[發明專利]一種多元化浸潤性球狀填料用油水分離裝置及其分離方法

在審

• 申請號: 202211631198.4
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115784374A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李棟;賈玉潔;單汪唯一;劉佳;王小兵
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;B01D17/022;C10G33/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

1.一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：包括緊固和裝填填料的組件(1)以及裝填于裝置內的球狀顆粒(2)，所述球狀顆粒(2)包括球狀顆粒I(21)、球狀顆粒II(22)、球狀顆粒III(23)和球狀顆粒IV(24)，所述球狀顆粒Ⅰ(21)和球狀顆粒Ⅱ(22)具有親油疏水的浸潤性，所述球狀顆粒Ⅲ(23)和球狀顆粒Ⅳ(24)具有親水疏油的浸潤性；

所述緊固和裝填填料的組件(1)包括保持架(11)、蓋板(12)和底板(13)，所述蓋板(12)和底板(13)分別設置在保持架(11)上端和下端，所述蓋板(12)、保持架(11)和底板(13)之前形成空腔體，所述球狀顆粒(2)設置在空腔體內，所述球狀顆粒I(21)、球狀顆粒II(22)、球狀顆粒III(23)和球狀顆粒IV(24)由蓋板(12)向底板(13)依次分層鋪設，所述球狀顆粒(2)由蓋板(12)向底板(13)對油的浸潤性依次遞減，所述球狀顆粒(2)由蓋板(12)向底板(13)對水的浸潤性依次遞增，所述蓋板(12)上端為出口，所述底板(13)的下端為油水混合物的入口，所述底板(13)的上端和蓋板(12)的下端焊接著用于固定球狀顆粒(2)的網架(15)。

2.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述蓋板(12)通過雙頭螺栓(121)與保持架(11)緊固。

3.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述保持架(11)四周通過普通螺栓(14)緊固。

4.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述底板(13)的材料為金屬，所述底板(13)表面涂覆有親水疏油的浸潤性材料。

5.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述蓋板(12)的材料為金屬，所述蓋板(12)表面涂覆有親油疏水的浸潤性材料。

6.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述底板(13)嵌套在保持架(11)底部上。

7.根據權利要求1所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述網架(15)交點處設有小孔(151)，所述球狀顆粒(2)上均設置有小孔(25)，所述小孔(25)穿透于球狀顆粒(2)表面，所述球狀顆粒(2)的小孔(25)的尺寸與網架(15)交點處的小孔(151)的尺寸相同，所述球狀顆粒(2)的小孔(25)與網架(15)交點處的小孔(151)通過塑料桿或金屬桿連接，實現球狀顆粒(2)落在網架(15)上。

8.根據權利要求7所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置，其特征在于：所述球狀顆粒(2)上設有多個小孔(25)，相鄰兩所述球狀顆粒(2)之間的小孔(25)用金屬桿或塑料桿連接，實現球形顆粒(2)落在底板(13)上。

9.一種使用如權利要求1-8任一項所述的一種多元化浸潤性球狀顆粒規整填料用油水分離裝置的分離方法，其特征在于：油水混合物由底板(13)的下方進入網架(15)上方的球狀顆粒Ⅳ(24)所在區域，油水混合物沿著球狀顆粒Ⅳ(24)形成的孔隙，流經表面已經進行過改性的具有親水疏油浸潤性的球狀顆粒Ⅳ(24)，不僅提高了油水混合物中水相與球狀顆粒Ⅳ(24)的碰撞概率，而且親水疏油的浸潤性表面使水相在球狀顆粒Ⅳ(24)的表面進行鋪展和附著，不斷聚結成為水滴，由于重力的作用以及油水密度的差別，油水混合物中的水相會向規整填料的底部聚集；

油水混合物中的油相接觸到球狀顆粒Ⅳ(24)的疏油的表面會被排斥繼續向上運動至球狀顆粒Ⅲ(23)所在的區域，混合物中剩余少量未被粘附的水相與大量油相流經球狀顆粒Ⅲ(23)的孔隙，由于球狀顆粒Ⅲ(23)具有親水疏油的浸潤性，加大了混合物中剩余少量水相與球狀顆粒Ⅲ(23)的碰撞概率，使得混合物中的剩余水相在球狀顆粒Ⅲ(23)的表面進行鋪展和附著，最終凝聚成水滴向下聚集；

混合物中的油相繼續受到球狀顆粒Ⅲ(23)疏油性表面的排斥而向上運動到球狀顆粒Ⅱ(22)所在區域，油相中極少的水分的油相流經球狀顆粒Ⅱ(22)的孔隙，加大了油相與球狀顆粒Ⅱ(22)的碰撞概率，使得油相在球狀顆粒Ⅱ(22)的表面進行鋪展和附著，最終聚結成油滴脫落，由于油相密度較小，會向上聚集在球狀顆粒Ⅱ(22)的上部形成更大的油滴，而油相中極少的水受到排斥，游離在填料的孔隙處，由于水的密度較大，會向下附著在球狀顆粒Ⅲ(23)，然后聚結成較大的水滴一層一層的向下聚結，最終聚集到規整填料的底部；

聚集在球狀顆粒Ⅱ(22)的上部形成更大的油滴則繼續向上流經球狀顆粒Ⅰ(21)所在區域，親油性的表面浸潤性會使油滴大幅提高聚結效果從而形成大油滴上浮，即使有極少油相中含有的水分也會收到疏水的表面排斥從而一層一層向下聚結，最終聚集到規整填料的底部，最終在整個球狀顆粒(2)規整填料的上部可獲得分離透徹純度高的油，而下部則為純度高的水。