[發明專利]一種油水分離陶瓷膜、制備方法以及油水分離裝置

在審

• 申請號: 202010722054.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111957215A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳獻富;范益群;張天宇;邱鳴慧
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00;B01D17/022
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明涉及一種油水分離陶瓷膜、制備方法以及油水分離裝置，該方法將普通的親水型多孔陶瓷膜用改性液進行疏水改性，將改性后的疏水陶瓷膜進行等離子刻蝕，得到了一面具有疏水性質另一面具有親水性質的新型陶瓷膜；利用其特殊的結構實現破乳功能的同時，實現在分離水包油體系時得到水相，油包水體系得到油相；無論是在高濃度還是低濃度的油水乳化液中，陶瓷膜均具有更好的抗污染性能。并且具有更快的分離速度，更高的截留率。本發明制備工藝簡單，原料易得對環境要求較低，可用于實際的油水分離體系中。

技術領域

本發明屬于油水分離領域，具體涉及一種油水分離陶瓷膜、制備方法以及油水分離裝置。

背景技術

水是維持人類生存不可或缺的資源，水的安全與我們的生活息息相關。隨著社會和工業的迅猛發展，石油開采、煉油、制藥、食品、皮革紡織等工業生產和運輸過程中往往會產生大量的含油廢水，已經成為全球性的重要污染源之一，嚴重威脅到生態系統的穩定性。含油廢水來源十分廣泛，其成分也十分復雜，如汽油、柴油、煤油、動、植物油等不溶性油類化合物。含油廢水對人類生活環境和生態平衡有很大的危害，如污染水資源，對生態環境造成嚴重污染和破壞、污染水質，危害人類的身體健康、聚結的油品燃燒產生安全隱患等。

含油廢水包含四種形式，根據油滴粒徑的不同一般可以分為浮油、分散油、乳化油和溶解油，一般對于粒徑較大的浮油和分散油較易處理，而對于粒徑較小的乳化油和溶解油較難處理。傳統的分離油水的方法有重力法、浮選法、吸附法、生物氧化法等。重力法：利用油水密度不同通過強大的離心力進行油水分離。這個方法對設備需求高，能耗大，且功能單一，無法處理水中有機污染物。重力法是通過利用油和水的密度不同及不能相溶原理，在油水分離裝置中或是流動態或是靜止狀態下實現小油滴，懸浮物等雜質與水分離的物理方法。如中國專利CN205258165U、CN209797646、CN110384954A公布了利用重力法進行油水分離的裝置及工藝。但該方法依然存在不利因素限制其實際應用，如只能處理分散油和浮油這類粒徑較大的含油廢水，而對于乳化油，溶解油則很難去除。僅憑借兩相的密度差在重力的條件下進行分離耗時長、分離效率低、設備占地面積大。氣浮分離法是在水中通入空氣產生微細氣泡，這些氣泡進入水中后，在界面張力、氣泡上升浮力和凈水壓力差等多種力的共同作用下，促使微細氣泡粘附在被去除的油污和固體顆粒上后，因粘合密度小于水面而上浮到水面，從而使水中油污和固定顆粒被刮油裝置分離去除。如中國專利CN109574116A、CN210163271U、CN210121354U公開了一種氣浮油水分離技術，分離效果好，操作簡單，工藝成熟。但上述專利雖然可以將溶解油、乳化油去除，不過存在無法對含油濃度過高的廢水進行及時的處理，也存在回收的廢油雜質過多無法回收利用的情況。吸附法：吸附法通常利用多孔材料豐富的孔隙結構對油滴進行物理吸附，具有工藝簡單，回收效率高，綠色高效等優點，但大多數吸附劑的吸附容量相對較小，且使用和回收成本較高，后續再處理也較為繁瑣。生物氧化法：生物氧化法利用微生物的代謝將有機物分解形成無污染的小分子有機物，但是處理效率也比較低，耗時長，難以適用于大規模含油污水處理。這些傳統的處理污水的方法存在效率低、可能造成二次污染、能耗高、存在殘留和無法有效分離乳化后的油水混合物等種種問題。

膜分離技術具有分離裝置簡單、易于操作運行、效率高、節約能源、應用范圍廣等優點，因此在處理各種油水混合物中受到了廣泛的應用。

中國專利公開號CN103521095A公開了一種用于油水分離的管式陶瓷膜的制備方法，以三氧化二鋁陶瓷膜管為基體，在陶瓷膜上涂覆聚含四氟乙烯或聚偏二氟乙烯的制膜液；然后通過燒結烘干的方法制備出疏水親油的管式陶瓷膜；中國專利公開號CN110354701A公開了一種高耐污染油水分離超濾膜的制備方法，采用全氟碳表面活性劑Zonyl FSO進行改性制成大分子引發劑，利用原子轉移自由基聚合方法合成含全氟基團的化合物，待制膜液成熟后采用非溶劑致相轉化法制備油水分離超濾膜，提高了膜的相對通量恢復率，有利于降低膜分離過程的運行成本。上述改性劑都是通過含氟類化合物降低材料的表面能，存在污染環境，價格高昂和來源有限等問題。