吳 云， 龔海峰

(重慶工商大學(xué) 廢油資源化技術(shù)與裝備工程研究中心,重慶 400067)

油-水混合物的快速分離已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的一個重要世界性問題[1-5]。這是因?yàn)?，在許多油品的生產(chǎn)和使用過程中，諸如石油開采、石油化工、金屬表面處理、皮革處理和食品加工等，都不可避免地會產(chǎn)生含水污油或含油污水，油-水混合物已成為一種常見的待分離混合物或污染物[6-11]。因此，實(shí)現(xiàn)油或非極性有機(jī)物與水的分離是十分必要的。在油-水混合物的分離中，乳濁液的破乳分離一直是需要克服的難題，過去幾十年，常用的破乳分離技術(shù)主要有：化學(xué)法、生物法、離心法、超聲法、膜破乳法、電破乳法等[12]。但是，這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中均存在不同程度分離效率低、二次污染重、適應(yīng)性差、處理成本高等問題，因此，尋找一種高效、低污染、適應(yīng)性廣、低分離成本的快速破乳分離技術(shù)越來越迫切。近年來，超疏水/超親油潤濕特性材料的出現(xiàn)，及其對油-水混合物的高分離效率引起廣泛關(guān)注，研究者對這類材料的制備和性能的研究取得了豐富的成果[13-21]。

雖然超疏水/超親油潤濕特性材料對于分散相直徑大于150 μm的油-水混合物有很好的分離效果，然而，該類材料用于分散相直徑小于20 μm的油-水混合物的分離效果仍不太理想[22]，尤其是對于乳化性能穩(wěn)定的水包油(O/W)型乳液而言，則幾乎無法分離。有關(guān)這一問題的突破最初來自Tuteja團(tuán)隊[23]，他們制備了一種由氟癸酰聚半硅烷(POSS)作為基材，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)為涂層的濕響應(yīng)篩孔膜，該膜材料在水中顯示超親水/超疏油特性，能夠分離O/W型乳液。此后，其他一些用于分離O/W型乳液的膜材料也相繼被研究出來[24-29]。然而，這些膜材料在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在分離效果不穩(wěn)定、響應(yīng)時間長、分離效率低等問題。此外，一些材料表面脆弱的微納米結(jié)構(gòu)造成的材料低機(jī)械強(qiáng)度也限制了實(shí)際應(yīng)用。

鑒于此，筆者所在課題組研發(fā)了一種具有超疏水/超親油和超親水/超親油雙表面特殊潤濕特性的組合不銹鋼篩網(wǎng)膜，該篩網(wǎng)膜能快速分離含有表面活性劑穩(wěn)定的O/W型乳液中的油，具有高效的油分離效率、較強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定的重復(fù)使用性能，且易于制造、使用方便、分離成本低，有望在含油污水處理、油-液凈化和乳液分離方面具有較好的應(yīng)用前景。此外，研究中采用AB膠將2種特殊潤濕特性材料結(jié)合使用的方法，也為特殊潤濕特性材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

原料：十六烷(CP)、吐溫80(CP)、鹽酸(AR)、氯化銅(AR)、乙醇(AR)、硬脂酸(STA，CP)和煤油(溶劑型)，均購自天津化學(xué)試劑有限公司；不銹鋼(201型)篩網(wǎng)(孔徑0.270、0.250、0.210、0.180、0.150、0.100、0.075、0.050 mm)，通過普通商業(yè)采購獲得；AB膠購自3M公司；去離子水通過實(shí)驗(yàn)室制水機(jī)制取。

儀器：JSM-6360LV掃描電鏡，日本電子公司產(chǎn)品；Empyrean X射線衍射儀，荷蘭帕納科公司產(chǎn)品；Xplore15/30能譜分析儀，英國牛津儀器公司產(chǎn)品；IX71顯微鏡，日本奧林巴斯產(chǎn)品；DSA100克氏液滴分析儀，上海瑞軒電子科技有限公司產(chǎn)品；KS-500超聲波乳化分散儀，功率400 W，冠森生物科技上海公司產(chǎn)品；MS-B710實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)乳化機(jī)，上海沐軒實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；LUMiFrac膠黏劑強(qiáng)度分析儀，上海衍澤科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 特殊潤濕材料的制備

將不銹鋼篩網(wǎng)用洗滌劑和去離子水清潔，晾干，并浸漬于由CuCl2(1 mol/L)和HCl(1 mol/L)組成的混合溶液(簡稱CuCl2/HCl混合溶液)中16 s，接著將處理過的不銹鋼篩網(wǎng)用去離子水清洗，得到經(jīng)混合溶液處理的不銹鋼篩網(wǎng)，其表面潤濕特性如圖1所示。由圖1(a)可見，水滴和油滴在此篩網(wǎng)表面的接觸角都小于2°，說明經(jīng)混合溶液處理的篩網(wǎng)具有超親水/超親油潤濕特性。將上述處理后得到的不銹鋼篩網(wǎng)浸漬于0.05 mol/L的硬脂酸(STA)乙醇溶液中20 min，并用空氣烘干機(jī)烘干，得到經(jīng)STA處理后的不銹鋼篩網(wǎng)。由圖1(b)、圖1(c)可見，油滴在此篩網(wǎng)表面的接觸角小于2°，而水滴在篩網(wǎng)表面的接觸角為160°左右，說明經(jīng)硬脂酸乙醇溶液處理后的不銹鋼篩網(wǎng)具有超疏水/超親油潤濕特性。將具有超親水/超親油特性和超疏水/超親油特性的2種篩網(wǎng)用環(huán)氧樹脂AB膠按圖2所示的方法黏結(jié)，得到具有雙表面潤濕特性的組合篩網(wǎng)。該組合篩網(wǎng)的層間距可以通過環(huán)氧樹脂AB膠的用量進(jìn)行控制。

1.3 水包油乳化液的制備

將煤油和去離子水、十六烷和去離子水均按質(zhì)量比1∶19混合，用MS-B710實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)乳化機(jī)劇烈攪拌(10000 r/min)，再將攪拌后的混合物用KS-500超聲波乳化分散儀進(jìn)行處理，直至得到穩(wěn)定且均勻的水包煤油型乳化液、水包十六烷型乳化液；將吐溫80、去離子水和煤油以及吐溫80、去離子水和十六均烷分別按質(zhì)量比1∶87∶5混合，用MS-B710實(shí)驗(yàn)均質(zhì)乳化機(jī)劇烈攪拌(10000 r/min)，將攪拌后的混合物分別用KS-500超聲波乳化分散儀進(jìn)行處理，直至得到含吐溫80穩(wěn)定且均勻的水包煤油型乳化液、水包十六烷型乳化液。

圖1 處理后不銹鋼篩網(wǎng)表面的潤濕特性Fig.1 Wettability on the surface of the processed stainless steel mesh(a) A water droplet or oil droplet (5 μL) spread and permeate quickly on the 201 stainless steel meshes without STA modification,the contact angle <2°; (b) An oil droplet (Hexadecane or kerosene, 5 μL) spread and permeate quickly on 201 stainless steelthe meshes after STA modification for 20 min, the contact angle <2°；(c) The photograph of a water droplet (5 μL)on the 201 stainless steel meshes after STA modification for 20 min, the contact angle 160°±5.3°

圖2 組合篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of the combined meshes

1.4 分析表征

采用JSM-6360LV掃描電鏡(SEM)對經(jīng)不同溶液處理后的不銹鋼篩網(wǎng)表面微觀形貌進(jìn)行分析表征，采用Empyrean X射線衍射儀(XRD)和Xplore15/30能譜分析儀(EDS)對不銹鋼篩網(wǎng)化學(xué)成分進(jìn)行分析表征，用IX71顯微鏡觀察乳化液中的液滴形態(tài)。采用克氏液滴分析系統(tǒng)測定接觸角數(shù)據(jù)(室溫，5 μL，固著液滴法)。

2 結(jié)果和討論

2.1 特殊潤濕特性材料的結(jié)構(gòu)性能

2.1.1 處理前后不銹鋼篩網(wǎng)微觀形貌和化學(xué)特征

圖3為經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液浸漬處理前后的不銹鋼篩網(wǎng)樣品的掃描電鏡照片。由圖3可知，經(jīng)浸漬處理后的不銹鋼篩網(wǎng)的表面微觀形態(tài)發(fā)生了很大的變化。未處理的201型不銹鋼篩網(wǎng)(圖3(a)、3(c))表面非常光滑，而經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液浸漬處理16 s后，不銹鋼篩網(wǎng)表面均勻地形成了數(shù)微米的尖頭和板狀凸起(圖3(b)、3(d))；另外，一些葉狀結(jié)構(gòu)從網(wǎng)狀鋼絲壁中正交生長出來，并與顆粒狀結(jié)構(gòu)相互交織在一起，這些微觀結(jié)構(gòu)大幅增強(qiáng)了篩網(wǎng)表面的粗糙度。圖4為經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液處理后的不銹鋼絲網(wǎng)能譜(EDS)分析圖和外觀對比圖。由圖4可知，浸漬后的不銹鋼篩網(wǎng)具有很強(qiáng)的Cu能峰(圖4(b))；此外，Cu元素的占比增加，F(xiàn)e元素的占比減少，說明不銹鋼絲網(wǎng)表面有大量的銅沉積物覆蓋，這也是未處理不銹鋼篩網(wǎng)呈銀白色，而處理后的不銹鋼篩網(wǎng)呈紅色的原因(圖4(d))。

圖3 經(jīng)CuCl2/HCl溶液處理前后的不銹鋼篩網(wǎng)表面形貌Fig.3 Surface morphology of stainless steel meshes before and after being processed in aqueous solution of CuCl2/HCl(a), (c) SEM images of the unexposed stainless steel mesh at the 100 micron and 5 micron scales； (b), (d) SEM images of newly preparedmesh samples after immersion time of 16 s in aqueous solution of 1 mol/L CuCl2 and 1 mol/L HCl at the 100 micron and 5 micron scales;

圖4 經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液處理后的不銹鋼篩網(wǎng)表面化學(xué)組成Fig.4 Chemical composition of stainless steel meshes before and after being processed in aqueous solution of CuCl2/HCl(a)， (c) EDS elemental maps of Fe and Cu for samples after immersion time of 16 s in aqueous solution of 1 mol/L CuCl2and 1 mol/L HCl, respectively (Scale bar is 100 μm for these frames.);(b) EDS spectra of samples after immersion time of 16 s in aqueous solution of 1 mol/L CuCl2 and 1 mol/L HCl;(d) Macro-images of the original and Cu-coated stainless steel meshes

圖5為201型不銹鋼篩網(wǎng)經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液處理前后的X射線衍射分析結(jié)果。由圖5可知：與未處理201型不銹鋼絲網(wǎng)衍射峰相比，浸漬處理后的不銹鋼篩網(wǎng)表面Cu衍射峰強(qiáng)度明顯更強(qiáng)，表明其表面的Cu結(jié)晶狀況良好，且銅衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)比對卡吻合良好。掃描電鏡、EDS和XRD的表征結(jié)果證實(shí)，浸漬后的不銹鋼絲表面形成了金屬Cu結(jié)晶沉積物，表面葉狀結(jié)構(gòu)是由Cu元素構(gòu)成的，不銹鋼篩網(wǎng)上Cu微結(jié)構(gòu)可能是通過簡單的化學(xué)氧化還原過程形成的[30]，見式(1)所示。

Cu2++Fe→Cu+Fe2+

(1)

(1) XRD pattern of the unexposed stainless steel mesh;(2) XRD pattern of stainless steel mesh after immersion time of16 s in aqueous solution of 1 mol/L CuCl2 and 1 mol/L HCl圖5 未處理和經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液處理后的201不銹鋼篩網(wǎng)XRD譜圖Fig.5 XRD patterns of 201 stainless steel meshes before andafter being processed in mixed solution CuCl2/HCl

2.1.2 不銹鋼篩網(wǎng)表面特殊潤濕特性的產(chǎn)生原理

從圖3(b)可看到，經(jīng)CuCl2/HCl混合溶液浸漬處理后的不銹鋼篩網(wǎng)表面，均勻地形成了數(shù)微米的尖頭和板狀凸起，其表面粗糙度大幅增加。根據(jù)Wenzel方程，表面粗糙度能大幅放大固體表面的潤濕特性，由于不銹鋼篩網(wǎng)表面本身具有一定的親水和親油特性，因此粗糙度大幅增加后，其親水和親油特性也被大幅放大，產(chǎn)生超親水/超親油潤濕特性。STA改性處理為篩網(wǎng)表面提供了—CH3和—CH2—基團(tuán)，降低了篩網(wǎng)的表面能，使篩網(wǎng)表面具有疏水特性，加上表面粗糙度對疏水特性的放大作用，從而形成超疏水潤濕特性，由于油的表面張力很小，STA改性處理不能改變篩網(wǎng)表面對油的潤濕特性，因此篩網(wǎng)表面仍然具有超親油特性。另外，STA改性處理的機(jī)理，首先是硬脂酸通過其末端的羧基與金屬表面因?yàn)檠趸纬傻牧u基發(fā)生酯化反應(yīng)，使烷基接枝到不銹鋼篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)表面；其次是硬脂酸分子通過物理吸附，附著在金屬的粗糙表面上。

2.2 雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)分離效果及分離機(jī)理初步分析

O/W型乳液可以采用如圖6所示的抽吸實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)備分離。由圖6可知，在該裝置中，組合篩網(wǎng)采用夾片夾緊，控制第一層、第二層篩網(wǎng)的孔徑分別為0.100、0.180 mm，且兩層間的層間距為0.34 mm，分離無表面活性劑穩(wěn)定的O/W型乳液和吐溫80穩(wěn)定的O/W型乳液的初始通量均約為150 L/(m·h)，真空泵抽吸壓差為90 kPa。

圖6 O/W型乳化液分離裝置Fig.6 Separation device for O/W emulsionConditions: Initial flux is 150 L/(m·h);Separation pressure difference is 90 kPa.

圖7和表1分別為雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)對水包油型乳液的分離機(jī)理及水和油通過組合篩網(wǎng)的時間數(shù)據(jù)。由圖7可知，由于第一層篩網(wǎng)表面具有超親水/超親油特性，因此當(dāng)O/W型乳液接觸到第一層篩網(wǎng)表面時，水和分散相油滴均在篩網(wǎng)表面快速浸潤和鋪展[27]，同時分散相油滴外膜破裂。由表1可知，水比油能更快地通過第一層篩網(wǎng)，而油在第一層篩網(wǎng)表面的停留時間則更長。這是因?yàn)樗牧鲃有员扔透鼜?qiáng)，這使得油滴在第一層篩網(wǎng)的聚并概率增加，與水混合的概率降低；當(dāng)通過第一層篩網(wǎng)后的水和油接觸到第二層篩網(wǎng)時，由于該層篩網(wǎng)的潤濕特性是超疏水/超親油的，水在其表面難以浸潤鋪展，油則可以浸潤鋪展[25]，因此油滴能在第二層篩網(wǎng)上繼續(xù)聚并，從而進(jìn)一步強(qiáng)化了破乳效果；且油的通過時間比水更短，二者存在時間差(見表1)，有利于避免二次混合，使得分離更完全。最后，由于第二層篩網(wǎng)的孔徑比第一層更大，因而盡管第二層篩網(wǎng)具有超疏水特性，水也能在真空泵的抽吸下通過篩網(wǎng)(抽吸壓差90 kPa)，水和油通過篩網(wǎng)后，被收集在容器中，靜置片刻即出現(xiàn)分層，此時通過簡單的分層取液處理即可得到分離后的水和油。此外，對于使用吐溫80穩(wěn)定的O/W型乳液，分離后在水中更有可能發(fā)現(xiàn)吐溫80，這是因?yàn)橥聹?0的HLB值為15，相比與油，更親水。

圖7 O/W型乳化液分離過程示意圖Fig.7 Schematic diagram of separation process of O/W emulsionConditions: Pore size of first layer and second layer meshes is about 0.100, 0.180 mm, respectively.

表1 油和水通過超親水/超親油篩網(wǎng)和超疏水/超親油篩網(wǎng)的時間Table 1 Time for oil and water passing through the superhydrophilic/super lipophilic mesh and superhydrophobic/super lipophilic mesh

各種O/W型乳液經(jīng)組合篩網(wǎng)過濾和分層提取處理后的分離結(jié)果如圖8、圖9所示。從圖8可看到，經(jīng)過組合篩網(wǎng)過濾和分層提取處理后，水相提取液的光學(xué)顯微圖像中沒有觀察到油滴，水相提取液均呈透明狀態(tài)，各類型乳液的水相提取液中的水質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在98%以上(見圖9(a))，表明組合篩網(wǎng)對幾種水包油型乳液均具有良好的分離效果；組合篩網(wǎng)的重復(fù)使用結(jié)果表明，連續(xù)使用40次后，組合篩網(wǎng)對水包煤油型乳液的處理效率(以水相提取液中的水質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)仍然保持在97%以上(見圖9(b))，這表明組合篩網(wǎng)具有良好的重復(fù)使用性；考察乳液浸泡時間對組合篩網(wǎng)分離性能影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浸泡未對組合篩網(wǎng)的分離性能產(chǎn)生明顯影響，其水相提取液中的水質(zhì)量分?jǐn)?shù)均穩(wěn)定保持在98%以上(見圖9(c))。

圖8 雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)對O/W型乳液的分離效果Fig.8 Separation effect of combined meshes with double surface wettability on O/W emulsion(a1)， (a2) Kerosene-in-water emulsion; (b1)， (b2) Tween80-stabilized kerosene-in-water emulsion;(c1), (c2) Hexadecane-in-water emulsion; (d1), (d2) Tween80-stabilized hexadecane-in-water emulsion

圖9 雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)的處理效果和重復(fù)使用性能Fig.9 Processing efficiency and reuse performance ofcombined meshes with double surface wettability(a) Separation efficiency of various oil in water emulsions;(b) Variety of separation efficiency after reusing for different times;(c) Efficiency of separation in different time of immersion

考察了水包煤油乳液長期浸泡對雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)黏合強(qiáng)度及潤濕性能的影響。浸泡實(shí)驗(yàn)所用的黏附強(qiáng)度測試模件按圖10所示步驟進(jìn)行組合，該測試模件在水包煤油型乳液中浸泡60 d后，采用離心黏附強(qiáng)度分析儀(LUMiFrac)進(jìn)行測試的結(jié)果表明：未經(jīng)乳液浸泡時，AB膠的黏附強(qiáng)度為7.12 MPa；浸泡 60 d 后，AB膠的黏附強(qiáng)度為7.05 MPa，黏附強(qiáng)度下降率小于1%，說明乳液長時間浸泡對AB膠的黏附強(qiáng)度未產(chǎn)生明顯影響。此外，參照黏合劑耐水性測試方法(日本JIS-K-6857—1973)對所購AB膠的耐水性進(jìn)行測試的結(jié)果表明，所購AB膠耐水性達(dá)到優(yōu)級。不同潤濕特性篩網(wǎng)膜的接觸角的測試結(jié)果如圖11所示。由圖11可知，經(jīng)水包煤油乳液浸泡60 d后，水和油在超親水/超親油篩網(wǎng)膜表面的接觸角仍然小于2°，水在超疏水/超親油篩網(wǎng)膜表面的接觸角為158°±4.8°，與浸泡處理前的接觸角基本一致，說明水包煤油乳液浸泡未對篩網(wǎng)膜的表面浸潤特性造成明顯影響。綜上所述，水包煤油乳液長期浸泡對雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)黏附強(qiáng)度及潤濕特性未產(chǎn)生明顯影響，材料具有較強(qiáng)的耐乳液浸泡特性。

圖10 AB膠黏結(jié)力測試模件示意圖Fig.10 Schematic diagram of the AB adhesive force test module(a) Individual components of test module; (b) The assembly of the components; (c) Combination completed of test module

圖11 水包煤油乳液長期浸泡后的組合篩網(wǎng)表面潤濕特性Fig.11 Wettabiliy on the surface of combined meshes afterlong-time immersion with kerosene in water emulsion(a) A water droplet (5 μL) on the 201 stainless steel meshes afterSTA modification for 20 min, the contact angle 158°±4.8°;(b) A water droplet or oil droplet (5 μL) spread and permeatequickly on the 201 stainless steel meshes without STA modification,the contact angle <2°

2.3 雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)層間距和孔徑對水包煤油乳液分離效果的影響

雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)層間距和篩網(wǎng)孔徑對分離效果(以水相提取液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為分離效率表征)的影響如圖12所示。

圖12(a)顯示了雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)層間距對分離效率的影響，層間距通過AB膠的用量進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著雙表面潤濕特性篩網(wǎng)層間距的增大，分離效率呈先上升后逐漸穩(wěn)定的趨勢，當(dāng)層間距為0.3 mm時，組合篩網(wǎng)分離效果達(dá)到最佳。這是由于水的流動性比油好，因此水能更快地通過第一層篩網(wǎng)，油通過得則更慢，二者到達(dá)第二層篩網(wǎng)的時間存在時間差，層間距的增加會延長時間差，有利于油-水在第一層篩網(wǎng)上的分離，但層間距的持續(xù)增大并不能無限強(qiáng)化分離效果，因?yàn)楫?dāng)時間差足夠大時，油-水產(chǎn)生二次混合的幾率已足夠低，分離效果便不會再繼續(xù)改善。

圖12(b)顯示了篩網(wǎng)孔徑對分離效果的影響。當(dāng)?shù)诙雍Y網(wǎng)孔徑固定為0.180 mm時，選擇第一層篩網(wǎng)的孔徑分別為0.300、0.210、0.180、0.150、0.100、0.075、0.045 mm進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著第一層篩網(wǎng)孔徑的減小，水相提取液純度呈先上升后逐漸下降的趨勢，且當(dāng)?shù)谝粚雍Y網(wǎng)孔徑為0.100 mm時，組合篩網(wǎng)的分離效果最好。這是因?yàn)?，?dāng)篩網(wǎng)孔徑減小時，篩網(wǎng)對油的阻礙作用比水更大，二者通過篩網(wǎng)的時間差將會延長，有利于油滴在篩網(wǎng)表面的聚并，且二次混合幾率減少，對油-水分離有利。然而，當(dāng)孔徑過小時，篩網(wǎng)對水的阻力會顯著增大，水在篩網(wǎng)表面的停留時間將延長，水和油通過篩網(wǎng)的時間差縮短，油-水二次混合的概率增大，對分離不利。當(dāng)?shù)谝粚雍Y網(wǎng)孔徑固定為0.100 mm的情況下，選擇第二層篩網(wǎng)孔徑分別為0.210、0.180、0.150、0.100、0.075、0.045 mm進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著第二層篩網(wǎng)孔徑減小，分離效率呈先上升后逐漸下降的趨勢，當(dāng)?shù)诙雍Y網(wǎng)孔徑為0.180 mm時，分離效果最佳。這是因?yàn)椋?dāng)?shù)诙雍Y網(wǎng)孔徑減小會適當(dāng)延長油滴在篩網(wǎng)表面的停留時間，有利于增加其進(jìn)一步聚并的幾率；但當(dāng)?shù)诙雍Y網(wǎng)的孔徑過小時，油在篩網(wǎng)表面的停留時間過長，使得油-水二次混合概率增大，對分離不利。

圖12 雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)層間距和篩網(wǎng)孔徑對吐溫80穩(wěn)定的水包煤油型乳液分離效果的影響Fig.12 The effects of layer spacing and mesh size of combined meshes with double surface wettabilityon separation efficiency of Tween80-stabilized kerosene-in-water emulsion(a1), (a2) Layer spacing; (b1), (b2) Mesh size

3 結(jié) 論

采用CuCl2/HCl混合溶液浸漬法與硬脂酸(STA)表面修飾法，分別制備了具有超親水/超親油潤濕特性和超疏水/超親油潤濕特性的不銹鋼篩網(wǎng)。利用環(huán)氧樹脂AB膠將超親水/超親油潤濕特性的篩網(wǎng)和超疏水/超親油潤濕特性的篩網(wǎng)黏結(jié)后可得到具有雙表面潤濕特性的組合篩網(wǎng)。

(1)浸漬后的不銹鋼組合篩網(wǎng)表面形成了金屬Cu的結(jié)晶沉積物，有利于特殊潤濕特性的產(chǎn)生。

(2)該組合篩網(wǎng)不僅能夠分離無表面活性劑穩(wěn)定的O/W型乳液，也能夠分離表面活性劑穩(wěn)定的O/W型乳液。雙表面潤濕特性組合篩網(wǎng)具有較高的O/W型乳液分離效率(水相提取液質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%)，且具有較強(qiáng)的耐乳液浸泡特性；組合篩網(wǎng)層間距和孔徑對O/W型乳液分離效果影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)兩層篩網(wǎng)層間距為0.3 mm，第一層、第二層篩網(wǎng)孔徑分別為0.10、0.18 mm時，其乳液分離效果最佳。