废水处理—物理破乳法

常治辉 原创 | 2018-04-27 20:23 | 收藏 | 投票

 

该法主要是采用物理的方法破坏乳液界面膜破坏而实现破乳。目前的研究一方面是对已有破乳方法的改进或将已有的方法进行组合,另一方面是开发新的破乳方法。物理破乳的方法较多,可以分成以下几种:

1)通过对乳状液施加一定的外力实现油水分离,如离心破乳法、过滤破乳法、重力沉降破乳法、振动破乳法、研磨破乳法、膜润湿聚结破乳法、膜破乳法、过滤破乳等。这类方法一般适用于结构和化学组成较简单的乳状液破乳,而且往往与其他方法联合使用。目前研究较多的是膜破乳法,该方法主要通过过滤作用实现破乳,虽然其通用性较强,分离效率较高,但膜容易被污染,废弃膜难降解也难回收,导致成本高,且产生环境污染问题。

2)通过调节温度来改变乳液性状从而实现破乳,如热处理破乳法、冷冻解冻法破乳等,其中冷冻解冻法破乳研究较多。冷冻解冻法对O/W 型和W/O 型乳状液都具有较好的破乳效果,但对两种体系破乳的机理不同,往往是几种破乳机理同时作用,产生协同破乳作用。冷冻解冻法对高黏度乳状液具有较好的破乳能力,对W/O 型Pickering乳液和石化污水处理厂与润滑油精炼厂油泥具有较好的破乳作用。

3)利用波的能量破坏乳业界面实现破乳,如超声波破乳法和微波破乳法等。其中超声波破乳法是利用超声波自身具有的机械振动及热作用进行破乳,而微波破乳是利用其热效应和非热效应破乳。目前的研究主要集中在破乳条件的探索和优化。虽然两类破乳方法具有破乳率高、加热均匀和环保节能等优点,但其工业应用还有许多理论和技术问题需要解决。

4)利用电学和磁学原理使液滴聚结从而达到油水分离的目的,常见的有电解质破乳法和电破乳法等。电解质主要由多价金属盐及酸类构成,利用其破乳因能力有限而应用受限,所以其应用受限,因此一般作为破乳剂的添加剂以改善破乳效果。常见的电破乳技术有静电破乳、电脉冲破乳和涡旋电场破乳技术等,还有人提出了“脉冲直流电场+电极带绝缘涂层”的技术,但未能实现工业化。也有人将交流电场和直流电场的优点相结合,在双极电脱水脱盐器中应用,或将电场和重力作用或离心作用联合进行电沉降破乳,如静电聚结器有连续旋转静电聚结器、原油脱水用静电预聚结器(单流道静电预聚结器和多流道静电预聚结器)、非旋转式组合场电破乳器、静电场和离心力场的连续式静电分离器、旋流脉冲高压静电连续破乳器等。在电破乳法破乳机理研究方面,张建等研究了高压脉冲直流电场影响原油乳状液破乳的机理,认为电场对乳状液的破乳不但要考虑施加电场的电磁行为,乳状液的电磁特性、而且要考虑乳状液的涡流、旋流的流变特性,动力学特性和不同体系乳状液的结构与性质及其界面膜的界面张力、界面电性、吸附等行为与原乳状液性质的关系。王尚文等系统研究了新型电极高压脉冲电场破乳方法,在临界电场强度的基础上提出了“临界液滴直径”的概念。结合乳状液内相水滴的正态分布情况推导出一个关于外加电场强度的函数,表达了给定电场强度下的破乳率,为高压脉冲电场破乳提供了依据。王健等以白油乳状液为研究对象,利用Fluent软件对液相流离心场的流动物理参数进行模拟计算,得到了油水在流场中的运动规律。刘洋等提出采用等离子体技术进行电破乳的方法,并根据破乳中对脉冲的要求,设计高压脉冲电源主电路和设计脉冲电源控制和保护的方案。魏庆彩等通过模拟液滴在高频脉冲电场的各种行为,发现存在一个临界电场强度,当外加电场强度小于或大于临界电场强度时,破乳效果均不好。

5)利用乳液系统内部能量进行破乳,如水击谐波破乳法。水击谐波破乳是在特定的管段形成水击驻波场,在水击驻波场中利用液滴所受浮升力、拖曳力、重力和驻波强迫振动力以及分散相间作用力的共同作用下实现破乳。刘阁等将水击谐波理论的思想应用于乳化油液领域来解决破乳问题,并对油液破乳过程进行分析,获取分散相液滴的运动轨迹,并在水击驻波场下水击参数以及积聚过程参数对连续相中液滴积聚分离的影响条件进行研究,从而将破乳条件的多样性问题通过对控制动作全面系统的规划和设计得以控制,降低系统的油液乳化度,利用系统控制动作来解决破乳问题。

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