申请日2016.07.07
公开(公告)日2016.10.26
IPC分类号C02F1/40; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种污水中乳液的破乳方法，1)用紫外辐照或高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率范围为5%‑120%;2)用含有4‑19个碳的胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;3)在10℃‑100℃条件下，将改性后的聚丙烯非织造布放入乳液中，搅拌5‑40分钟，完成对乳液的破乳，其中改性后的聚丙烯非织造布与所述乳液的质量比为0.01%‑10%。该方法不需要外加任何能量，成本低廉，适用于大批量的污水处理;该方法不需要外加任何化学试剂，不会给水体带来其它污染物。
权利要求书
1.一种污水中乳液的破乳方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用紫外辐照或高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率范围为5%-120%;
2)用含有4-19个碳的胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;
3)在10℃-100℃条件下，将改性后的聚丙烯非织造布放入乳液中，搅拌5-40分钟，完成对乳液的破乳，其中改性后的聚丙烯非织造布与所述乳液的质量比为0.01%-10%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中搅拌时间为10-30分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述的温度范围为15℃-60℃。
说明书
污水中乳液的破乳方法
技术领域
本发明涉及环境污水处理领域，特别是涉及一种污水中乳液的破乳方法。
背景技术
乳液由于其良好性能而被广泛应用于工业和生活中。目前乳液对水体的污染越来越严重，乳液污染问题仍然是一个尚未解决的难题。一般的破乳方法可分为物理机械法和物理化学法。物理机械法有电沉降、过滤、超声等;物理化学法主要是改变乳液的界面性质而破乳，如加入破乳剂。四川大学金阳等采用水力旋转器将磷酸-三丁基磷酸酯的乳液进行破乳(Cao Y,Jin Y,Li J,et al.Demulsification of the phosphoric acid-tributylphosphate(W/O)emulsion by hydrocyclone[J].Separation&Purification Technology,2015,158:387-395.);杨小刚等采用加热和热化学的方式对原油乳状液进行破乳;石油大学冯志强等研发出一种生物破乳剂对原油进行破乳。Yukishige Kondo等采用紫外辐照的方法将含有偶氮双苯类光敏乳化剂的乳液进行破乳而且这种光敏乳化剂在可见光的条件下又可以恢复光敏性能(Takahashi Y,Fukuyasu K,Horiuchi T,et al.PhotoinducedDemulsification of Emulsions Using a Photoresponsive Gemini Surfactant[J].Langmuir the Acs Journal of Surfaces&Colloids,2013,30(1):41-47.)。兰州大学刘娟等利用氧化石墨烯与乳液之间形成较强的π-π作用而将乳液进行破乳(Liu J,Li X,JiaW,et al.Demulsification of Crude Oil-in-Water Emulsions Driven by GrapheneOxide Nanosheets[J].Energy Fuels,2015,29:4644-4653.)。
上述这些传统的破乳方法都比较消耗能量而且会带来新的污染物。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种低能耗且绿色环保的污水中乳液的破乳方法。
为此本发明的技术方案如下：
一种污水中乳液的破乳方法，包括以下步骤：
1)用紫外辐照或高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率范围为5%-120%;
2)用含有4-19个碳的胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;
3)在10℃-100℃条件下，将改性后的聚丙烯非织造布放入乳液中，搅拌5-40分钟，完成对乳液的破乳，其中改性后的聚丙烯非织造布与所述乳液的质量比为0.01%-10%。
优选的是，上述步骤3)中搅拌时间为10-30分钟。
优选的是，上述步骤3)中所述的温度范围为15℃-60℃。
本发明的破乳方法是在乳液中加入可以快速吸附乳液分子的吸附剂(表面具有两亲性结构的聚丙烯非织造布)，通过将乳液中的乳液分子进行去除，使乳液的浓度在临界胶束浓度以下，防止乳液分子再次聚集成胶束，从而达到破乳目的。该方法可以广泛应用于工业和日常生活中。
当乳液的浓度在临界胶束浓度以上时，乳液中含有大量的胶束，但其中还含有少量的单个分子，此时吸附剂快速吸附单个分子，使得乳液的浓度下降，依此类推，直到乳液的浓度降低到该乳液的临界胶束浓度以下时，乳液都以单个分子的形式存在，从而达到破乳的目的。这种破乳的方法不需要破乳剂，也不需要外加任何能量。
与其它破乳方法相比，本发明具有以下优点：
(1)低能耗：通过快速吸附的方式对乳液进行破乳，不需要外加任何能量，成本低廉，适用于大批量的污水处理;
(2)绿色环保：该方法不需要外加任何化学试剂，因此不会给水体带来其它污染物;
(3)该方法不仅可以将乳液中的胶束破坏掉而且还可以去除水中的有机污染物。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明的技术方案进行详细说明。
实例一
1)用紫外辐照的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为5%;2)用正丁胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在15℃下，用0.01g改性后的PP非织造布吸附100mL含有80mg/L辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(15℃下，TX-100乳液的临界胶束浓度为80mg/L)。搅拌5分钟后，乳液的表面张力从20mN/m升高到45mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为20mN/m)。吸附后乳液的表面张力增大，说明乳液中的胶束被破坏了。
实例二
1)用高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为25%;2)用正十二胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在35℃下，用0.1g改性后的PP非织造布吸附100mL含有240mg/L壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(35℃下，NP-10乳液的临界胶束浓度为220mg/L)。搅拌15分钟后，乳液的表面张力从35.6mN/m升高到50mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为35.0mN/m)。
实例三
1)用紫外辐照方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为50%;2)用己二胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在55℃下，用1.0g改性后的PP非织造布吸附100mL含有70mg/L脂肪醇聚氧乙烯醚的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(55℃下，脂肪醇聚氧乙烯醚乳液的临界胶束浓度为60mg/L)。搅拌25分钟后，乳液的表面张力从31.4mN/m升高到55mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为31.0mN/m)。
实例四
1)用紫外辐照或高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为75%;2)用正戊胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在75℃下，用4.0g改性后的PP非织造布吸附100mL含有180mg/L辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(75℃下，TX-100乳液的临界胶束浓度为100mg/L)。搅拌35分钟后，乳液的表面张力从20mN/m升高到45mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为20mN/m)。吸附后乳液的表面张力增大，说明乳液中的胶束已被破坏。
实例五
1)用高能辐射的方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为100%;2)用正十九胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在100℃下，用7.0g改性后的PP非织造布吸附100mL含有240mg/L壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(100℃下，NP-10乳液的临界胶束浓度为240mg/L)。搅拌40分钟后，乳液的表面张力从35.6mN/m升高到50mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为35.0mN/m)。
实例六
1)用紫外辐照方法在聚丙烯非织造布上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，使接枝率为120%;2)用正丁胺将聚丙烯非织造布表面的甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团打开，在聚丙烯无纺布的表面构建亲疏水位点，制得改性后的聚丙烯非织造布;在45℃下，用10.0g改性后的PP非织造布吸附100mL含有70mg/L脂肪醇聚氧乙烯醚的乳液(乳液的密度约为1g/mL)(45℃下，脂肪醇聚氧乙烯醚乳液的临界胶束浓度为60mg/L)。搅拌10分钟后，乳液的表面张力从31.4mN/m升高到55mN/m(临界胶束浓度下乳液的表面张力为31.0mN/m)。
本发明通过紫外辐照或高能辐射的方法对聚丙烯无纺布进行表面改性，然后用改性后的无纺布对废水中的表面活性剂进行破乳。该方法可以有效提高废水的表面张力，即可以破坏废水中的胶束。这种破乳的方法不需要在废水中添加其它药剂，而且还可以去除废水中的表面活性剂。
