[实用新型]无动力快速分离表面张力不同的液－液两相分离器

说明书

技术领域

本实用新型属于液-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。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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进行分离，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。

本实用新型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。

一般地，液体对固体的浸润程度以接触角θ表示。当θ＜90°时，液体对固体润湿；当θ＞90°时，液体对固体不润湿。而当θ＝0°时，液体对固体完全润湿，液体在固体表面上铺展；当θ＝180°时，液体对固体完全不润湿。如图1所示。接触角θ的大小可以用Young’s方程得到：

cosθ＝(γ_S-γ_SL)/γ_L(1)

式中γ_S，γ_SL，γ_L分别为固-气、固-液、气-液间的界面张力。

粘力功为：

W_S＝γ_SL+γ_L-γ_S     (2)

当固-液结合力强时，W值大，θ值小；反之，当固-液间结合力弱时，W值小，θ值大。由式(1)可知，当γ_S＞γ_SL，即固体的表面张力大于固液的界面张力时，cosθ＞0，即固体表面表现为对该液体可浸润；反之，当γ_S＜γ_SL，即固体的表面张力小于固液的界面张力时，cosθ＜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：

W_S＝γ_L(1-cosθ)     (3)

式中γ_L为气-液间的界面张力，W_S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。