[发明专利]一种由纤维束固体表面力场差异性构建的液-液分离方法

说明书

本发明公开了一种由纤维束固体表面力场差异性构建的液‑液分离方法。包括以下步骤：待分离油水混合液从纤维束A和纤维束B的间隙中流过，纤维束A和纤维束B的表面分别具有亲油疏水性和亲水疏油性；凭借纤维束A和纤维束B表面对油水混合液的表面力场差异性，产生不同的黏附力，收集通过的液体并静止实现油水分离。本发明所的分离方法不仅包括分散相的聚结和分离过程，同时也包含连续相的聚结和分离过程，从而缩短分离时间，提高分离效果，在油水分离过程、破乳过程、萃取过程中具有良好的效果。

技术领域

本发明具体涉及一种由纤维束固体表面力场差异性构建的液-液分离方法。

背景技术

材料制备及使用过程发生的种种物理化学变化，都是由材料表面向材料内部逐渐进行的，这些过程的进行都依赖于材料的表面结构与性质。人们平时遇到和使用的各种材料其体积大小都是有限的，即材料总有表面暴露在与其接触的介质内。相互接触的界面上或快或慢的发生一系列物理化学作用。产生表面现象的根本原因在于材料表面质点排列不同于材料内部，材料表面处于高能量状态。

固体的界面可一般可分为表面、界面和相界面：表面是指固体与真空的界面(不考虑吸附)。界面指相邻两个结晶空间的交界面，又称为“晶界”。相界面指相邻相之间的交界面。相界面有三类，如固相与固相的相界面(s/s)；固相与气相之间的相界面(s/g)；固相与液相之间的相界面(s/L)。

由于制备、加工条件、晶格缺陷、空位或位错造成固体表面的不均一性。与液体相比，固体的表面自由能和表面张力具备如下差异性：1)固体的表面自由能中包含了弹性能。2)固体的表面张力是各向异性的。3)实际固体的表面绝大多数处于非平衡状态，决定固体表面形态的主要是形成固体表面时的条件以及它所经历的历史。

固体表面上的吸引作用，是固体的表面力场和被吸引质点的力场相互作用所产生的，这种相互作用力称为固体表面力。依性质不同，表面力可分为：化学力和分子引力。

表面力的存在使固体表面处于较高能量状态。但系统总会通过各种途径来降低这部分过剩的能量，这就导致表面质点的极化、变形、重排并引起原来晶格的畸变。液体通过形成球形表面来降低系统的表面能，而晶体由于质点不能自由流动，只能借助于离子极化或位移来实现，造成了表面层与内部的结构差异。

针对原油脱盐脱水预处理，美国MERICHEM公司利用亲水纤维膜开发了一种静态接触设备，反应器内装有一束束长而连续的小直径纤维，当油相和水相分别顺着纤维向下流动时，因表面张力和纤维的亲和性不同，水相会被纤维拉成一层极薄的膜，从而使小体积的水相扩展成大面积的液膜，此时油相从已被水相浸润的纤维流下，油相与液膜之间的摩擦力使液膜更薄，两相之间的接触是平面膜上接触，在接触过程中便进行传质。该工艺成功应用于直馏柴油和催化裂化柴油的碱洗过程，使柴油和碱从上往下流经纤维膜接触器内的金属纤维束直达碱洗罐的底部，在其间完成脱硫反应和传质过程，到达底部时油碱两相分离。该工艺只利用了纤维的亲水表面进行水相聚结，实际应用过程中，特别是原油脱水脱盐过程，很容易导致装置堵塞。

发明内容

本发明目的在于提供一种由纤维束固体表面力场差异性构建的液-液分离方法，使其在油水分离过程、破乳过程、萃取过程中具有良好的应用效果。

为达到上述目的，采用技术效果如下：

一种由纤维束固体表面力场差异性构建的液-液分离方法，包括以下步骤：

待分离油水混合液从纤维束A和纤维束B的间隙中流过，纤维束A和纤维束B的表面分别具有亲油疏水性和亲水疏油性；凭借纤维束A和纤维束B的表面力场差异性，对油水混合液中油相和水相产生不同的黏附力，收集通过的液体并静止实现油水分离。

按上述方案，纤维束A和纤维束B为圆柱形纤维束，且纤维束A圈层和纤维束B圈层紧贴相间排列。