[发明专利]一种集成两种特殊浸润性材料的T型油水分离设备

说明书

本发明公开了一种集成两种特殊浸润性材料的T型油水分离设备，属于污水处理技术领域。所述的T型油水分离设备具有三通道结构，根据油水分离体系设置成侧T型或倒T型。所述的三通道结构中，竖直向上的通道作为油水混合体系入口通道，其余两个通道作为分离通道。在所述的两个分离通道内分别设置超疏水超亲油分离膜AW和超亲水和水下超疏油分离膜AO。与现有的单种膜进行油水分离方式相比，解决了液体密度差引起的液体阻碍层问题，实现了可持续的油水分离。同时，这种双通道的分离方式减小了分离膜承受的静液压，减小了对分离膜机械强度的要求；可实现不考虑油水密度差异的可持续的油水分离。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及集成油水分离装置，具体地说，是指一种集成两种特殊浸润性材料的T型油水分离设备。

背景技术

目前，严重的漏油事件和来自工业及生活污水的排放严重影响了资源的利用和人类的健康。如何实现油/水混合物有效分离已经成为一个亟待解决的问题。多年来，研究人员研究了天然材料的结构和性能发现，表面结构和表面化学组成是影响固体表面的润湿性的主要因素(参考文献1：Bellanger,H.,et al.,Chemical and physical pathways forthe preparation of superoleophobic surfaces and related wetting theories.ChemRev,2014.114(5):p.2694-716)根据该理论，研究人员制备了各种具有特殊润湿性的材料，并且被广泛的用于油/水分离(参考文献2：Zhang,F.,et al.,Nanowire-haired inorganicmembranes with superhydrophilicity and underwater ultralow adhesivesuperoleophobicity for high-efficiency oil/water separation.Adv Mater,2013.25(30):p.4192-8)。

而当前的油水分离装置的设计一般是单种膜分离，依靠重力驱动实现油水的分离。但是对于油水混合液体分离的常规装置，由于油和水密度的差异，较高密度的液体容易形成阻挡层，阻碍分离膜与低密度液体的接触，阻碍了在分离膜上易浸润的低密度液体的透过，因此阻碍了混合液体的可持续分离。

发明内容

针对现有的分离装置存在的问题，本发明旨在设计一种特殊浸润性功能分离膜的集成装置对含油废水进行高效油水分离；本发明能够针对不同油水混合体系实现混合液体的高效、快速可调控的分离。

本发明提供一种集成两种特殊浸润性材料的T型油水分离设备，所述的T型油水分离设备具有三通道结构，根据油水分离体系设置成侧T型或倒T型。所述的三通道结构中，竖直向上的通道作为油水混合体系入口通道，其余两个通道作为分离通道。在所述的两个分离通道内分别设置分离膜AW和分离膜AO。所述的分离膜AW为超疏水超亲油分离膜，所述的分离膜AO为超亲水和水下超疏油分离膜。根据不同的油水分离体系，如果油的密度ρ_oil>水的密度ρ_water，采用侧T型，分离膜AW位置低于分离膜AO的位置设置；如果ρ_oil<ρ_water，分离膜AW的位置高于分离膜AO的位置设置。当不清楚ρ_oil>ρ_water还是ρ_oil<ρ_water时，采用倒T型，最上方的竖直通道作为混合液体入口通道，水平的两个通道作为分离通道，分别设置分离膜AW和分离膜AO，实现不考虑油水密度差异的可持续的油水分离。

本发明基于特殊浸润性功能材料的结合，将两种分离膜集成在同一个T型油水分离设备中，这不仅解决了现有的分离装置存在密度差引起的液层阻碍问题，而且还实现了连续的、高效的、高通量的油水分离过程。研究结果为油水分离设备的设计提供了新的策略，同时促进了在工业废水处理和石油泄漏清理领域的实际应用。