способ разделения водоорганической эмульсии

Формула изобретения

1. Способ разделения водоорганической эмульсии путем пропускания ее через многослойный нетканый фильтрующий материал с предварительной гидрофобизацией его, отличающийся тем, что гидрофобизацию фильтрующего материала проводят путем обработки его суспензией, содержащей органический растворитель, связующий агент и тонкодисперсный химически модифицированный оксид, выбранный из группы, включающей оксиды кремния, железа, титана и алюминия, а затем обработанный материал подвергают сушке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку ведут суспензией, содержащей указанные компоненты в следующем соотношении в мас.%:

Оксид кремния, или железа, или титана, или алюминия - 0,5 - 5,0

Связующий агент - 1 - 3,0

Органический растворитель - 92 - 98,5

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя суспензия содержит ацетон, или бензин, или толуол, или спирты с C₁-C₈ или эфиры.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве связующего агента суспензия содержит эпоксидные, полиамидные, фенольные смолы, полистирол, полиуретан, акриловый или бакелитовый лак.

5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что сушку обработанного суспензией материала проводят при 80 - 180^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу тонкого разделения водоорганических нерастворимых друг в друге смесей путем пропускания жидкости через многослойный фильтрующий материал, предварительно подвергнутый гидрофобной обработке.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Особенно эффективно такие фильтраты могут найти применение при очистке жидких топлив (бензин, керосин, дизельное топливо) от следов влаги, при перекачке нефтепродуктов, в топливных фильтрах автомобильного и авиационного транспорта, в качестве мембранного клапана для предотвращения проникновения паров атмосферы и т.д.

Известен способ удаления воды из смазочного масла, заключающийся в том, что исходное масло сначала пропускают через дисперсный фильтрующий материал, а затем масловодяную эмульсию направляют в камеру коагулятора, в которой происходит разделение эмульсии. После этого жидкость пропускают через несколько слоев прессованного стекловолокна [1].

Недостатком этого способа является его многостадийность.

Наиболее близким к заявленному является способ разделения водоорганической эмульсии путем пропускания через многослойный нетканый фильтрующий материал, в качестве которого используют неорганические волокна из оксидов алюминия и/или циркония. Указанные волокна могут также содержать дополнительно другие волокна из силикатов кальция, хлопка, вискозы, полиолефина, полиэфира и т.д. Поверхность частиц фильтрующего материала подвергают гидрофобизации с целью придания им гидрофобных свойств [2]. Степень разделения жидкостей составляет 75 - 97%.

Недостатком вышеприведенного способа является относительно невысокая степень разделения несмешивающихся жидкостей 75 - 97%, что не позволяет использовать эти способы, например, при тонкой очистке топлива, масел от воды.

Цель предлагаемого изобретения состоит в устранении вышеуказанного недостатка, т.е. в повышении степени разделения эмульсий.

Поставленная цель достигается в способе разделения водоорганических эмульсий, включающем пропускание их через многослойный нетканый материал с предварительной его гидрофобизацией, в котором согласно изобретению гидрофобизацию фильтрующего материала осуществляют путем обработки суспензией, содержащей органический растворитель, связующий агент и тонкодисперсный химически модифицированнный оксид, выбранный из группы, включающей оксиды кремния, титана, железа и алюминия, а затем обработанный материал подвергают сушке. При этом обработку ведут суспензией, содержащей указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид Si, Fe, Ti, Al - 0,5 - 5,0; связующий - 1 - 3 и органический растворитель - 92 - 98,5.

В качестве органического растворителя используют ацетон, эфиры, спирты с C₁-C₈, бензол, толуол.

В качестве связующего агента предлагается использовать эпоксидные, полиамидные, фенольно-формальдегидные смолы, полистирол, полиуретан, бакелитовый или акриловый лак. Сушку проводят при 80 - 180^oС. Причем оксид кремния может использоваться в виде белой сажи, перлита, аэросила, талька.

Способ осуществляют следующим образом. Нетканый фильтрующий материал, например, на основе лавсана, применяемый в промышленных фильтрах автомобилей, подвергают обработке суспензией, содержащей, мас.%: акриловый лак - 2,0, тонкодисперсный химически модифицированный оксид (ТДХМО) - 2,5, ацетон - 95,5. Обработку фильтрующего элемента в виде ленты проводят методом напыления из краскопульта. После этого фильтрующий материал сушат при 80 - 180^oC в течение 1 - 2 ч. Содержание связующего компонента выбирают с таким расчетом, чтобы закрепленный на нетканом фильтрующем материале ТДХМО не снижал своих гидрофобных характеристик.

В колонку высотой 1,0 м, соединенную через кран с фильтрующим устройством, предварительно заливают бензин (керосин), который затем пропускают через фильтр до его полного насыщения. После пропитки фильтра перекрывают кран и в колонку заливают 100 мл смеси воды и углеводорода определенного состава. Кран открывают и определяют количество прошедшей через фильтр жидкости. Контроль за эффективностью разделения смеси ведут с помощью рефрактометра ИРФ-22. После разделения смеси фильтрующее устройство отсоединяют от колонки и из фильтра, через загрузочный штуцер, выливают собравшуюся воду. Замеряют объем воды и определяют коэффициент рефракции. Полученные результаты приведены в таблице.

Объем отстойника используемого фильтрующего устройства составлял 15 мл.

Из таблицы видно, что разделение таких несмешивающихся водоуглеводородных композиций, как вода - гексан (-бензин, -керосин, -нефть) происходит полностью - 100%. Это связано с тем, что, являясь гидрофобным (водоотталкивающим) материалом, ТДХМО в то же время обладает сильными органофильными свойствами, что позволяет ему образовывать коллоидные растворы с углеводородами, спиртом, ацетоном, эфиром и т.д. При гидрофобизации фильтрующего материала на его поверхности не образуется сплошной пленки, что позволяет сохранить газопроницаемость материала и его способность пропускать (фильтровать) органические жидкости.

С другой стороны, используемый гидрофобизированный материал ТДХМО обладает исключительно высоким краевым углом смачивания ( 170^o), близким к теоретически возможному. Вода при соприкосновении с гидрофобной поверхностью стремится к свертыванию в капли, размер которых значительно превышает размер между узлами решетки, образованной гидрофобным материалом, что и препятствует проникновению воды через фильтр.

Даже при избыточном давлении 0,2 атм (опыт 10) вода задерживается фильтрующим элементом, заполняя при этом лишь объем отстойника фильтра.

Полученные результаты исследования позволяют рассматривать гидрофобизированные нетканые материалы как уникальные фильтрующие элементы для разделения несмешивающихся органических-неорганических жидкостей, что может найти широкое применение прежде всего при тонкой очистке топлива (бензина, керосина, солярки, нефти), масел, растворителей красок на органической основе от воды.