專利名稱：用于分離水-烴乳液的聚結(jié)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離烴和水的乳液的薄片狀介質(zhì)。它具體涉及分離水和烴的乳液，其 中該烴包含高含量的表面活性劑和生物柴油。它同樣還涉及在用于設(shè)計來燃料脫水的聚結(jié) 體系中的適用性。
背景技術(shù)：
乳液是兩種不混溶液體的混合物，在這里一種液體以小滴的形式懸浮于另一種液 體中。術(shù)語“不混溶”表示存在著產(chǎn)生界面的能壘。這里不存在分離相的共溶。該能壘是 作為兩種液體之間的界面張力Y而出現(xiàn)的。該體系的吉布斯自由能G隨著界面形成δ σ 而增加，如下面的等式1所示。δ G = -S δ T+V δ ρ+ γ δ σ (等式 1)這里δ σ是表面積的變化。乳液是在將能量施加到該體系而形成的。能量源包括混合，泵送，加熱和流體轉(zhuǎn) 移。輸入能量使得液滴破裂，并且液-液界面的表面積從它的最小尺寸(在兩個大體積層 之間的單個表面)增加到大得多的尺寸(在懸浮于另一種液體的連續(xù)相中的一種液體的液 滴之間多個表面)。輸入的能量越高，乳化液滴的表面積越大，液滴尺寸越小。乳液是一種高能量狀態(tài)，并且同樣，在沒有連續(xù)的能量輸入時，它將松弛成為被單 個界面所分離的兩個單獨的大體積相的最低表面積構(gòu)造。對于乳液松弛來說，液滴必須彼 此遭遇，碰撞和聚結(jié)成更大的液滴。這種方法是動力學的，并且它的速度服從于改變了聚結(jié) 的能壘這樣的因素。對水和烴的乳液進行分離的需要是普遍存在的；在歷史上產(chǎn)生了寬泛排列的工 業(yè)。用于分離水-烴乳液的現(xiàn)有技術(shù)包括這樣的體系，其依賴于單個或者多個元件，新的流 型，靜水箱，平行的金屬板，定向絲線，氣體混入機構(gòu)和靜電荷。分離系統(tǒng)的平衡使用了包含 纖維性的多孔聚結(jié)介質(zhì)的元件，穿過其進行乳液的通過和分離。不管該系統(tǒng)的設(shè)計如何，全 部的水_烴分離系統(tǒng)目標是將乳化的液滴緊密收集到一起來促進聚結(jié)。聚結(jié)和隨后由于水 和烴之間的密度差異導致的分離是全部分離系統(tǒng)后面的機理。現(xiàn)有技術(shù)的纖維性的多孔聚結(jié)介質(zhì)通過相同的共用機理，在流過應(yīng)用中引起乳液 分離，而不管該乳液的性質(zhì)如何。聚結(jié)介質(zhì)出現(xiàn)于乳液不連續(xù)相的相對于連續(xù)相的充滿能 量的不同表面上。同樣，介質(zhì)表面用來于乳液的連續(xù)相競爭該乳液的不連續(xù)的或者液滴的 相。當乳液開始與聚結(jié)介質(zhì)接觸并且通過該介質(zhì)時，液滴在該固體表面和連續(xù)相之間分配。 吸附到該固體介質(zhì)表面上的液滴沿著纖維表面移動，并且在某些情況中潤濕該纖維表面。 當更多的乳液流過該介質(zhì)時，吸附的不連續(xù)相遭遇到其他的與介質(zhì)相關(guān)的液滴，并且二者 聚結(jié)。在乳液移動通過所述介質(zhì)時，液滴遷移-聚結(jié)過程持續(xù)。如果不連續(xù)相優(yōu)先吸附或 者被排斥，并且在離開介質(zhì)時液滴相已經(jīng)聚結(jié)成為足夠大的液滴，則該聚結(jié)介質(zhì)成功的破 壞給定的乳液。液滴與連續(xù)相的分離是所包括的液體之間的密度差的函數(shù)。如果在離開介 質(zhì)時，液滴保持得足夠小到它們被連續(xù)相所攜帶，而不能分離，則該聚結(jié)介質(zhì)沒有成功的破 壞乳液。
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現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)使用表面能量與不連續(xù)相匹配的纖維。親水性纖維例如玻璃或者 尼龍被用于將水滴從烴連續(xù)相中聚結(jié)出來。疏水性纖維例如苯乙烯或者氨基甲酸酯已經(jīng)被 用于將烴滴從水中聚結(jié)出來。玻璃和金屬已經(jīng)被用于聚結(jié)油，而聚酯和PTFE已經(jīng)被用于聚 結(jié)水。在這些情況中，需要在不連續(xù)相和固體之間形成多重界面。這對于液滴相來說是一 種能量不利的狀態(tài)。因此，液滴采取了最低的能量構(gòu)造，并且收集到介質(zhì)表面上。當更多的 乳液流過該介質(zhì)時，收集了更多的液滴。 現(xiàn)有技術(shù)的例子包括Krueger的US專利3951814，其公開了一種重力分離機，其具 有纏繞的薄片或者堆疊的圓盤形式的介質(zhì)，該介質(zhì)是由玻璃，乙烯，丙烯或者苯乙烯纖維組 成。Sprenger和Gish的US專利6569330公開了一種過濾聚結(jié)筒，其由兩層的褶狀介質(zhì)組 成，該介質(zhì)布置在同中心的套中，并且由纖維玻璃組成，該纖維玻璃可以包含兩個不同的直 徑。Whitney等人的US專利6332987公開了一種并入到多孔結(jié)構(gòu)中的聚結(jié)元件，其包括由聚 酯組成的包裝。Spearman的US專利5454945和5750024公開了一種由褶狀的平坦的介質(zhì) 組成的圓錐形聚結(jié)過濾元件，該介質(zhì)是玻璃，聚合物，陶瓷，纖維素，金屬或者金屬合金的無 規(guī)定向的纖維。Chambers和Walker的US專利4199447公開了如下來將油聚結(jié)在油-水乳 液中使得乳液通過纖維性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有粘附到它們的表面上的細微分散的硅烷包覆 的二氧化硅粒子。Ku印per和Chapler的US專利4199447公開了一種具有管狀聚結(jié)元件的 廢水油聚結(jié)設(shè)備，該聚結(jié)元件由親油織物，棉花，聚丙烯，和由天然和合成纖維機織的織物 (其可以包括金屬絲)組成。Clausen和Duncan的US專利5997739公開了一種燃料/水分 離器，其包含由聚結(jié)介質(zhì)組成的元件，該介質(zhì)是柔性短襪，尼龍網(wǎng)或者衣服介質(zhì)。Hagerthy 的US專利5993675公開了一種用于航海和柴油發(fā)動機的燃料-水分離器，其包含由不同類 型的聚合物纖維制成的微纖維性過濾器元件。現(xiàn)有技術(shù)的其他例子包括Wnenchak等人的US專利5928414，其公開了一種可清潔 的過濾介質(zhì)，其由膨脹的PTFE層以及紡粘的聚酯和非制造的芳族聚酰胺氈制成。Sprenger 和Knight的US專利4588500公開了一種設(shè)計來關(guān)斷燃料的燃料脫水器，其纏繞在多孔管 周圍的纖維素和纖維玻璃薄片層。Lewis的US專利4372847公開了一種從流體中除去污染 物的組件，其包括反乳化筒，該筒含有褶狀疏水處理的纖維素介質(zhì)或者纖維玻璃。Assmarm 的US專利5225084公開了一種使用纖維性床來分離兩種不混溶有機組分的方法，該纖維性 床由玻璃纖維或者玻璃和金屬纖維的混合物組成。ErdmarmscWrfer等人的US專利5417848 公開一種聚結(jié)分離器，其具有含有微細纖維材料的可改變的聚結(jié)元件。Li等人的US專利 6422396公開了一種設(shè)計用于含有表面活性劑的烴的聚結(jié)器，其包含至少三層的聚合物疏 水介質(zhì)，包括聚丙烯和聚酯。Lenz的US專利6042722公開了一種單一的分離器，用于從不 同的燃料中除水，包括柴油和噴氣機燃料。Goodrich的US專利6203698和5916442公開了 使用疏水性過濾介質(zhì)來排斥該過濾器上游側(cè)的水。Hagerthy的US專利5993675公開了使 用纏結(jié)的微纖，其不允許水通過，但是其允許燃料流過。Yu等人的US專利7285209公開了 一種用于從含有表面活性劑的烴中除去乳化的水的設(shè)備，其使用由尼龍，聚酯，聚偏氟乙烯 或者聚丙烯制成的第一過濾器來從烴中清除表面活性劑，和使用在由聚四氟乙烯隔膜制成 的螺旋形纏繞的筒，管狀筒或者中空纖維筒中的第二橫向流動過濾器。從上面很顯然可以看出聚結(jié)和分離領(lǐng)域的革新經(jīng)常涉及完全的分離系統(tǒng)。該系統(tǒng) 包括多種介質(zhì)類型，多種介質(zhì)元件，和多層介質(zhì)。該革新經(jīng)常涉及包裝所述介質(zhì)和以新的方式流動乳液。這種方案的缺點是復雜的，這直接轉(zhuǎn)變成制造和原材料成本。導致復雜性和 增加成本的同樣的因素還限制了該方案的普遍適用性。新的方案總是涉及到單一的或者極 有限組的聚結(jié)過濾器設(shè)計?，F(xiàn)有技術(shù)中缺少的是能夠從烴中分離水的單卷介質(zhì)，其能夠普 遍的與已經(jīng)使用的分離系統(tǒng)和日常的轉(zhuǎn)化工藝相兼容。另外，烴，特別是柴油燃料，越來越多的用表面活性劑進行添加。表面活性劑是以 燃料添加劑的形式例如潤滑增強劑和防銹劑，以及生物柴油來使用的。生物柴油是源自于 植物和動物甘油三酯的甲醇酯化的脂肪酸甲酯的混合物。逐漸升高的油價以及家用燃料供 應(yīng)開發(fā)和使得化石碳排放最小化的壓力產(chǎn)生了在不同的運輸，發(fā)電和工業(yè)應(yīng)用中使用生物 柴油來代替烴的有利條件。還發(fā)現(xiàn)生物柴油提高了柴油燃料的潤滑性，并且作為結(jié)果，產(chǎn)生 了將它用作低潤滑性超低硫含量柴油燃料的共混成分的另外的推動力。這樣的烴和表面 活性劑的共混物產(chǎn)生了這樣的條件，在這里過去設(shè)計的用于從烴中除水的系統(tǒng)是不能使用 的，并且使得50-100%的所攜帶的水不受約束的通過該分離系統(tǒng)，到終端用戶。表面活性劑促進了乳液中更小的液滴的形成，并且穩(wěn)定乳液抗分離。表面活性劑 是術(shù)語“表面活性試劑”的縮寫。表面活性劑是這樣的分子，其包含兩部分，一部分已知為 親液的，或者親溶劑的，另一部分是疏液的，或者憎溶劑的。在溶劑相是水的情況中，該術(shù)語 變成親水的和疏水的。在乳液的情況中，溶劑將是連續(xù)相。這種在一個分子中的雙親性的 外圍結(jié)構(gòu)賦予了表面活性劑它們的表面活性。為了使得能量最小，表面活性劑在界面排列 來使得該分子的兩部分保持在有利的環(huán)境中。在兩種不混溶液體界面上的表面活性劑的存 在降低了表面張力，并且作為結(jié)果，降低了液滴破裂來形成乳液所需的能量(等式1)。在 固-液界面存在時，該分子的疏液基團排列在固體上，并且親液基遠離該表面。乳液中的表 面活性劑同樣聚集在液-液界面。但是，在這種情況中，這里存在著由液滴相產(chǎn)生的幾百平 方米的界面表面。在乳液中，表面活性劑將疏液部分朝著液滴排列，并且將親液基團向外伸 入連續(xù)相中。這產(chǎn)生了這樣的條件，在這里液滴是通過疏液基團與連續(xù)相隔開的，并且通過 與親液基團的相互作用而與其他液滴隔開。這些因素都產(chǎn)生了能壘，來阻止乳液松弛到它 的兩個單獨的大體積相的最低能量狀態(tài)。圖1中的圖表說明了表面活性劑的相互作用，這 導致了乳液穩(wěn)定性。上面討論的表面活性劑的性能導致了設(shè)計來分離水-烴乳液的現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì) 和現(xiàn)有技術(shù)的水分離器系統(tǒng)的失敗。不管分離器設(shè)計如何，全部的水-烴分離器是通過提 供固體表面來起作用的，在該固體表面上乳液不連續(xù)相失去穩(wěn)定性，該不連續(xù)相聚結(jié)，并且 允許重量分析連續(xù)相的沉積。為了失去穩(wěn)定性，不連續(xù)相的液滴必須與該固體表面接觸。 通過降低液滴破裂的能量，在表面活性劑存在下乳液滴的尺寸是相當小的。這產(chǎn)生了這樣 的條件，在其中不連續(xù)相液滴尺寸足夠小，來通過所述介質(zhì)，并且最小程度與該介質(zhì)表面接 觸，因此避免了對于成功的聚結(jié)和分離來說關(guān)鍵的失去穩(wěn)定性所產(chǎn)生的表面。此外，通過穩(wěn) 定連續(xù)相中的液滴，表面活性劑干擾了不連續(xù)相在介質(zhì)表面上的自然吸附。該介質(zhì)表面必 須成功的為乳液的組分而競爭。通過穩(wěn)定連續(xù)相中的液滴，表面活性劑降低了乳液的能量 和降低了液滴相優(yōu)先吸附到介質(zhì)表面上的可能性。最后，通過吸附到液滴表面，表面活性劑 改變了不連續(xù)相的表面特性。通過固體表面使得乳液失去穩(wěn)定性是通過它的表面能來進行 的。通過吸附到固體表面上，表面活性劑改變了介質(zhì)表面，因此顯著改變了該表面和不連續(xù) 相之間相互作用的性質(zhì)。該結(jié)果是系統(tǒng)能量物質(zhì)均衡的結(jié)果，其完全削弱了現(xiàn)有技術(shù)乳液分離介質(zhì)和現(xiàn)有技術(shù)乳液分離系統(tǒng)的能力。聚結(jié)是液-固的或者吸附基的分離。為了發(fā)生分離，待分離的相必須與固體表面 相互作用。乳液組分在固體介質(zhì)表面和烴之間的配分是由自由能最小化作用驅(qū)動的(等式 1)。如果該相互作用降低了系統(tǒng)的整個能量，則乳液組分將與固體介質(zhì)相結(jié)合。在恒定的 溫度和壓力時，能量最小化作用將由□□口驅(qū)動。與具有高的固-液界面張力(低的親固 體性)的組分相比，具有低的固-液界面張力(高的親固體性)的組分將表現(xiàn)出更高的表 面相互作用。相互作用的表面或者表面積轉(zhuǎn)化成為所述組分通過該固定相的可利用的路徑 長度。路徑長度驅(qū)動了從介質(zhì)的洗提時間。洗提時間決定了分離的效力。在分解混合物的 困難中(這里在待分離的相之間僅僅存在著最小的差異)，洗提時間差異通過增加可利用 的路徑長度而夸大。相對于乳液分離，表面活性劑也與該固體相互作用，并且可以通過優(yōu)先 吸附到該固體上而從液滴中清除。該方法還促進了聚結(jié)，因為在沒有表面活性劑時，液滴失 去穩(wěn)定性，并且易于聚結(jié)。吸附可利用的表面越大，相互作用和成功的乳液失穩(wěn)的可能性越 大。結(jié)果，在吸附基分離中，固定相的表面積是成功分離的單一的最關(guān)鍵參數(shù)。當作為分散相失穩(wěn)的基礎(chǔ)的固_液相互作用被阻止時，現(xiàn)有技術(shù)的聚結(jié)介質(zhì)不能 分離乳液。同樣，因為不能實現(xiàn)與介質(zhì)表面足夠的相互作用而導致現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)的失敗。 這種失敗歸因于兩種途徑，不適當?shù)目壮叽绾筒蛔愕谋砻娣e。在具有低界面張力的含有表 面活性劑的柴油燃料中乳化的水滴的孔尺寸處于3. 5微米的范圍，這是一種從沒有表面活 性劑的柴油燃料和煤油的典型的10.0微米范圍的明顯偏移。現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)沒有設(shè)計來 捕集這樣小尺寸的液滴。結(jié)果，當液滴相由這樣的液滴組成，即，該液滴的尺寸小到足以穿 過介質(zhì)逸出，并且具有與介質(zhì)表面最小的相互作用時，該液滴是不聚結(jié)的，并且該現(xiàn)有技術(shù) 的聚結(jié)介質(zhì)是失敗的。通過均勻化系統(tǒng)能量，表面活性劑還賦予了現(xiàn)有技術(shù)的聚結(jié)介質(zhì)不足的表面積。 在表面活性劑穩(wěn)定的乳液中，在液滴相和介質(zhì)表面之間存在著干擾，這歸因于表面活性劑 在液-液和固-液界面上的吸附。如上所述，表面活性劑在界面上的吸附補償了相互作用 的能量，并且需要更長的路徑長度來有效的溶解乳液組分?，F(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)的表面積僅僅不 足夠大來提供分離所需的路徑長度。因此，當存在表面活性劑穩(wěn)定的水-烴乳液時，現(xiàn)有技 術(shù)介質(zhì)容易通過表面活性劑的吸附而overwhelmed和改變，并且不連續(xù)相不聚結(jié)的通過該 介質(zhì)。目前普通的聚結(jié)介質(zhì)無法用于含有表面活性劑和生物柴油的燃料中。成功的與直徑尺寸低于5. 0微米的不連續(xù)相液滴相互作用的需要和明顯的提高 表面積的需要將介質(zhì)的特征置于與最終的使用需要例如滲透性和厚度相沖突的境地。流量 需要是滲透性和厚度目標的基本驅(qū)動者。如果減慢穿過介質(zhì)的速度來產(chǎn)生與表面最大的接 觸時間，則總是會促進分離。這當然不可以通過最終的用途來適應(yīng)，該最終用途規(guī)定了流過 該介質(zhì)的最小運行。最小流量要求依次驅(qū)動了滲透性目標，來保持在介質(zhì)上的實際壓力降 低。流量要求規(guī)定了穿過該介質(zhì)的速度。速度是用于產(chǎn)生分離的介質(zhì)的面積的派生物。當 元件使用褶狀的或者纏繞的介質(zhì)時，介質(zhì)厚度決定了能夠用于給定應(yīng)用的介質(zhì)的面積，并 且同樣，決定了乳液穿過該介質(zhì)的速度。分離是通過介質(zhì)來促進的，該介質(zhì)能夠在最低的厚 度(thickness或者caliper)產(chǎn)生分離。關(guān)于孔徑，現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)的孔經(jīng)常過于開放，而不能推動液滴和介質(zhì)表面以及未 聚結(jié)逸出的液滴之間的相互作用。這出現(xiàn)于當乳液中的表面活性劑降低了表面張力和促進
7了液滴破裂成為更小的粒度分布時?，F(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)缺少能夠管理更小的粒度分布的孔尺寸 和總是使得未聚結(jié)的不連續(xù)相到介質(zhì)的接受側(cè)。假設(shè)，為了有效的與小粒子相互作用，現(xiàn)有 技術(shù)介質(zhì)的滲透性將需要降到不切實際的處于最終用途所需的面速度的水平。在不足的表面積的情況中，現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)的厚度使得乳液分離處于與速度要求相 沖突的境地。限制性因素是將所需的表面積并入到具有現(xiàn)實的厚度的介質(zhì)的薄片或者層化 的薄片中，對所需的滲透性來說同樣如此。這用現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)是不可能的。現(xiàn)有技術(shù)的 介質(zhì)通常是厚的，例如具有5mm厚度的玻璃墊，并且需要空間載體，例如絲網(wǎng)或者酚醛樹脂 滲透的纖維素薄片。假設(shè)，如果將現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)制成包含足夠的表面積來溶解復雜的乳液 例如表面活性劑穩(wěn)定的水-烴乳液，則厚度將是如此的大，僅僅少量能夠包裝到分離系統(tǒng) 外殼中。這樣有限量的介質(zhì)將明顯提高穿過介質(zhì)的速度，抑制有效的分離。由于現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)的局限，在聚結(jié)領(lǐng)域的革新經(jīng)常涉及“系統(tǒng)”而非介質(zhì)。該系統(tǒng) 包括多介質(zhì)類型，多介質(zhì)元件和多介質(zhì)層。系統(tǒng)典型的涉及包裝該介質(zhì)和以不同的方式流 動乳液來在孔徑_滲透性和表面積_厚度、滲透性交替的限制中工作。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)確定對于分離水-烴乳液來說良好的聚結(jié)介質(zhì)需要非常精 巧的平衡介質(zhì)中幾種不同的物理特性。對于與水良好的界面接觸來說，令人期望的是使用 這樣的纖維，其具有低的水吸附能量，高表面積，和天然的伸縮性(Ioft)，該伸縮性在纖維 組裝時形成了孔結(jié)構(gòu)。天然和纖維素基的纖維，例如纖維素，lyocell，人造絲(rayon)，羊毛 和絲綢具有這些性能，并且因此令人期望的是具有一定量的天然纖維和纖維素基纖維。為 了提高表面積，可令人期望的是還具有一定量的高表面積原纖化的纖維或者表面積增強合 成材料。發(fā)現(xiàn)使用某些類型的具有極高的固有表面積的納米陶瓷官能化的纖維來獲得在乳 液分離介質(zhì)中非比尋常的性能。另外一種令人期望的性能是具有相對低密度的薄片，該薄片具有更高的體積(厚 度)/表面積，來允許形成促進水收集和聚結(jié)的孔和通道，同時留下更高的用于與水接觸的 表面積。更高的薄片厚度會預(yù)示著孔結(jié)構(gòu)的保存，相反壓縮薄片將減少孔結(jié)構(gòu)和降低性能。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將天然的和纖維素基的纖維與其他材料例如合成或者玻璃纖維合并能夠保持良 好的孔結(jié)構(gòu)，同時形成較低密度的薄片。更高表面積的天然和纖維素基纖維單獨地不保證 它將是良好的乳液分離器。為了提高孔開放性，同時保持低的薄片密度，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對于較 大的直徑來說，較小的玻璃纖維直徑是優(yōu)選的。對于良好的乳液分離來說，另外一種令人期望的性能是孔尺寸應(yīng)當符合預(yù)期的水 粒度。在表面活性劑加入到烴中時，水粒度變小。所以，良好的聚結(jié)介質(zhì)必須具有更小的孔 尺寸來有效地與水滴相互作用，該水滴是例如小于3. 5微米尺寸的，該尺寸是在低界面張 力柴油燃料的水乳液中所觀察到的。適當?shù)目壮叽缈梢酝ㄟ^選擇天然或者纖維素基纖維和 支持的合成或者玻璃纖維的正確組合來獲得。為了在薄片中將這些要素合并來具有良好的孔結(jié)構(gòu)和分布，令人期望的是由濕法 (wet-laid process)，使用均勻分布的所選擇成分的濕法配料(wet-laid furnish)來形成 作為單個干燥層的乳液接觸薄片，來提供高的表面接觸面積，而不犧牲用于良好的孔結(jié)構(gòu) 的滲透性或者厚度。對于良好的薄片強度來說，同樣令人期望的是加入干強度添加劑和/或濕強度添加劑。根據(jù)本發(fā)明，一種用于分離水-烴乳液的聚結(jié)介質(zhì)，其包含下面的組分形成的乳 液接觸薄片(a)由以下組成的組中的至少一種組分(1)天然纖維，(2)纖維素纖維，(3)天然 基纖維和(4)纖維素基纖維，(b)由以下組成的組中的至少一種組分(1)高表面積原纖化纖維，(2)表面積增 強合成材料，(3)玻璃微纖，和(4)納米陶瓷官能化的纖維；和(c)由以下組成的組中的至少一種組分⑴干強度添加劑和(2)濕強度添加劑，其中該介質(zhì)的纖維性組分占該介質(zhì)的至少大約70%。在一種實施方案中，該聚結(jié)介質(zhì)包含大約70%的牛皮紙纖維(kraftfibers)和大 約28%的原纖化的Iyocell纖維，濕強度添加劑和干強度添加劑。在另外一種優(yōu)選的實施方案中，該聚結(jié)介質(zhì)包含牛皮紙纖維，原纖化的Iyocell 纖維，玻璃微纖，濕強度添加劑和干強度添加劑。特別優(yōu)選的是使用0. 65微米玻璃微纖。在仍然的另外一種優(yōu)選的實施方案中，該聚結(jié)介質(zhì)包含牛皮紙纖維，原纖化的 Iyocell纖維，納米陶瓷官能化的纖維，濕強度添加劑和干強度添加劑。特別優(yōu)選類型的納 米陶瓷官能化的纖維是Disruptor 勃姆石納米纖維官能化的玻璃纖維，其是由佛羅里達 州 Sanford 的 Argonide Corporation 制造。優(yōu)選該聚結(jié)介質(zhì)是作為單個的自持式層，由濕法，使用均勻分布的濕法配料來形 成的。它還可以作為多層結(jié)構(gòu)來形成。在一種優(yōu)選的實施方案中，一種雙層結(jié)構(gòu)具有上游 層和下游層，該上游層含有大約67重量％的表面積增強納米陶瓷官能化的玻璃纖維，大約 23%的牛皮紙纖維和大約10%的原纖化的Iyocell纖維，該下游層含有大約80%的纖維素 纖維和大約20%的樹脂。對所述成分的類型和百分比量進行選擇，來提供足以完全分配表面活性劑穩(wěn)定 的乳液的組分的表面積，而不犧牲滲透性或者厚度。優(yōu)選的介質(zhì)被設(shè)計具有足夠的滲透 性來允許在流過應(yīng)用中的壓力降低，這與現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)是一致的。該介質(zhì)的基重和厚度 (caliper)可以改變來滿足具體終端用途的標準；但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該介質(zhì)在具有低到0. 6mm 的厚度和227g/m2的基重時進行乳液分離。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的介質(zhì)的例子是以高到1. 219cm/ min的面速度來進行分離的，并且在高到40%的生物柴油共混物中進行分離。用作聚結(jié)介 質(zhì)的最終濕法薄片還是可打褶和可卷繞的。本發(fā)明其他的目標，特征和優(yōu)點將參考附圖，在下面的本發(fā)明詳細說明中進行解釋。


圖1表示了表面活性劑的相互作用，其導致了乳液的穩(wěn)定性。圖2是一種圖表，比較了當暴露于水-B7乳液時，現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)和本發(fā)明介質(zhì)的乳 液分離能力。圖3A(在左邊)表示了現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)下游的流體的外觀，其是具有不完全分離的 乳液的云霧狀，與之對比的圖3B(在右邊)表示了本發(fā)明介質(zhì)下游的流體的外觀。圖4是一種圖表，表示了當暴露于水-B20乳液時本發(fā)明介質(zhì)的乳液分離能力。
圖5A表示了在水-B20乳液分離之后，現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)下游的流體的外觀，與之對比 的圖5B表示了在暴露于本發(fā)明的介質(zhì)之后下游流體的外觀。圖6是一種圖表，表示了當暴露于水-B5乳液時，與常規(guī)的熔吹聚酯介質(zhì)相比，本 發(fā)明介質(zhì)的兩層例子的除水效率。
具體實施例方式在最寬泛的含義中，本發(fā)明優(yōu)選的實施方案涉及一種用于分離水-烴乳液的聚結(jié) 介質(zhì)，其包含乳液接觸薄片，該薄片是作為單個干燥層，由濕法，使用均勻分布的濕法配料 來形成的，該配料由兩種或多種主要的成分組成，對所述成分的類型和百分比量進行選擇 來提供足以完全分配表面活性劑穩(wěn)定的乳液的組分的乳液接觸表面積，而不犧牲滲透性或 者厚度。作為工業(yè)上公知的(并且在此不進一步詳細描述)，濕法非織造薄片可以如下來生 產(chǎn)提供濕法配料的漿體，來在濕法造紙機的成形網(wǎng)上擠出配料層，然后將排放到該成形網(wǎng) 上的層干燥成為干薄片。在本發(fā)明中，將該濕法配料的兩種或者多種成分進行混合來均勻 分布在其中，以使得該配料層基本均勻。許多不同類型和百分比量的材料可以用來產(chǎn)生目 標的結(jié)果，并且因此用于形成任何具體的聚結(jié)介質(zhì)產(chǎn)品的優(yōu)選的成分組合將取決于在最終 產(chǎn)品中所期望的目標工作特性。通常，通過濕法，由均勻分布的濕法配料所制造的最終的薄片的組分優(yōu)選選自 (1)高到大約80%的天然，纖維素，天然基或者纖維素基纖維；(2)高到大約50%的合成纖 維；(3)高到大約60%的高表面積原纖化的纖維；(4)高到大約70%的玻璃微纖；(5)高到 大約80%的表面積增強合成材料；(6)高到大約5%的濕法紙，干強度添加劑；(7)高到大 約5%的濕法紙，濕強度添加劑；(8)高到大約30%的強度增強組分；和(9)高到大約30% 的用于最終薄片的粘合劑樹脂，其中所示的百分比表示最終薄片干重量的成分的百分比。 該百分比量表示了在最終的薄片中的成分的重量百分比。這些成分可以包括但不限于下面 類型的推薦材料1. 0-80%的天然的，纖維素的，天然基或者纖維素基纖維，其包括a.軟木，桉樹或者硬木牛皮紙纖維b.再生的牛皮紙纖維c.再生的辦公廢紙(office waste)d.亞硫酸鹽軟木，桉樹或者硬木纖維e.棉纖維f.棉短線(cotton 1 inters)g.絲光處理的纖維h.化學機械軟木或者硬木纖維i.熱機械軟木或者硬木纖維j.羊毛k.絲綢1.再生的纖維素纖維人造絲，粘膠，Iyocellm.聚乳酸2. 0-50%的合成纖維，其包括
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m.碳酸鈣η.多孔的或者無孔的聚合物粒子，微球，和凝膠，具有和不具有苯磺酸烷基酯，三 烷基銨烷基苯，氟烷基，傳統(tǒng)的疏水物，傳統(tǒng)的親水物，離子交換，和反相官能化，其來自下 面的族i.酚醛，例如 Duolite XAD 系列ii.聚苯乙烯-二乙烯基苯，例如Amberlite XAD系列iii.右旋糖苷(dextran)，例如 S印hadex Giv.瓊月旨糖(agarose)，例如 S^harosev.交聯(lián)的烯丙基右旋糖(dextrose)，例如S^hacrylvi. 二乙烯基苯vii.聚酰胺viii.甲基丙烯酸羥烷酯6. 0-5%的傳統(tǒng)的濕法紙干強度添加劑，其包括a.源自于馬鈴薯，玉米或者木薯(tapioca)的陽離子淀粉b.衍生的瓜爾膠c.羧甲基纖維素d.陰離子和兩性離子丙烯酰胺聚合物7. 0-5 %的傳統(tǒng)的濕法紙濕強度添加劑a.聚酰胺樹脂b.聚酰胺_表氯醇(PAE)樹脂c.松香乳液d.松香皂e.烷基琥珀酸酐f.烷基烯酮二聚體8. 0-30%的強度增強組分，包括a.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚酯核和共聚酯殼組成。b.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚酯核和聚乙烯殼組成。c.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚丙烯核和聚乙烯殼組成。d.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚酯核和聚丙烯殼組成。e.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚酯核和聚苯硫殼組成。f.雙組分殼_核聚合物纖維，由聚酰胺核和聚酰胺殼組成。g.丙烯酸類共聚物乳膠粘合劑9. 0-30%的樹脂，其施用到并且浸透最終的薄片。a.該浸透性樹脂可以選自下面的聚合物族i.甲酸積 月旨1.苯胺-甲醛2.蜜胺-甲醛3.苯酚-甲醛4.對甲苯磺酰胺-甲醛
5.脲-甲酸6.苯基縮水甘油醚-甲醛ii.聚(乙烯基酯)1.聚乙酸乙烯酯2.聚乙酰乙酸乙烯酯3.聚三甲基乙酸乙烯酯4.聚苯甲酸乙烯酯iii.聚(乙烯醇)1.聚乙烯醇2.聚乙烯醇乙?；?.聚乙烯醇_共聚-馬來酸酐iv.苯乙烯-丙烯酸類v.氨基甲酸酯_丙烯酸類b.該浸透性樹脂可以包含選自下面族的疏水性的添加劑i.硅酮ii.全氟聚醚iii.氟烷基作為一種優(yōu)選組合的成分(其構(gòu)成了鋪在成形網(wǎng)上的濕法配料)，該聚結(jié)介質(zhì) 的單個干燥層包含至少三種下面類型的組分0-80%的軟木牛皮紙纖維，0-80%的硬木 牛皮紙纖維，0-80%的再生的牛皮紙纖維，0-80%的亞硫酸鹽硬木纖維，0-50原纖化的 Lyocell，0-30 %的B-玻璃微纖，0-80 %的Disruptor 納米陶瓷纖維，0-40 %的顆粒吸附介 質(zhì)(例如煅制的二氧化娃，活性炭，硅酸鎂，和來自酚醛樹脂族的多孔的聚合物微球，例如 Duolite XAD761，或者苯乙烯-二乙烯基苯，例如AmberliteXAD 16HP,和0_5%的濕和干強 度樹脂。另外，該薄片可以包含重量百分比為0-25%的樹脂，該樹脂施用到和浸透最終的薄 片。該浸透性樹脂可以選自下面的聚合物族酚類，苯乙烯丙烯酸類，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯 醇和氨基甲酸酯改性的丙烯酸類。此處所述的本發(fā)明的介質(zhì)分離水和烴的乳液，這里該烴包含高含量的表面活性劑 和/或生物柴油，這是因為它將極高的表面積(超過了 200m2/g)與獨特的孔結(jié)構(gòu)(其驅(qū)使 液體-固體相互作用，而不明顯損失滲透性)以及與最小的厚度相結(jié)合。本發(fā)明介質(zhì)可以 將一種特別類型的玻璃纖維與納米氧化鋁纖維(接枝到表面上)合并，稱作Disruptor 納 米陶瓷官能化的纖維，其帶有通過氮氣吸附所測量的300-500m2/g的表面積。該本發(fā)明的 介質(zhì)還可以包含煅制的二氧化硅，活性炭，硅酸鎂，來自酚醛樹脂族的多孔聚合物微球例如 Duolite XAD 761，苯乙烯-二乙烯基苯例如Amberlite XAD 16HP。這些顆粒組分還給本發(fā) 明的介質(zhì)帶來300-500m2/g的表面積。作為這些特征的結(jié)果，單層本發(fā)明介質(zhì)成功分離了 水和烴的乳液，這里該烴包含高含量的表面活性劑和/或生物柴油，其是使用單層的現(xiàn)有 技術(shù)介質(zhì)不能分離的。這使得乳液分離能夠用簡單得多的系統(tǒng)來完成，而無需多介質(zhì)層，多 元件或者復雜的流動設(shè)計。本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施方案具有Disruptor 納米陶瓷官能化的纖維作為該 濕法配料中的主要成分之一。Disruptor 納米陶瓷纖維是勃姆石納米纖維官能化的玻璃纖維，由佛羅里達州Sanford的ArgonideCorporation制造。Disruptor 納米陶瓷纖維的組 成，特征和制造方法描述在F. Tepper和L. Kaledin的US專利6838005中。該Disruptor 纖維可以預(yù)先暴露于0-60%的下面的高表面積物質(zhì)中a.多孔的或者無孔的微顆?；蛘呶⑶蚨趸瑁摱趸枋俏刺幚淼?，煅制的 (fumed)和/或是化學改性來具有選自下面的官能團線性烷基，三甲基，烷基氨基甲酸酯， 環(huán)己基，苯基，二苯基，二甲基氨基，氨基，硝基，腈，氧代丙腈，vic-hydroxyl，氟烷基，聚己 內(nèi)酰胺，聚乙氧基化物，傳統(tǒng)的疏水物和親水物，離子交換，和反相種類；b.多孔的或者無孔的微顆?；蛘呶⑶蜓趸X，該氧化鋁是未處理的，煅制的 (fumed)和/或是化學改性來具有選自下面的官能團線性烷基，三甲基，烷基氨基甲酸酯， 環(huán)己基，苯基，二苯基，二甲基氨基，氨基，硝基，腈，氧代丙腈，vic-hydroxyl，氟烷基，聚己 內(nèi)酰胺，聚乙氧基化物，傳統(tǒng)的疏水物和親水物，離子交換，和反相種類；C.多孔的或者無孔的微顆?；蛘呶⑶虿Ａ?br> d.活性炭
e.多孔的石墨碳
f.硅酸鎂
g·二氧化鈦
h.二氧化鋯
i.硅藻土
j·吸附粘土例如漂白土，蒙脫石和綠土
k.屬于沸石族的網(wǎng)狀硅酸鹽，例如沸石A，沸石X，沸石Y，沸石ZSM-5，沸石LTL
I.碳酸鈣
m.多孔的或者無孔的聚合物粒子，微球，和凝膠，具有和不具有苯磺酸烷基酯，
烷基銨烷基苯，氟烷基，傳統(tǒng)的疏水物，傳統(tǒng)的親水物，離子交換，和反相官能化，其來自下 面的族i.酚醛，例如 Duolite XAD 系列ii.聚苯乙烯-二乙烯基苯，例如Amberlite XAD系列iii.右旋糖苷，例如S印hadex Giv.瓊脂糖，例如S印harosev.交聯(lián)的烯丙基右旋糖，例如S印hacrylvi. 二乙烯基苯vii.聚酰胺viii.甲基丙烯酸羥烷酯下面是用于濕法配料中的成分具體組合的例子，該濕法配料用于制造聚結(jié)介質(zhì) (基于最終薄片的重量百分比)實施例1 (單層)70. 8 %的原軟木牛皮紙纖維28. 5%的原纖化的 Lyocell0. 5 %的聚酰胺-表氯醇(PAE)樹脂濕強度添加劑0. 2 %的聚丙烯酰胺干強度添加劑
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實施例2 (單層)30. 0 %的B-玻璃，0. 65微米直徑
49.0%的原軟木牛皮紙纖維20. 3%的原纖化的 Lyocell0. 5 %的聚酰胺-表氯醇(PAE)樹脂濕強度添加劑0. 2 %的聚丙烯酰胺干強度添加劑實施例3 (單層)67. 00% 的 Disruptor 纖維23. 00 %的原軟木牛皮紙纖維9. 70%的原纖化的 Lyocell0. 15%的聚酰胺-表氯醇(PAE)樹脂濕強度添加劑0. 15%的聚丙烯酰胺干強度添加劑實施例4(單層)39. 70% 的 Disruptor 纖維40. 00% 的 Cab-o-sil M-5 二氧化硅12. 00%的原軟木牛皮紙纖維8. 00%的原纖化的 Lyocell0. 15%的聚酰胺-表氯醇(PAE)樹脂濕強度添加劑0. 15%的聚丙烯酰胺干強度添加劑腿本發(fā)明介質(zhì)的實施例1和2是在燃料-水分離器平薄片小型測試和樣品架中 進行測試的。該平薄片測試模擬了汽車工程學會(SAE)J1488乳化的水/燃料分離測 試。在該平薄片小型測試中，將0.25%的蒸餾去離子水在26-30°C乳化到燃料中，使用 Gould的1MC1E4C0機械偶合的IHP離心泵(由SAE J1488方法規(guī)定，具有11/4⑴xl (ο) x53/16(imp.))調(diào)速到2GPM的流量。195CC/min的所形成的燃料-水乳液流過該平薄片樣 品架。該樣品架使得水從在上游和下游兩側(cè)上的流動中離開，因此能夠比較聚結(jié)類型的介 質(zhì)。上游和下游乳液樣品取自所述架的入口和出口的端口中。將該乳液樣品在Cole Parmer Ultrasonic BathModel#08895_04 中均化至少 1 分鐘。使用 Mettler Toledo Model D39 卡 費滴定計測量每個樣品的含水量，并且以每百萬份的份數(shù)(PPm)來報告。將樣品架的出口 與來自泵的流動進行重新結(jié)合，并且通過一連串的四個Caterpillar 1R-0781燃料-水分 離器清潔過濾器來將100-500ppm燃料返回到所述池子中。該池子包含了 6GAL添加量的燃 料。在上游/下游進行150分鐘的測試，并且在交替的10分鐘間隔中抽出池子樣品。在每個取樣時間(tn)的除水效率(WRE)是使用下式來計算的WREtn = (1-下游 tn/ 上游 JXlOO0這里下游tn是下游水含量(ppm)，上游tn是上游水含量(ppm)。上游水含量的目標 在整個測試中是2500ppm。絕不能從所測量的下游水含量中減去池水含量。這種標準化被用于SAE J1488中， 但是傾向于在高的生物柴油含量條件中的膨脹性能結(jié)果。介質(zhì)的性能是通過繪制WRE相對于測試時間的圖來進行判斷的。用于評價的燃料是在超低硫含量柴油(ULSD)中的生物柴油共混物。超低硫含量柴油獲自British Petroleum, Naperville, IL0生物柴油是大豆油脂肪酸甲酯，獲自Renewable Energy Group, Ralston, IA0所用的共混物是B5，在ULSD中5% (vol)的生物柴油，B7，在ULSD中 7% (vol)的生物柴油，和B20，在ULSD中20% (vol)的生物柴油。圖2包含本發(fā)明介質(zhì)的樣品的小型測試燃料-水分離結(jié)果，將其與B7測試中的現(xiàn) 有技術(shù)玻璃墊聚結(jié)介質(zhì)進行比較。從圖2中很清楚的是本發(fā)明的介質(zhì)有效分離了燃料和 水。本發(fā)明介質(zhì)1在該測試過程中保持了 90+%的除水效率(WRE)，和本發(fā)明介質(zhì)2以95+% 的WRE完成了 150分鐘的測試。現(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)不能有效分離所述的乳液。該現(xiàn)有技術(shù)的 介質(zhì)在測試開始時具有90. 4%的WRE，其在第70分鐘時降低到74. 8%的WRE，隨后在第150 分鐘時又下降14%，達到60. 8%的WRE。在現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)中的情況中，如圖3A所示，一個霧濁的，不完全分離的乳液離開 該介質(zhì)的下游側(cè)。在本發(fā)明介質(zhì)的情況中，如圖3B所示，大的水滴離開該介質(zhì)，并且質(zhì)量大 到足以抵抗向上流動至接受管線和在下游側(cè)的收集。該燃料是清潔和明亮的。這正好是通 過聚結(jié)介質(zhì)來成功的分離乳液所需類型的行為。本發(fā)明的介質(zhì)是在20%的生物柴油共混物中進行測量，來評價在更極端的環(huán)境中 的性能。在這些測試過程中，凈化過濾器是失效的。池水含量升高到1100-2000ppm的范 圍，而上游的水含量升高到3300ppm。進行了將上游的水保持在2500ppm的挑戰(zhàn)的嘗試。重 點要強調(diào)的是乳液中的水滴尺寸與所施加的能量是負相關(guān)的。在池子中高的水含量的情況 中，池水很可能將是更小的粒度分布，因為它已經(jīng)多次通過了乳化泵。同樣，在B20中的挑 戰(zhàn)被認為更苛刻，這歸因于高的表面活性劑含量以及因為通過乳化泵的多次循環(huán)而帶來的 更小的水粒度。B20測試的結(jié)果表示在圖4中，并且強調(diào)了本發(fā)明的介質(zhì)分離燃料和水的能力。在 所述的條件下，本發(fā)明的介質(zhì)1在150分鐘的過程中保持了 85+%的WRE，而本發(fā)明介質(zhì)2 始終分離了高于90%的WRE。相反，現(xiàn)有技術(shù)玻璃墊聚結(jié)介質(zhì)樣品在該測試的第一個70分 鐘內(nèi)表現(xiàn)出75-77%的WRE，并且在第150分鐘時下降到61.1%。離開該現(xiàn)有技術(shù)介質(zhì)的流 體同樣是霧濁的，在B7中所觀察到的平行的結(jié)果，并且表示在圖5A中。離開本發(fā)明介質(zhì)的 燃料看起來非常類似于在B7測試中的性能，并且示于圖5B中。離開該過濾器的燃料是清 潔和明亮的，同時水以大質(zhì)量的液滴滾落于下游表面。這些結(jié)果在迄今為止的平薄片測試 中是前所未有的。雖然優(yōu)選實施方案的聚結(jié)介質(zhì)可以配置成自持式的單層結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的聚結(jié) 介質(zhì)也可以用作多層結(jié)構(gòu)中的層，其僅僅用于聚結(jié)或者用于除去粒子和聚結(jié)功能的結(jié)合。 聚結(jié)介質(zhì)的層可以位于多層結(jié)構(gòu)的任何一層。在多層結(jié)構(gòu)中，這里不需要特別的層組織來 產(chǎn)生物理性能的梯度，除非是期望的。多層結(jié)構(gòu)的其他層可以包含1.樹脂浸透的濕法介質(zhì)，其可以包含下面的配料組分a. 0-80%的纖維素或者纖維素基纖維，其包括i.軟木，桉樹或者硬木牛皮紙纖維ii.再生的牛皮紙纖維iii.再生的辦公廢紙iv.亞硫酸鹽軟木，桉樹或者硬木纖維
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v.棉纖維vi.棉短線vii.絲光處理的纖維viii.化學機械軟木或者硬木纖維ix.熱機械軟木或者硬木纖維b. 0-50%的合成纖維，其包括i.旦尼爾范圍0. 5dpf_13dpf，長度范圍3mm-24mm的聚酯纖維；ii.旦尼爾范圍3dpf_6dpf，長度范圍3mm-24mm的尼龍6纖維；ii.旦尼爾范圍ldpf-22dpf，長度范圍3mm-24mm的尼龍66纖維；c. 0-70%的玻璃微纖，其包括i.纖維直徑為0. 2-5. 5微米的A-玻璃ii.纖維直徑為0. 2-5. 5微米的B-玻璃iii.纖維直徑為0. 2-5. 5微米的C-玻璃iv.纖維直徑為0. 2-5. 5微米的E-玻璃d. 0-30%的樹脂，其施用到并且浸透最終的薄片。i.該浸透性樹脂可以選自下面的聚合物族1.甲酸積 月旨a.苯胺-甲酸b.蜜胺-甲酸c.苯酚-甲酸d.對甲苯磺酰胺-甲醛e.脲-甲酸f.苯基縮水甘油醚_甲醛2.聚(乙烯基酯)a.聚乙酸乙烯酯b.聚乙酰乙酸乙烯酯c.聚三甲基乙酸乙烯酯d.聚苯甲酸乙烯酯3.聚(乙烯醇)a.聚乙烯醇b.聚乙烯醇乙酰基c.聚乙烯醇_共聚-馬來酸酐4.苯乙烯-丙烯酸類5.氨基甲酸酯_丙烯酸類ii.該浸透性樹脂可以包含選自下面族的疏水性的添加劑1.硅酮2.全氟聚醚3.氟烷基2.熔吹的親水性或者疏水性的合成纖維的纖維網(wǎng)
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3.紡粘的親水性或者疏水性的合成纖維的纖維網(wǎng)4.濕法(wet-laid)或者空氣法(air-laid)玻璃纖維的纖維網(wǎng)5.針沖的親水性或者疏水性的合成纖維的纖維網(wǎng)，具有或者不具有天然纖維組 分。下面是多層結(jié)構(gòu)的一個例子，該結(jié)構(gòu)具有上游層和下游層，其由濕法配料形成來 制造該聚結(jié)介質(zhì)(基于最終薄片的重量百分比)實施例5 (雙層)上游層是一個薄片，其含有67. 00% 的 DisruptorTM 纖維23. 00 %的原軟木牛皮紙纖維9. 70%的原纖化的 Lyocell0. 15%的聚酰胺-表氯醇(PAE)樹脂濕強度添加劑0. 15%的聚丙烯酰胺干強度添加劑下游層是一個薄片，其含有79. 60 %的原纖維素纖維20. 00%的用全氟聚醚官能化的酚醛樹脂0. 40 %的聚酰胺濕強度樹脂在圖6中，將實施例5的雙層聚結(jié)介質(zhì)在平薄片小型測試中的水分離效率與B5中 的常規(guī)熔吹聚酯屏障分離介質(zhì)進行了比較。實施例5的介質(zhì)在150分鐘長度的測試中具有 大約95%的WRE的一致性能，與之相比，常規(guī)的熔吹聚酯聚結(jié)介質(zhì)在測試期間從90%降低 到 55% 的 WRE。本發(fā)明的聚結(jié)介質(zhì)因此在經(jīng)時的一致性的從烴中除去乳化水方面是非常有效的。 它獨特的分離能力能夠通過除去多個介質(zhì)層或者另外的元件而使更復雜的聚結(jié)系統(tǒng)得以 簡化。該聚結(jié)介質(zhì)還可以用于從水中除去乳化的油，在運輸應(yīng)用中從燃料中除去乳化的水， 在固定應(yīng)用中例如發(fā)電或者燃料存儲中從燃料或者油中除去乳化的水。同樣，它能夠應(yīng)用 于油田水或者工業(yè)廢水處理應(yīng)用中，在這里小組分的油必須從連續(xù)相的水中除去。作為分 離介質(zhì)，本發(fā)明的介質(zhì)還可以用于大規(guī)模的，制備的，和實驗室規(guī)模的分餾需要中。它提供 了 一種連續(xù)的均勻的表面，其能夠適于任何的吸附色譜應(yīng)用，取消了對于高壓泵，色譜柱或 者色譜柱制備的需要。應(yīng)當理解可以對上面所說明的本發(fā)明的原理給出許多的改進和變化。它的目的是 全部這樣的改進和變化被認為處于在下面的權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于分離水 烴乳液的聚結(jié)介質(zhì)，其包含下面的組分形成的乳液接觸薄片(a)由以下組成的組中的至少一種組分(1)天然纖維，(2)纖維素纖維，(3)天然基纖維和(4)纖維素基纖維，(b)由以下組成的組中的至少一種組分(1)高表面積原纖化纖維，(2)表面積增強合成材料，(3)玻璃微纖和(4)納米陶瓷官能化的纖維；和(c)由以下組成的組中的至少一種組分(1)干強度添加劑和(2)濕強度添加劑，其中該介質(zhì)的纖維性組分占該介質(zhì)的至少大約70％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包含大約70%的軟木牛皮紙纖維和大約 28%的原纖化的Iyocell纖維，濕強度添加劑和干強度添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包含牛皮紙纖維、原纖化的纖維、玻璃微 纖、濕強度添加劑和干強度添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包含大約30重量％的B-玻璃纖維、大約 49%的軟木牛皮紙纖維和大約20%的原纖化的Iyocell纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該玻璃微纖是大約0.65微米直徑的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包含牛皮紙纖維、原纖化的纖維、納米陶瓷 官能化的纖維、濕強度添加劑和干強度添加劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包含大約5-大約80重量％的納米陶瓷官 能化的玻璃纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該納米陶瓷官能化的纖維是勃姆石納米纖維官能 化的玻璃纖維，在商標Disrupter 纖維下銷售。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中在混入到薄片之前，將該納米陶瓷官能化的纖維 預(yù)先暴露于選自下面的高表面積合成顆粒材料微顆粒或者微球二氧化硅，微顆?；蛘呶?球氧化鋁，微顆?；蛘呶⑶虿ＡВ钚蕴?，石墨碳，硅酸鎂，二氧化鈦，二氧化鋯，硅藻土，吸 附粘土，屬于沸石族的網(wǎng)狀硅酸鹽，碳酸鈣，和聚合物粒子，微球，和來自酚醛樹脂族的凝 膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片是使用均勻分布的濕法配料，通過濕法作 為單個干燥層而形成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片是作為單個的、自持式層而形成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片是作為多層結(jié)構(gòu)而形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片是作為雙層結(jié)構(gòu)而形成的，并且上游層 含有大約67重量％的表面積增強納米陶瓷官能化的纖維、大約23%的牛皮紙纖維和大約 10%的原纖化的Iyocell纖維，下游層含有大約80%的纖維素纖維和大約20%的樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，以使得該薄片的厚 度為大約0. 1-3. 0mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，以使得該薄片的基 重為大約20-1000g/m2。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，來對大約5-40%的 生物柴油混合物進行分離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，來對燃料和水乳液進行分離，該分離具有在大于150分鐘的延長的時間內(nèi)在SAEJ1488乳化水/燃料分離測試 方法中的至少75%的除水效率(WRE)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，來對燃料和水乳 液進行分離，該分離具有在大于150分鐘的延長的時間內(nèi)在SAEJ1488乳化水/燃料分離測 試方法中的大約85%的或者更高的除水效率(WRE)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片由所選擇的成分形成，來對燃料和水乳 液進行分離，該分離具有在大于150分鐘的延長的時間內(nèi)在SAEJ1488乳化水/燃料分離測 試方法中的大約95%的或者更高的除水效率(WRE)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片是作為最終的濕法薄片而形成的，其是可 打褶和可卷繞的。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的聚結(jié)介質(zhì)，其中該薄片包括作為強度增強組分的合成纖維。
全文摘要
一種用于分離水-烴乳液的聚結(jié)介質(zhì)，其包含下面的組分形成的乳液接觸薄片(a)至少一種選自下面的組分天然纖維，纖維素纖維，天然基纖維和纖維素基纖維；(b)至少一種選自下面的組分高表面積原纖化的纖維，表面積增強合成材料，玻璃微纖和納米陶瓷官能化的纖維；和(c)至少一種選自下面的組分干強度添加劑和濕強度添加劑，其中該介質(zhì)的纖維性組分占到該介質(zhì)的至少大約70％的。在優(yōu)選的實施方案中，該聚結(jié)介質(zhì)包含牛皮紙纖維，原纖化的lyocell纖維，玻璃微纖或者納米陶瓷官能化的纖維，濕強度添加劑和干強度添加劑。優(yōu)選該聚結(jié)介質(zhì)是使用均勻分布的濕法配料，通過濕法來作為單個的，自持式層而形成的。它還可以作為多層結(jié)構(gòu)來形成。
文檔編號B01D39/20GK101909715SQ200980102443
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者C·斯坦費爾, F·考薩特 申請人:阿斯特羅姆公司