【摘要】：膜分離技術(shù)是一種新型的油水分離方法。膜法由于分離油水混合物的有效性而被廣泛關(guān)注。但是含乳化劑的油水乳化液膜法處理過程,由于乳化劑與油、水及膜的相互作用,造成其分離機(jī)理復(fù)雜,難分離。因此,膜法分離含乳化劑的油水乳化液的研究十分必要。本文利用管狀陶瓷膜分離三種油水乳化液,研究三種不同類型的工業(yè)乳化劑(CTAB、SDS、和Tween 80)對分離過程的影響。首先,利用正交實驗方法,得出最佳油水分離條件:油濃度0.5 g·L~(-1)、溫度50?C、錯流流量60 L·h~(-1)、操作壓力0.16 MPa,此時油水混合物穩(wěn)定滲透通量最大。其次,在上述最佳實驗條件下,分離分別含三種乳化劑的油水混合物,通過穩(wěn)定滲透通量和乳化劑評價指標(biāo),探究不同乳化劑的種類和濃度對油水分離效果和膜污染的影響。結(jié)果表明,含1.0 g·L~(-1)乳化劑形成的乳化液對壓力、流量、溫度、濃度的響應(yīng)程度均是CTABTween 80SDS,而對膜污染的程度則為CTABTween 80SDS。在低濃度時,CTAB和Tween 80對油水分離效果的影響大于SDS;在高濃度時,CTAB和Tween 80對油水分離效果的影響小于SDS。在油水分離實驗的基礎(chǔ)上,本文還采用建模法對油水分離過程進(jìn)行機(jī)理探討。結(jié)果表明,在分離前期,部分堵塞模型可以表達(dá)含SDS乳化液的分離過程,而餅層過濾模型可以表達(dá)分別含CTAB、Tween 80的油水分離過程。三種乳化劑的破乳效應(yīng)的排序應(yīng)為Tween 80CTABSDS;而位阻效應(yīng)的排序為CTABTween 80SDS。當(dāng)滲透側(cè)的油含量一定時,若破乳效應(yīng)越強(qiáng),位阻效應(yīng)越弱,則滲透側(cè)的油滴越大,膜分離效果越差。本文還進(jìn)行了分子層面的理論探討。采用分子模擬方法研究了不同條件下乳化劑在油水界面的穩(wěn)定性,分析了各乳化劑的界面形成能(E)和界面擴(kuò)散系數(shù)(D)與乳化劑種類、個數(shù)和溫度的關(guān)系。結(jié)果表明不同類型的乳化劑的E和D的大小順序為CTABSDSTween 80。隨乳化劑個數(shù)的增加,界面形成能先升高后降低;界面擴(kuò)散系數(shù)的順序與此相反。模擬結(jié)果解釋了分離含Tween 80油水乳化液的穩(wěn)定滲透通量隨Tween 80濃度的增加先增加后降低的實驗現(xiàn)象。隨溫度的升高,Tween 80的界面形成能和擴(kuò)散系數(shù)均增加,說明Tween 80會促進(jìn)乳化液的破乳。綜上,模擬結(jié)果從微觀角度解釋了分子層面的破乳機(jī)理,可一定程度上解釋油水分離實驗結(jié)果。研究結(jié)果可為膜法處理油水乳化液的工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ028.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2598892