介质腐蚀和抗静电等优点,近年来被逐步应用到油田高压注水、输油管线及石油化工设备的腐蚀防护之中。本工作对一台内防腐油水分离器在联合站使用过程中出现的HY-007涂层脱落现象进行原因分析,寻找对策,用改进后的工艺进行油水分离器内壁涂装,达到了满意的效果。     

水下超疏油不锈钢网的制备及其油水分离性能研究

目的 利用简便工艺,得到具有抗菌和可循环性的油水混合物高效分离用水下超疏油不锈钢网(SSM)材料。方法 将酸洗预处理后的不锈钢网依次浸入羧甲基纤维素、海泡石分散液和壳聚糖季铵盐溶液中改性处理,得到可高效分离油水混合物的水下超疏油不锈钢网。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等设备对改性后不锈钢网的微观形貌结构、润湿性、稳定性、抑菌性以及油水分离效果进行了测试分析。结果 改性后不锈钢网表面被成功地构筑了一层具有微/纳米级结构的绿色亲水涂层,在空气中水接触角可达到0°,水下对不同油的接触角都可达到150°以上(在经酸、碱、盐溶液腐蚀浸泡8 h及物理刮擦20次后依然如此);对于不同种类的油水混合物分离效率都可达到98%以上,经过20次循环分离及酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h后分离效率仍大于97%,且对于金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。结论 通过浸涂与液相沉积方法简便环保地在不锈钢网表面构筑了具有抗菌性的水下超疏油涂层,对于多种油水混合物都表现出优异的分离性能,本研究为超亲水-水下超疏油分离材料低成本绿色简便制备提供了新的思路。     

疏水亲油材料研究进展

采用疏水亲油材料进行油水分离是解决频繁发生原油泄漏事故的关键,如何提高其油水分离效率已成为亟待解决的问题。自然界中,一些植物、昆虫和动物的身上就具有可以使其在自然环境中更好地生存的超疏水结构。受到自然界中超疏水现象的启发,开发具有超疏水性能的油水分离材料引起了人们广泛的关注。目前常用于油水分离的材料主要可分为零维疏水粉体/一维纤维材料、二维疏水网/织布材料和三维疏水多孔材料。本文着重综述了近年来这3种疏水亲油材料的制备及其对有机物的吸附性能,并对其未来的发展进行了展望。     

镍基分支化ZnOHF表面的制备及油水分离性能

目的 解决目前油水分离材料大多存在的制备工艺复杂、设备昂贵、分离效率低、重复使用性差等问题。方法 采用水热法在镍网表面生长分支化羟基氟化锌(ZnOHF)粗糙结构,随后在表面沉积十八烷基三甲氧基硅烷(ODS)分子,得到超疏水/超亲油镍网。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT–IR)对其表面的微观形貌、组织和表面成分进行表征,利用接触角测量仪表征其静态和动态润湿性能。结果 镍网表面生长的分支化ZnOHF粗糙结构,与低表面能的ODS单分子层协同作用,使该表面对水的接触角高达158°,对油的接触角则为0°,且连续滴加油品时,油会在表面迅速铺展、渗透,并向下滴落。将不同品类的油与水混合,模拟不同情况下的油水分离效果,其分离效率均在95%以上;经过50次重复的油水分离测试后,其油水分离效率仍能保持91%,表现出良好的重复使用性能。结论 实验制备的超疏水/超亲油镍网具有制备方法简单、成本低廉、高效耐用等优点,为含油废水的处理提供了新方法。     

元筒形流幕式丸砂分离器

我厂在对六抛头抛丸室的改造过程中,分析了国内各种丸砂分离器及日本“BE”型流幕式丸砂分离器的优缺点,分析了“BE”型分离器的工作原理,大胆改革,制成元筒形流幕式丸砂分离器。该设备一九七五年二月份投产,正常工作了一年多,效果良好。后因伞形罩     

超疏水/超亲油铜网表面的一步法制备及其油水分离应用

以紫铜网为基体材料,通过阳极氧化一步法,制备了超疏水/超亲油铜网表面,利用热场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析仪、接触角测量仪和万能力学测试机对表面的微观结构,化学成分,润湿性和剥离强度进行表征。结果表明：当阳极氧化电压为10 V时,表面具有明显的微/纳二元粗糙结构,化学成分为豆蔻酸铜;表面上水滴接触角为153°±2.3°,且水滴在表面上的受到的粘附力极低,滚动角为7.5°,油滴接触角为0°;豆蔻酸铜牢固地附着在铜网上,表面具有良好的机械稳定性。油水分离试验表明,制备的超疏水/超亲油铜网对不同种类的油水混合液具有很好的分离效果,分离效率均达到96%以上;经过10次循环试验后,对煤油/水混合液的分离效率仍可达到90%以上,具有良好的可循环使用性。