一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置及其分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置及其分离方法，本发明专利技术装置包括油水分离器，油水分离器自上而下包括依次设置的多相油水腔

【技术实现步骤摘要】
一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置及其分离方法


[0001]本专利技术涉及油水分离
，具体涉及一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置及其分离方法
。

技术介绍

[0002]随着全球石油运输的快速发展，石油泄漏在石化行业发生的频率不断增加
。
石油泄漏所造成的水资源污染和生态灾害事件成为环境保护中的重大问题
。
除此之外，日常生产及生活过程中也会产生大量的废弃油水混合物，如化工水
/
油污染物排放
、
餐厨油污排放等
。
若含油废水未经有效处理，将会对生物和环境造成极大危害
。
目前，油水分离方法主要包括生物质剂
、
吸附材料
、
过滤
、
离心等多种方法，但上述方法需要频繁的设备维护保养及配件更换，同时需要使用水泵等含电机的大型装置为整体系统供能，这使其在处理油水污染物时面临着能耗较大
、
操作复杂
、r/>效率不高等瓶颈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置，其特征在于包括依次由管路连接的连通阀（2）
、
滤渣器（3）和油水分离器，油水分离器自上而下包括依次设置的多相油水腔（6）
、
分离夹层（8）
、
发电夹层（
10
）和单相液体腔（
13
），多相油水腔（6）顶部设有排气阀（5）及压力表（4）；单相液体腔（
13
）底部设有出液口（
11
）以及出液阀（
12
）；所述分离夹层（8）内部包含图案化超双疏
/
热响应型超浸润滴状分离膜，它是以多孔金属网为基底，基底的图案化表面涂层是由热响应型超浸润分离膜材料（
19
）和超双疏材料（
20
）组成，在对多孔金属网基底通电状态下改变其表面的温度，能够实现分离膜材料的表面对油和水的润湿性发生变化，从而实现油水混合物的选择性分离；所述分离夹层（8）外侧设有电源开关（7）
、
发电夹层（
10
）外侧侧壁设有电源（9），所述发电夹层（
10
）内部包含液滴发电单元，液滴发电单元通过导线与电源（9）连接，通过分离夹层（8）分离后的水液滴撞击液滴发电单元表面产生电荷，实现液滴的重力势能与电能的转换，并能够将转换的电能存储给电源（9），电源（9）通过导线和电源开关（7）与图案化超双疏
/
热响应型超浸润滴状分离膜的多孔金属网基底连接，能对多孔金属网基底供电，以便实现自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离过程
。2.
如权利要求1所述的一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置，其特征在于在所述基底表面阵列排布多个圆形涂层的热响应型超浸润分离膜材料（
19
），热响应型超浸润分离膜材料（
19
）的涂层厚度为
100
‑
150
μ
m
，其余表面为超双疏材料（
20
）；所述热响应型超浸润分离膜材料（
19
）为温敏材料，可以在温度转化下使表面在空气超亲水
‑
水下超疏油与空气超疏水
‑
水下超亲油两种状态之间稳定可逆转变，其转变温度为
30
‑
35℃
；超双疏材料（
20
）在变化温度条件下持续保持超双疏状态
。3.
如权利要求2所述的一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置，其特征在于所述多孔金属网基底表面制备热响应型超浸润分离膜材料（
19
）的过程为：1）制备共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯）
‑
嵌段聚（
n
‑
异丙基丙烯酰胺）：将引发剂
PMMA
‑
Br、
红铜粉
、N2H4·
H2O、Me6TREN
和羧基化碳纳米管加入至有机溶剂
A
中，搅拌2‑
10min
后，加入
N
‑
异丙基丙烯酰胺
NIPAAm
，在
40
‑
70℃
下进行充分聚合反应；反应结束后去除催化剂，将聚合产物从无水乙醚中反复沉淀，干燥得到共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯）
‑
嵌段聚（
n
‑
异丙基丙烯酰胺），即为
PMMA
‑
b
‑
NIPAAm
嵌段共聚物；2）静电纺丝法制备
PMMA
‑
b
‑
PNIPAAm
纤维膜：将
PMMA
‑
b
‑
NIPAAm
嵌段共聚物溶解在有机溶剂
B
中，搅拌
10
‑
40h
后，将制备的溶液在封闭室中静电纺丝；在静电纺丝过程中，将施加的电压保持在
10
‑
20 kV
，用圆形多孔金属网收集原纺丝纤维，并将获得的纤维膜干燥，以去除残留的溶剂，即制备完成
。4.
如权利要求3所述的一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置，其特征在于步骤1）中，所述引发剂
PMMA
‑
Br、
红铜粉
、N2H4·
H2O、Me6TREN
和羧基化碳纳米管投料比为
200
‑
400mg
：1‑
2mg
：1‑
1.5
μ
L
：5‑
10
μ
L
：
10
‑
15mg
，优选为
300mg
：
1.5
‑
1.6mg
：
1.1
‑
1.2
μ
L
：7‑
7.5
μ
L
：
10
‑
12mg。5.
如权利要求3所述的一种基于自发电控制的电热切换润湿性表面的高效油水分离装置，其特征在于步骤1）中，所述有机溶剂
A
为
DMF/2
‑
丙醇混合溶剂，它们两者的体积比是
1~4:1
，优选为
2:1
；步骤2）中，所述有机溶剂
B
为
DMF/
氯仿的混合溶剂，它们两者的体积比是
1:1~4
，优选为
1:2

【专利技术属性】
技术研发人员：焦龙，柳凯元，胡艳军，黄宇航，元越，郭倩倩，周楠，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：