基于疏水親油纖維的水中油分回收研究.pdf

1、水體油污染日益嚴(yán)重，疏水親油材料能有效地從油水混合物中選擇性吸收油分，將其用于油污染的清除和油分回收具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文首先用疏水納米SiO2顆粒和PDMS對(duì)天然木棉纖維改性得到三種改性木棉纖維，對(duì)比研究了天然及改性木棉纖維的微觀表面結(jié)構(gòu)和疏水親油性能。將疏水親油性的天然木棉壓制成纖維模塊，在自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置上實(shí)現(xiàn)了水面浮油和水中分散油的連續(xù)式回收，分析了疏水親油纖維模塊用于連續(xù)式油分回收的原理，建立了收油物理模型，通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究揭示

2、了纖維模塊特性和操作條件對(duì)收油性能的影響。本研究對(duì)油水分離及油分回收新技術(shù)的開發(fā)具有一定指導(dǎo)價(jià)值。
　　天然木棉纖維改性研究結(jié)果表明，材料的表面能和微觀結(jié)構(gòu)均影響其疏水親油性；疏水納米 SiO2改性木棉纖維的疏水性最好，但改性結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定， PDMS-SiO2改性木棉的疏水親油性較天然木棉有一定程度的改善，PDMS改性木棉的疏水性與天然木棉相近。增大纖維束的裝填密度可提升毛細(xì)力，但減小了纖維束的滲透率。PDMS-SiO2改性木棉纖

3、維束吸附正己烷和液壓油達(dá)到平衡所需時(shí)間分別約為30s和2100s。
　　浮油回收研究結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)壓力低于穿透壓力時(shí)，只有油相源源不斷地透過纖維模塊而被回收；驅(qū)動(dòng)壓力增大后，氣相和水相依次開始透過纖維模塊。驅(qū)動(dòng)壓力為4.0kPa時(shí)的油通量為3.0ml·s-1，其對(duì)油通量的影響遵循Darcy's law。減小纖維模塊的孔隙率雖可提高穿透壓力從而阻止水相透過纖維模塊，但油通量會(huì)因纖維模塊的滲透率降低而下降。增加油層厚度可提高油通量。高

4、粘度的油會(huì)破壞纖維模塊的孔隙結(jié)構(gòu)而顯著降低收油效率。賦予材料優(yōu)異的疏水親油性、小孔徑和高孔隙率可顯著提升疏水親油材料收油系統(tǒng)的油回收效率。
　　分散油回收研究結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)壓力略低于穿透壓力時(shí)的收集液的含油率高達(dá)98.5％。纖維模塊從油水混合物中捕集并回收油分的過程可分為纖維模塊的油相吸附階段和液體在纖維模塊內(nèi)的輸運(yùn)階段；纖維模塊對(duì)油水兩相的不同毛細(xì)力和油滴在纖維模塊底端的預(yù)聚結(jié)共同促進(jìn)了收集液的油相富集；油水混合物的劇烈湍動(dòng)不利