[發(fā)明專利]纖維的油滴聚結(jié)性能測試方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810089743.9
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108225984B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白志山;張勇;嚴(yán)圣林;古文全
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 喻學(xué)兵

一種纖維的油滴聚結(jié)性能的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一，采用微流控裝置，連續(xù)產(chǎn)生粒徑均勻的多個(gè)油滴；步驟二，所述步驟一中連續(xù)產(chǎn)生的所述多個(gè)油滴，進(jìn)入含有表面活性劑的保護(hù)液中，受浮力作用上浮，并且在所述保護(hù)液的作用下，所述油滴保持其完整形態(tài)；步驟三，經(jīng)過所述步驟二保護(hù)后的所述多個(gè)油滴，在所述待測纖維表面發(fā)生碰撞、粘附、聚結(jié)等微觀過程，均通過觀察記錄設(shè)備記錄，獲得所述油滴在所述待測纖維表面的形態(tài)變化情況的視頻和/或圖像；分析所述視頻和/或圖像，判斷所述待測纖維的油滴聚結(jié)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚結(jié)分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及纖維的油滴聚結(jié)性能的測試方法與裝置。

背景技術(shù)

聚結(jié)過濾器是實(shí)現(xiàn)油水分離的關(guān)鍵部件，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，例如水污染防治處理、石油化工等領(lǐng)域。其中，作為聚結(jié)分離濾芯材料的超細(xì)纖維是決定聚結(jié)分離效果的關(guān)鍵因素之一。油、水或其他液體的油滴，被聚結(jié)分離器內(nèi)部的超細(xì)纖維捕捉，這些納米級的纖維對油滴流動形成了曲折的通道，迫使固體顆粒和液體霧滴在慣性碰撞、擴(kuò)散攔截和直接攔截三種過濾機(jī)理的作用下，被超細(xì)纖維捕獲，液體表面張力使小油滴聚結(jié)成較大型油滴，由于重力作用，大型油滴沉降至容器底部。

長期以來，由于油滴運(yùn)動的復(fù)雜性以及測試技術(shù)條件限制，對于纖維的油滴聚結(jié)性能的測試評價(jià)，通常采用測量單個(gè)油滴在纖維上的接觸角的方法，常用的接觸角測量方法為：將待測纖維樣品放置于實(shí)驗(yàn)臺上，將實(shí)驗(yàn)液體置于注射器中，利用注射器將單個(gè)油滴滴到待測纖維樣品，在計(jì)算機(jī)成像中尋找基線，擬合油滴輪廓，最后計(jì)算接觸角，用于評價(jià)超細(xì)纖維對于油滴的聚結(jié)性能。或是利用計(jì)算流體力學(xué)模型對油滴進(jìn)行相關(guān)的數(shù)值模擬、理論分析，對于油滴在超細(xì)纖維上的流動情況，如接觸速度，聚結(jié)時(shí)間進(jìn)行仿真。然而，無論是以接觸角作為參數(shù)判斷，還是以仿真結(jié)果評價(jià)判斷，其與纖維的實(shí)際油滴聚結(jié)性能往往存在差異；并且，利用注射器產(chǎn)生的油滴粒徑不均勻，油滴在重力作用下滴到待測纖維樣品時(shí)容易破裂，導(dǎo)致產(chǎn)生用于測試的合格液滴而進(jìn)行的操作過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每次測試實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性差，很難在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次有效的實(shí)驗(yàn)以快速準(zhǔn)確地評價(jià)纖維的油滴聚結(jié)性能。

因此，本領(lǐng)域需要一種能夠直接觀察油滴聚結(jié)過程，并且能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次可重復(fù)實(shí)驗(yàn)，從而對纖維的油滴聚合性能作出迅速、準(zhǔn)確判斷的測試方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提出一種能夠直接觀察油滴聚結(jié)過程，從而對纖維的油滴聚合性能作出迅速、準(zhǔn)確判斷的測試評價(jià)方法與系統(tǒng)。

一種纖維的油滴聚結(jié)性能的測試方法，包括如下步驟：

步驟一，采用微流控裝置，連續(xù)產(chǎn)生粒徑均勻的多個(gè)油滴；

步驟二，所述步驟一中連續(xù)產(chǎn)生的所述多個(gè)油滴，進(jìn)入含有表面活性劑的保護(hù)液中，受浮力作用上浮，并且在所述保護(hù)液的作用下，所述油滴保持其完整形態(tài)；

步驟三，經(jīng)過所述步驟二保護(hù)后的所述多個(gè)油滴，在所述待測纖維表面發(fā)生碰撞、粘附、聚結(jié)等微觀過程，均通過觀察記錄設(shè)備記錄，獲得所述油滴在所述待測纖維表面的形態(tài)變化情況的視頻和/或圖像；分析所述視頻和/或圖像，判斷所述待測纖維的油滴聚結(jié)性能。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)液體成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01％-0.1％的十二烷基苯磺酸鈉水溶液。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟三還包含如下步驟：調(diào)整所述待測纖維與所述油滴的碰撞角度，得到所述油滴與所述待測纖維表面在不同的所述碰撞角度下的形態(tài)變化的圖像。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述待測纖維與所述油滴的碰撞角度的角度調(diào)整范圍為30-70°。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述觀察記錄設(shè)備包括高速攝像機(jī)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述分析視頻包括對所述視頻進(jìn)行逐幀圖像分析，根據(jù)圖像的比例尺與像素得到油滴的尺寸與位置變化，結(jié)合時(shí)間，得到油滴在所述待測纖維的運(yùn)動速度與加速度，進(jìn)而分析待測纖維在粘附碰撞過程中對所述油滴的作用力，以快速、準(zhǔn)確地判斷所述待測纖維的油滴聚結(jié)性能。