无动力快速分离表面张力不同的液-液两相分离器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无动力快速分离表面张力不同的液－液两相分离器。一液体存储罐，在其底部开有液体出口并安装有软管，在软管的另一端连接有一由上、下两部分构成的过滤器，在软管上安装有液速控制阀，在液速控制阀下面的软管中安装有固体颗粒过滤网；在下过滤器的底部有分开且不平行的高界面张力相和低界面张力相液体出口管，在与软管相连通的上过滤器中安装有表面张力介于两相液体之间的纤维束，该纤维束的另一端在下过滤器的低界面张力相液体出口管中；所述的纤维束的一端全部覆盖上过滤器主体部分的截面，纤维束的另一端占满下过滤器的低界面张力相液体出口管的部分管道，且纤维束占满过滤器低界面张力相液体出口管一侧过滤器的部分空间。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于液-液两相分离器，特别涉及一种无动力快速分离表面张 力不同的液-液两相分离器。胃紫狡不含油污水来源广泛，诸如石油化工、石油开采、交通运输、机械加工、 皮革、纺织、食品、医药等等。当前，石油对水体污染十分严重，油水分离 技术是治理含油污水的关键技术之一。随着油田或炼油厂生产不断发展，含 油污水日趋增多，增加了含油污水处理难度。含油污水的处理和再利用是一 项涉及环境保护和资源开发的重要工作，现实意义重大。在工业生产过程中， 有时也会遇到流动着的两相互不相溶的液体， 一般是有机液体和无机液体； 如油与水、水与苯或甲苯等，需要将它们进行分离。如何将两液体快速自动 地分开，是亟待解决的实际问题。目前对油水分离的方法主要包括(1)重力分离方法，它利用油和水有 不同的比重；(2)油滴聚结方法，形成大的油滴；(3)吸附法，它在活性碳、 纤维或类似物的吸附床上捕集油滴；(4)浮选法，利用微细气泡将水中微小 的油滴吸附后上浮；(5)膜分离法，利用膜孔大小控制分离。在日常使用时， 一般以上述方法联合使用。这些已有方法的主要缺点是利用油水静置后分层， 而静置分层，油水需停留时间较长或需要能源作动力，致使能量消耗较大； 对分离液浓度有要求，在处理量大的时候，必须建造大型的设备，占地面积 大，投资费用高。为此，迫切需要开发分离效率高、停留时间短、设备小、 投资及操作费用低的污水除油设备，以满足生产需要和环保要求。2007年2 月12日的参考消息报纸曾报道韩国有研究小组研制出了一种环保吸收材料一 天然木棉纤维用于海上除油，但由于采用静态吸收，吸收量存在饱和上限。专利技术内容本技术的目的是提供一种无动力快速分离表面张力不同的液-液两相 分离器，对具有不同表面张力的混合液迸行分离，它的好处是连续地长时间 运行和高的分离效果，并且不需要能源做动力而自行流动。本技术的特点在于自动进行不同表面张力的混合液分离，适用于所 有流动的表面张力不同的液-液两相分离。—般地，液体对固体的浸润程度以接触角0表示。当9< 90°时，液体对 固体润湿；当^>90°时，液体对固体不润湿。而当^=0°时，液体对固体完全 润湿，液体在固体表面上铺展；当^=180°时，液体对固体完全不润湿。如图 1所示。接触角0的大小可以用Young's方程得到ow6 = (ys-ySi)/yi (1)式中^， r^， h分别为固-气、固-液、气-液间的界面张力。 粘力功为K、+y4 (2) 当固-液结合力强时，『值大，6值小；反之，当固-液间结合力弱时，『值小， 0值大。由式(1)可知，当^>}^，即固体的表面张力大于固#^1界面张力时，《>^>0,即固体表面表现为对该液体可浸润；反之，当&<>^，即固体的表面张力小于固液的界面张力时，Co^<0,即固体表面表现为对该液体不 可浸润。联合方程式(1)和(2)可得^=7"1-咖<9) (3) 式中&为气-液间的界面张力，《^为粘力功。一般，对于某一特定光滑表面，相对其表面张力较低的液体易在其表面 铺展；反之，相对其表面张力较高的液体不易在其表面铺展。其内在的原因 就在于，粘力功与液体界面张力间的大小竞争关系。根据这一原则，可以得 到的结论是，对于同一固体表面与两种不同的液体，当其固体的表面张力同 时大于或小于两液体时，分别表现为对两液体都可浸润或不可浸润；当固体 的表面张力界于两液体之间时，则表面为对高表面张力的液体不可浸润，对 低表面张力的液体可浸润。由此，本设计人通过采用表面张力界于两相液体之间的纤维分离介质， 同时利用纤维束的自然取向对流动液体的导流效应，通过合理的结构布置， 使具有不同表面张力的液体在流动过程中被高效自动识别分离。如图2所示。应用这一原理设计的液-液两相分离器具有结构简单，成本低，采用的吸附介 质天然环保，并能连续有效地将流动的两相液体进行分离。在已知所要分离 的两相液体的表面张力的前提下，通过合理选择表面张力介于其间的吸附介 质，可用于多种液-液分离，如水-苯，水-甲苯等。本技术的无动力快速分离表面张力不同的液-液两相分离器包括液体存储罐、软管、液速控制阀、固体颗粒过滤网、过滤器、纤维束；一液体存储罐，在液体存储罐的底部开有液体出口，在液体出口处安装有软管，在软管的另一端连接有一过滤器，在软管上安装有液速控制阀，在液速控制阀下面的软管中安装有固体颗粒过滤网；一过滤器，该过滤器由上过滤器及下过滤器两部分构成，上过滤器与下过滤器通过一接口连接为一整体；在下过滤器的底部有分开且不平行的低表面张力相液体出口管和高表面张力相液体出口管，在与软管相连通的上过滤器中安装有纤维束，该纤维束的另一端在下过滤器的低表面张力相液体出口管中；所述的纤维束的一端全部覆盖上过滤器主体部分的截面，纤维束的另--端占满下过滤器的低表面张力相液体出口管的部分管道，且纤维束占满过滤 器低表面张力相液体出口管一侧过滤器的部分空间；所述的纤维是表面张力介于混合液中的两相液体之间的纤维。 所述的高表面张力相液体出口管与低表面张力相液体出口管分别位于过 滤器的两侧。所述的高表面张力相液体出口管与低表面张力相液体出口管分别是一个或一个以上。所述的高表面张力相液体出口管与低表面张力相液体出口管之间的角度大于0。小于90。。本技术的无动力快速分离表面张力不同的液-液两相分离器中的液速 控制阀，可以调控注入软管中的混合液体流速；固体颗粒过滤网可先过滤出 混合液中的固体颗粒；选择表面张力介于所要分离的两相液体之间的纤维， 并利用纤维束的天然取向排列布置，使纤维由上过滤器一直延伸到下过滤器 的低表面张力相液体出口管内；高表面张力相和低表面张力相液体出口管呈 一定角度，高表面张力相液体出口管出分离后的高表面张力相液体，低表面张力相液体出口管出分离后的低表面张力相液体；上过滤器主体部分的截面 应全部覆盖纤维，这一段纤维的厚度和液体的流速相关，下过滤器的低表面 张力相液体出口管的部分管道被纤维占满；在下过滤器中留出混合液分离后 高表面张力相液体的空间，使该分离后的高表面张力相液体流出过滤器，(但 要保证纤维束占满过滤器低表面张力相液体出口管一侧过滤器的部分空间， 防止低表面张力相液体与高表面张力相液体混合)。分离过程利用高位势能下 液体受重力自流，整个分离器需竖直放置；对于大量液体的处理，可采用无 数多个高表面张力相或低表面张力相液体出口管并联使用，以增加总流量。 上过滤器与下过滤器通过一接口连接为一整体，可方便更换纤维束。该液-液 分离器结构简单，原理清晰，体积小，操作方便，成本低，效果明显，应用 面广，是一种值得推广的环保装置。以下结合附图和实施方式以油水分离为例对本技术方案的内容作进一步 详细说明附图说明图l.液体在光滑固体表面的浸润状态图。图2.水滴和油滴分别被滴加到水平亲油疏水纤维层上的示意图。 图3.本技术的结构示意图。"，""h分别为固-气、固-液、气-液间的界面张力具体实施方式请参见图3。 一液体存储罐l，在液体存储罐的底部开有液体出口 2，在 液体出口处安装有软管3，在软管的另一端连接有一过滤器7，在软管上安装 有液速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无动力快速分离表面张力不同的液－液两相分离器，包括液体存储罐、软管、液速控制阀、固体颗粒过滤网、过滤器、纤维束；其特征是：　　　　一液体存储罐，在液体存储罐的底部开有液体出口，在液体出口处安装有软管，在软管的另一端连接有一过滤器，在软管上安装有液速控制阀，在液速控制阀下面的软管中安装有固体颗粒过滤网；　　　　一过滤器，该过滤器由上过滤器及下过滤器两部分构成，上过滤器与下过滤器通过一接口连接为一整体；在下过滤器的底部有分开且不平行的高表面张力相液体出口管和低表面张力相液体出口管，在与软管相连通的上过滤器中安装有纤维束，该纤维束的另一端在下过滤器的低表面张力相液体出口管中；　　　　所述的纤维束的一端全部覆盖上过滤器主体部分的截面，纤维束的另一端占满下过滤器的低表面张力相液体出口管的部分管道，且纤维束占满过滤器低表面张力相液体出口管一侧过滤器的部分空间；　　　　所述的纤维是表面张力介于混合液中的两相液体之间的纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓艳，张小莉，徐坚，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]