[发明专利]一种双亲性高分子聚合物聚结除油材料及制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有强亲油性、强亲水性的高分子聚合物聚结除油材料及制备和应用。

背景技术

在油田采油、石油炼化、皮革、造纸、纺织、食品、餐饮等行业中会有大量的含油污水需要处理后排放，除油是其中一个极为关键的处理环节。尤其是污水中所含的乳化油危害巨大，如何高效环保的去除乳化油是含油污水处理研究的重要课题。

乳化油的油珠粒径小于10μm，一般为0.1～2μm。往往因水中含有表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液，具有油包水(O/W)和水包油(W/O)两种结构。乳化油的稳定性取决于废水的性质及油滴在水中的分散度，分散度愈大愈稳定。由于表面活性剂降低了体系表面自由能，使体系界面总能量保持在较低的水平，同时还由于双电层和同性电荷的存在使含油乳化废水较难分离。要达到分离的目的，必须压缩胶体双电层厚度，为油水分离创造条件。传统的去除乳化油方法是在污水中添加大量的化学破乳药剂，其缺点为：1，添加的破乳剂属于化学药剂，在破乳的同时会产生二次污染，运行成本高；2，尤其是油田采油废水中的乳化油十分稳定，破乳效果有限；3，在油田采油废水中，由于破乳剂的化学反应破坏了含油的本质，造成大量的原油浪费。

近年来，聚结除油技术在油水分离方面应用越来越广泛，其原理是利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。通过组件材料的聚结特性，吸附在材料表面的小油滴不断的聚结成大油滴，通过重力及浮力作用从而与分散相分离。纯物理的聚结除油技术具有效果好、运行成本低以及环境友好等特点。实现聚结除油技术的关键是聚结材料组件为亲油型且有较大的比表面积，目前的聚结除油主要是润湿聚结为主，无法有效打破乳化油中的水包油和油包水结构，造成乳化油去除效果不明显；少部分具有双亲性的材料又由于本身材质问题以及在水处理应用中的工艺设计问题而使效果不理想。如何研发出高效的聚结材料是除油效果(尤其是乳化油)的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种强双亲性的高分子聚合物聚结除油材料及制备和应用。

本发明所述的高分子聚合物聚结除油材料由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、二氧化硅制备而成，在耐高温、硬度、力学强度和化学稳定性等方面大大强于一般的聚结材料。本发明材料具有极强的亲油特性；材料的形状为波浪形，对材料的上表面进行亲水化改性处理从而提高亲水性；

说明：亲油性材料本身在聚结除油过程中主要发生润湿作用，同时也会发生少数的碰撞作用，亲水性材料本身主要发生碰撞作用，同时也会发生少数的润湿作用。所以本发明材料的上表面经过改性后表现为强亲水性，发生主碰撞、辅润湿作用；下表面为强亲油性，发生主润湿、辅碰撞作用。

本发明材料的制备方法及步骤为：

(1)按质量比将聚乙烯∶聚氯乙烯∶聚丙烯∶二氧化硅＝(20-60)∶(30-50)∶(20-60)∶(20-40)，在45-70℃条件下均匀混合20-60分钟；

(2)在150-210℃干燥条件下注入波浪形模具，然后进行固化冷却；

(3)在20-50℃条件下将材料上表面浸入强氧化性溶液2-10分钟，材料上表面发生强氧化反应，生产羟基、羧基亲水性极性基团，完成亲水化改性处理。

所述的强氧化性溶液为各种浓度的盐酸、硝酸、硫酸、次氯酸、过氧化氢溶液、二氯化钠溶液或高锰酸钾溶液。

本发明材料在制备成型后，形状为波浪形，波浪形包括正弦波、余弦波、圆形波及其它弧状波浪形。

(1)波浪形材料的两个邻近的波峰间距为30mm-150mm，两个邻近的波谷间距为30mm-150mm；

(2)波浪形材料的上下表面含有均匀分布的通油孔，孔径为10mm-25mm，孔间距为60mm-100mm；

(3)波浪形材料的上下表面都布满细小凸起颗粒，凸起颗粒为均匀分布，颗粒粒径为1mm-5mm，颗粒凸起高度为0.2mm-3mm，颗粒间距为3mm-6mm。

本发明的材料在含油污水处理过程中的破乳除油过程为：将多组件的材料叠加固定在一起，含油污水从材料间流过时，在材料的上表面(亲水性以及大量凸起颗粒)不断发生强烈的摩擦和碰撞作用，迅速降低乳化油的表面张力，打破乳化油的油包水和水包油结构，释放出细小油滴；同时在材料下表面(亲油性)发生润湿作用，细小油滴不断聚结成大油滴，再通过自身或外加浮力作用从通油孔上浮至液面，从而实现乳化油的破解与分离。

与现有技术相比，本发明材料在含油污水处理中的优势为：