專利名稱：一種雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料及制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有強(qiáng)親油性、強(qiáng)親水性的高分子聚合物聚結(jié)除油材料及制備和 應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在油田采油、石油煉化、皮革、造紙、紡織、食品、餐飲等行業(yè)中會(huì)有大量的含油污 水需要處理后排放，除油是其中一個(gè)極為關(guān)鍵的處理環(huán)節(jié)。尤其是污水中所含的乳化油危 害巨大，如何高效環(huán)保的去除乳化油是含油污水處理研究的重要課題。乳化油的油珠粒徑小于10 μ m, 一般為0. 1 2 μ m。往往因水中含有表面活性劑 使油珠形成穩(wěn)定的乳化液，具有油包水(0/W)和水包油(W/0)兩種結(jié)構(gòu)。乳化油的穩(wěn)定性 取決于廢水的性質(zhì)及油滴在水中的分散度，分散度愈大愈穩(wěn)定。由于表面活性劑降低了體 系表面自由能，使體系界面總能量保持在較低的水平，同時(shí)還由于雙電層和同性電荷的存 在使含油乳化廢水較難分離。要達(dá)到分離的目的，必須壓縮膠體雙電層厚度，為油水分離創(chuàng) 造條件。傳統(tǒng)的去除乳化油方法是在污水中添加大量的化學(xué)破乳藥劑，其缺點(diǎn)為1，添加的 破乳劑屬于化學(xué)藥劑，在破乳的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行成本高；2，尤其是油田采油廢水 中的乳化油十分穩(wěn)定，破乳效果有限；3，在油田采油廢水中，由于破乳劑的化學(xué)反應(yīng)破壞了 含油的本質(zhì)，造成大量的原油浪費(fèi)。近年來，聚結(jié)除油技術(shù)在油水分離方面應(yīng)用越來越廣泛，其原理是利用油水兩相 對(duì)聚結(jié)材料親和力的不同來進(jìn)行分離。通過組件材料的聚結(jié)特性，吸附在材料表面的小油 滴不斷的聚結(jié)成大油滴，通過重力及浮力作用從而與分散相分離。純物理的聚結(jié)除油技術(shù) 具有效果好、運(yùn)行成本低以及環(huán)境友好等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)聚結(jié)除油技術(shù)的關(guān)鍵是聚結(jié)材料組件 為親油型且有較大的比表面積，目前的聚結(jié)除油主要是潤(rùn)濕聚結(jié)為主，無法有效打破乳化 油中的水包油和油包水結(jié)構(gòu)，造成乳化油去除效果不明顯；少部分具有雙親性的材料又由 于本身材質(zhì)問題以及在水處理應(yīng)用中的工藝設(shè)計(jì)問題而使效果不理想。如何研發(fā)出高效的 聚結(jié)材料是除油效果(尤其是乳化油)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)雙親性的高分子聚合物聚結(jié)除油材料及制備和應(yīng)用。本發(fā)明所述的高分子聚合物聚結(jié)除油材料由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、二氧化硅 制備而成，在耐高溫、硬度、力學(xué)強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等方面大大強(qiáng)于一般的聚結(jié)材料。本發(fā) 明材料具有極強(qiáng)的親油特性；材料的形狀為波浪形，對(duì)材料的上表面進(jìn)行親水化改性處理 從而提高親水性；說明親油性材料本身在聚結(jié)除油過程中主要發(fā)生潤(rùn)濕作用，同時(shí)也會(huì)發(fā)生少數(shù) 的碰撞作用，親水性材料本身主要發(fā)生碰撞作用，同時(shí)也會(huì)發(fā)生少數(shù)的潤(rùn)濕作用。所以本 發(fā)明材料的上表面經(jīng)過改性后表現(xiàn)為強(qiáng)親水性，發(fā)生主碰撞、輔潤(rùn)濕作用；下表面為強(qiáng)親油 性，發(fā)生主潤(rùn)濕、輔碰撞作用。
本發(fā)明材料的制備方法及步驟為(1)按質(zhì)量比將聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯二氧化硅= (20-60) (30-50) (20-60) (20_40)，在 45_70°C條件下均勻混合 20_60 分鐘；(2)在150-210°C干燥條件下注入波浪形模具，然后進(jìn)行固化冷卻；(3)在20-50°C條件下將材料上表面浸入強(qiáng)氧化性溶液2-10分鐘，材料上表面發(fā) 生強(qiáng)氧化反應(yīng)，生產(chǎn)羥基、羧基親水性極性基團(tuán)，完成親水化改性處理。所述的強(qiáng)氧化性溶液為各種濃度的鹽酸、硝酸、硫酸、次氯酸、過氧化氫溶液、二氯 化鈉溶液或高錳酸鉀溶液。本發(fā)明材料在制備成型后，形狀為波浪形，波浪形包括正弦波、余弦波、圓形波及 其它弧狀波浪形。(1)波浪形材料的兩個(gè)鄰近的波峰間距為30mm-150mm，兩個(gè)鄰近的波谷間距為 30mm-150mm ；(2)波浪形材料的上下表面含有均勻分布的通油孔，孔徑為10mm-25mm，孔間距為 60mm-100mm ；(3)波浪形材料的上下表面都布滿細(xì)小凸起顆粒，凸起顆粒為均勻分布，顆粒粒徑 為lmm-5mm，顆粒凸起高度為0. 2mm-3mm，顆粒間距為3mm-6mm。本發(fā)明的材料在含油污水處理過程中的破乳除油過程為將多組件的材料疊加固 定在一起，含油污水從材料間流過時(shí)，在材料的上表面(親水性以及大量凸起顆粒)不斷發(fā) 生強(qiáng)烈的摩擦和碰撞作用，迅速降低乳化油的表面張力，打破乳化油的油包水和水包油結(jié) 構(gòu)，釋放出細(xì)小油滴；同時(shí)在材料下表面(親油性)發(fā)生潤(rùn)濕作用，細(xì)小油滴不斷聚結(jié)成大 油滴，再通過自身或外加浮力作用從通油孔上浮至液面，從而實(shí)現(xiàn)乳化油的破解與分離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明材料在含油污水處理中的優(yōu)勢(shì)為(1)由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、二氧化硅制備而成的聚合物材料具有極強(qiáng)的親 油性，提高了細(xì)小油滴的聚結(jié)效率；同時(shí)聚合物材料在耐高溫、硬度、力學(xué)強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定 性等方面比單一材料有了顯著提高；(2)通過將材料上表面與強(qiáng)氧化性溶液進(jìn)行反應(yīng)，使得上表面發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反 應(yīng)，直接生成羥基、羧基等親水性極強(qiáng)的極性基團(tuán)，從而使得材料同時(shí)具有強(qiáng)親油性和強(qiáng)親 水性，提高了聚結(jié)除油效率。(3)通過本材料的聚結(jié)作用，不用添加任何化學(xué)藥劑就可以有效的破乳除油，降低 了污水處理成本，同時(shí)也避免了添加化學(xué)藥劑而帶來的二次污染。


圖1本材料的剖面示意2本材料的俯視結(jié)構(gòu)示意3本材料表面凸起顆粒結(jié)構(gòu)示意4凸起顆粒結(jié)構(gòu)示意圖其中1、通油孔2、組件固體孔柱3、下表面4、上表面5、凸起顆粒
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)材料質(zhì)量配比聚乙烯40%聚氯乙烯20%聚丙烯20%二氧化硅20%(2)在60°C條件下均勻混合30分鐘；(3)在180°C干燥條件下注入波浪形模具，然后進(jìn)行固化冷卻；(4)將材料上表面浸入36%的鹽酸溶液，2分鐘后取出完成親水化改性處理；本發(fā)明材料在制備成型后，形狀為波浪形(見圖1)，上下表面含有均勻分布的通 油孔1和組件固體孔柱2 (見圖幻，通油孔1孔徑為10mm，孔間距為60mm ；上下表面布滿細(xì) 小凸起顆粒5 (見圖3、4)，凸起顆粒為均勻分布，顆粒粒徑為1mm，顆粒凸起高度為0. 2mm，顆 粒間距為3mm。在含油污水處理過程中的破乳除油過程為將多組件的材料疊加固定在一起，含 油污水從材料間流過時(shí)，在材料的上表面4(親水性以及大量凸起顆?；貌粩喟l(fā)生強(qiáng)烈的 摩擦和碰撞作用，迅速降低乳化油的表面張力，打破乳化油的油包水和水包油結(jié)構(gòu)，釋放出 細(xì)小油滴；同時(shí)在材料下表面3 (親油性)發(fā)生潤(rùn)濕作用，細(xì)小油滴不斷聚結(jié)成大油滴，再通 過自身或外加浮力作用從通油孔上浮至液面，從而實(shí)現(xiàn)乳化油的破解與分離。實(shí)施例2 (1)材料質(zhì)量配比聚乙烯10%聚氯乙烯50%聚丙烯20%二氧化硅20%(2)在60°C條件下均勻混合45分鐘；(3)在200°C干燥條件下注入波浪形模具，然后進(jìn)行固化冷卻；(4)將材料上表面浸入36%的鹽酸溶液，2分鐘后取出完成親水化改性處理；本發(fā)明材料在制備成型后，形狀為波浪形，上下表面含有均勻分布的通油孔，孔徑 為25mm，孔間距為IOOmm ；上下表面布滿細(xì)小凸起顆粒，凸起顆粒為均勻分布，顆粒粒徑為 5mm，顆粒凸起高度為3mm，顆粒間距為6mm。將多組件的材料疊加固定在一起。含油污水處理過程中同實(shí)施例1。實(shí)施例3 (1)材料質(zhì)量配比聚乙烯10%聚氯乙烯20%聚丙烯50%二氧化硅20%(2)在60°C條件下均勻混合45分鐘；
(3)在200°C干燥條件下注入波浪形模具，然后進(jìn)行固化冷卻；(4)將材料上表面浸入36%的鹽酸溶液，2分鐘后取出完成親水化改性處理；本發(fā)明材料在制備成型后，形狀為波浪形，上下表面含有均勻分布的通油孔，孔徑 為20mm，孔間距為80mm;上下表面布滿細(xì)小凸起顆粒，凸起顆粒為均勻分布，顆粒粒徑為 3mm，顆粒凸起高度為2mm，顆粒間距為5mm。將多組件的材料疊加固定在一起。含油污水處 理過程中同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料的制備方法，其特征在于(1)將聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯二氧化硅按質(zhì)量份 (20-60) (30-50) (20-60) (20_40)在 45_70°C條件下均勻混合 20_60 分鐘；(2)在150-210°C干燥條件下注入波浪形模具，然后進(jìn)行固化冷卻；(3)在20-50°C條件下將材料上表面浸入強(qiáng)氧化性溶液2-10分鐘，材料上表面發(fā)生強(qiáng) 氧化反應(yīng)，生產(chǎn)羥基、羧基親水性極性基團(tuán)，完成親水化改性處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料的制備方法，其特征在 于強(qiáng)氧化性溶液為各種濃度的鹽酸、硝酸、硫酸、次氯酸、過氧化氫溶液、二氯化鈉溶液或 高錳酸鉀溶液。
3. —種權(quán)利要求1所述的雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料的制備方法制備的除油 材料，其特征在于(1)材料形狀為波浪形，波浪形材料的兩個(gè)鄰近的波峰間距為30mm-150mm，兩個(gè)鄰近 的波谷間距為30mm-150mm ；(2)波浪形材料的上下表面含有均勻分布的通油孔，孔徑為10mm-25mm，孔間距為 60mm-100mm ；(3)波浪形材料的上下表面布滿細(xì)小凸起顆粒，凸起顆粒為均勻分布，顆粒粒徑為 lmm-5mm，顆粒凸起高度為0. 2mm-3mm，顆粒間距為3mm-6mm。
4. 一種權(quán)利要求3所述的雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料的應(yīng)用，其特征在于用 于破乳去除污水中的油包水或水包油型的乳化油、乳化液；將所述的雙親性高分子聚合物 聚結(jié)除油材料多組件疊加固定在一起，污水從各層材料間縫隙流過，在材料的親水性上表 面和大量凸起顆粒不斷發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦和碰撞，迅速降低乳化油的表面張力，打破乳化油 的油包水和水包油結(jié)構(gòu)，釋放出細(xì)小油滴；在材料親油性下表面發(fā)生潤(rùn)濕作用，細(xì)小油滴不 斷聚結(jié)成大油滴，再通過自身或外加浮力從通油孔上浮至液面，使乳化油破解和分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙親性高分子聚合物聚結(jié)除油材料及制備和應(yīng)用；本材料按質(zhì)量比，聚乙烯∶聚氯乙烯∶聚丙烯∶二氧化硅為(20-60)∶(30-50)∶(20-60)∶(20-40)，在45-70℃條件下均勻混合20-60分鐘；在150-210℃干燥條件下注入波浪形模具，固化冷卻；在20-50℃條件下將材料上表面浸入強(qiáng)氧化性溶液2-10分鐘；污水在材料親水性上表面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦和碰撞，打破乳化油的油包水和水包油結(jié)構(gòu)，釋放出細(xì)小油滴；在材料親油性下表面發(fā)生潤(rùn)濕作用，細(xì)小油滴不斷聚結(jié)成大油滴，再通過自身或外加浮力作用從通油孔上浮至液面，從而實(shí)現(xiàn)乳化油的破解和分離。
文檔編號(hào)C08L27/06GK102134344SQ20101060111
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者朱同德 申請(qǐng)人:朱同德