基于低表面自由能的超双疏网膜油水分离模型建立与验证

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wang3993
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近年来,高效的油水分离技术在生产、生活中应用广泛。在众多油水分离方式中,网膜分离法在工业生产过程中占有重要地位,传统的亲油疏水膜易被污染;亲水疏油膜中亲水集团易溶解,寿命短;可控润湿性网膜理论不成熟,这些不足导致了网膜使用效率较低,成本较高。而利用超双疏表面(超疏油/超疏水表面)制备的网膜具有寿命长、抗污染、重复使用性强等优点,在污水处理、油净化、原油开采、海洋油污治理等方面有着重要的理论意义和实用价值,具有广阔的应用前景。本论文提出了利用超双疏网膜实现油水分离的方式,依据超双疏网膜油水分离的原理,确定了通水阻油型和通油阻水型油水分离形式。研究了油水分离过程中网膜截面处液体与固体接触的几何关系和物理关系。建立了液体表面拉普拉斯压力差与外压力差方程和网膜上下液面距离与几何角度方程,并将模型推广到三维空间。通过模型得到上下液面导通时最小导通压力和分离结束后网膜的最大承受压力。分析网膜两侧的压力、网膜接触角、网丝直径、网膜孔径与网丝直径比对网膜承受压力的影响。基于表面自由能理论和表面粗糙度理论,将氟化物通过化学键枝接到固体颗粒表面,使粒子表面获得低表面自由能。将粒子喷涂到不锈钢网膜上,在网膜上形成了具有一定粗糙度的低自由能表面。并采用控制变量的方式设计单个因素对网膜承受压力影响的实验,验证单个因素对油水分离的影响。对比实验数据与理论模型,分析实验结果与理论模型之间的差异,并对模型作进一步的修正,从而获得对超双疏油水分离网膜参数选择具有指导意义的模型。
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