一种高效、连续油水分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效、连续油水分离装置，属于功能材料应用技术领域。所述装置包括集油箱、机械泵和油收集装置。所述集油箱呈立方体框架结构，所述立方体框架的五个面上固定有附载疏水薄膜的金属基底，并且与油水混合物充分接触，第六个面为开口。所述机械泵的入油口通过管路连接所述集油箱，机械泵的出油口通过管路连接所述的油收集装置。本发明专利技术克服了聚合物膜处理量小、分离速度慢、只能分批处理废水的缺点，实现了对含油废水的连续分离。对膜分离技术在实际生活中处理含油废水提供了一种可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料应用
，涉及一种具有特殊浸润性的高效、连续油水分离装置。
技术介绍
随着生产生活中含油污水的大量排放和海上原油泄漏事故的频繁发生，对高性能油水分离材料及技术的探索与发展已经成为关系到人民生活、经济发展和环境安全的重要课题。在荷叶表面结构的启发下，Feng等人(参考文献1：FengL,ZhangZY,MaiZH,etal.Asuper-hydrophobicandsuper-oleophiliccoatingmeshfilmfortheseparationofoilandwater.Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43(15),2012-2014.)以不锈钢丝网为基底，利用喷涂-干燥技术，修饰低表面能物质聚四氟乙烯，制备了具有超疏水超亲油性的喷涂网膜。该分离网膜分离效果好，强度高，从此开创了特殊浸润性材料用于油水分离的新方法。2011年,Shi等(参考文献2：ChengMJ,GaoYF,ShiF,etal.Afunctionallyintegrateddeviceforeffectiveandfacileoilspillcleanup.Langmuir,2011,27,7371-7375.)制备了功能性处理废水装置。通过将Ag粒子沉积在SAMs表面来制备超疏水表面。能够高效的、循环多次的分离多种油，但成本较高，不宜扩大生产。如今，利用膜技术及材料表面的特殊浸润性进行油水分离的研究越来越多，这些新方法已逐渐成为清理水面浮油、实现油水分离的重要方法。它具有在常温下运行、无相变、装置小、能耗较低、分离过程可高度自动化、油水分离后油的回收相对简单等优点。但目前可用于油水分离的膜材料存在通量过低、处理速度慢、抗污染能力差、只能分批处理废水等缺点，只能用于小规模的油水分离，极大的限制了膜技术在实际废水处理和原油泄漏事故中的应用。因此，如何将聚合物膜应用于油水分离装置，实现膜分离技术连续分离油水混合物，是人们日益关注的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于以简单、经济的方法解决膜分离技术处理量小、分离速度慢、只能分批处理废水的难题，实现膜分离技术在实际生活中的应用。本专利技术提供一种高效、连续油水分离装置，所述装置包括集油箱、机械泵和油收集装置。所述集油箱呈立方体框架结构，所述立方体框架的五个面上固定有附载疏水薄膜的金属基底，并且与油水混合物充分接触，第六个面为开口。所述机械泵的入油口通过管路连接所述集油箱，机械泵的出油口通过管路连接所述的油收集装置。在机械泵的作用下，集油箱内经过油水分离得到的油会进一步收集到所述的油收集装置中，实现了对油水混合物的分离和收集同时进行，大大缩短了回收废油的时间，从而实现了油水混合物的连续分离，分离效率达到97％以上。所述的疏水薄膜通过静电纺丝法制备在所述的金属基底上。所述的疏水薄膜为疏水亲油的纤维膜，金属基底为金属网，因此所述的集油箱上，疏水薄膜位于集油箱的外侧，金属基底位于集油箱的内侧，实现油水混合物中含有的油向集水箱内部的定向通过，而水不能透过。所述立方体框架为轻便的、耐有机溶剂的材料，可以选取材料包括轻便塑料(如聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯)、EPE珍珠棉或轻质木棒(如三合板)中的任意一种。所述金属网为50～300目的不锈钢网或磷铜网等机械性能高、韧性好的材料。所述的疏水薄膜厚度为30～50μm；平均纤维直径为100nm～3.0μm。本专利技术所提供的油水分离装置结构简单、成本低廉、易于扩大化生产，可以长期循环使用。在工业含油废水(油水混合物)的处理中具有广泛的应用前景。本专利技术提供的油水分离装置具有分离效率高、处理量大、分离速度快等特点，适用于含柴油、汽油、机油等含油废水的快速处理。本专利技术采用静电纺丝的方法，在金属基底上电纺一层疏水薄膜，克服了单层聚合物膜机械性能差的缺点。同时，本专利技术制备的疏水薄膜具有疏水/亲油性能，水的接触角大于106°，油的接触角接近0°。因其具有特殊浸润性，可以使油顺利通过疏水薄膜而水完全不透过，从而实现高效、连续的油水分离。附图说明图1是本专利技术中附载疏水薄膜的金属基底结构示意图。图2是实施例1所述的疏水薄膜(PVDF-HFP,16wt％)表面放大10000倍形貌扫描电镜图片。图3是实施例1所述的水滴(2μL)在PVDF-HFP疏水薄膜(16wt％)的接触角照片，水的接触角为132°。图4是本专利技术中集油箱的立方体框架示意图。图5是本专利技术的油水分离装置中集油箱的结构示意图。图6是本专利技术的油水分离装置的连接示意图。图中：1.疏水薄膜；2.金属基底；3.立方体框架；4.集油箱；5.机械泵；6.油收集装置。具体实施方式下面将结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种高效、连续油水分离装置，所述装置包括集油箱4、机械泵5和油收集装置6。如图4所示，所述集油箱4呈立方体框架结构，如图5，所述立方体框架3的五个面上固定有附载疏水薄膜的金属基底，顶面开口。所述机械泵5的入油口通过管路连接所述集油箱4，机械泵5的出油口通过管路连接所述的油收集装置6。所述集油箱4的五个具有疏水薄膜1的表面置于待处理的油水混合物中，开口向上，油水混合物中的油单向通过疏水薄膜1进入集油箱4内部，在机械泵5的作用下，集油箱4内经过油水分离得到的油会进一步收集到所述的油收集装置6中，实现了对油水混合物的分离和收集同时进行，大大缩短了回收废油的时间，从而实现了油水混合物的连续分离，分离效率达到97％以上。所述的疏水薄膜1通过静电纺丝法制备在所述的金属基底2上。所述的附载疏水薄膜的金属基底，疏水薄膜1为疏水亲油的纤维膜，金属基底2为金属网，因此所述的集油箱4上，如图5所示，疏水薄膜1位于集油箱4的外侧，金属基底2位于集油箱4的内侧。所述立方体框架3为轻便的、耐有机溶剂的材料，可以选取材料包括轻便塑料(如聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯)、EPE珍珠棉或轻质木棒(如三合板)中的一种。所述金属基底2采用的金属网为网孔尺寸50～300目的不锈钢网或磷铜网等机械性能高、韧性好的材料。所述的疏水薄膜1厚度为30～50μm；平均纤维直径为100nm～3.0μm，通过以下步骤方法得到：室温下，将聚合物A溶于溶剂B中并连续搅拌3～12h至聚合物A完全溶解，得到的聚合物溶液作为纺丝溶液装入注射器中。注射器针头与高压直流电源的正极相连；以金属网为接收基底，与高压直流电源的负极相连，进行静电纺丝，即在金属基底上得到疏水薄膜。所述的聚合物A为疏水性聚合物，具体选择为聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、尼龙6(PA6)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚己内酯(PCL)或聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)中的一种。所述的溶剂B为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1,4-二氧六环、四氢呋喃(THF)、氯仿、甲苯、三氯乙烯、环己酮、丙酮(acetone)中一种或两种的混合溶液。所述的聚合物溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效、连续油水分离装置,其特征在于：所述装置包括集油箱、机械泵和油收集装置；所述集油箱呈立方体框架结构，所述立方体框架的五个面上固定有附载疏水薄膜的金属基底，一个面开口；所述机械泵的入油口通过管路连接所述集油箱，机械泵的出油口通过管路连接所述的油收集装置。

【技术特征摘要】
1.一种高效、连续油水分离装置,其特征在于：所述装置包括集油箱、机械泵和油收集装置；所述集油箱呈立方体框架结构，所述立方体框架的五个面上固定有附载疏水薄膜的金属基底，一个面开口；所述机械泵的入油口通过管路连接所述集油箱，机械泵的出油口通过管路连接所述的油收集装置。2.根据权利要求1所述的一种高效、连续油水分离装置,其特征在于：所述的疏水薄膜通过静电纺丝法制备在金属基底上。3.根据权利要求1所述的一种高效、连续油水分离装置,其特征在于：所述的附载疏水薄膜的金属基底，疏水薄膜为疏水亲油的纤维膜，金属基底为金属网，所述的集油箱上，疏水薄膜位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王女，赵勇，邱珊珊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11