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高压调制脉冲静电电源及其在静电破乳中的应用 冯肇霖 王向德 张秀娟 华南理工大学环境科学研究所 导言 高压静电聚结器已广泛用于许多过程，如石油工业中的原油破乳、液膜分离是1968年提出的新技术[1]，破乳是难度相当大的一个关键性步骤，国际公认只有高压静电法较有效。上述原油破乳用的聚结器不能用于液膜破乳，因为液膜乳液中含有强乳化性的表面活性剂和大量的水，而且是用特定的制乳手段制成的非常稳定的乳液。关于液膜破乳的报导已有数篇[2-5]，作者也报道过一种命名为EC-1的高压静电聚结器，已成功地在液膜法处理含酚废水的工业应用中采用[6]。本文在对频率、波形和调制脉冲波的Va和Vp进行研究的基础上，提出了一种更高效的电源——高压调制脉冲静电电源，并用它制成了两类高压静电聚结器，成功地在工业规模的液膜分离和溶剂萃取中得到了应用。 设备和操作 高压调制脉冲静电电源： 方框图和主要参数（见图1） 最大脉冲电压：45KV； 额定输出电压：15KV 脉冲频率：50-5000Hz 脉冲宽度：：5-500μs 重复频率：：5-500 Hz 额定功率：1.2KW 额定输出电流：60mA 破乳设备（图2） 乳液配方： 2%（重量计）LMS-2（乳化剂）的煤油溶液与5%（重量计）的氢氧化钠水溶液，体积比1：1。 制乳： 胶体磨δ=2.03分钟；机械搅拌7500xpm、15分钟。 测试步骤： 将200毫升乳液倒入破乳槽，打开电源和测量仪表开关，隔一定时间记录从乳液中聚结出来的水溶液的体积。破乳速度用单位时间聚结的水溶液的体积百分数或单位时间所破乳液的体积来表示。 结果与讨论 众所周知，破乳速度与电场强度成正比，在文献[6]中，我们发现施加工频50Hz的高电压不是增高电场强度的有效途径，因为电极绝缘层上的电压降太大。由于这个原因，我们研究了频率和波形对破乳速度的影响。在我们的体系中，当施加的电压相同时，如果频率增高，则相对来说，电极绝缘层上的电压降减小，而乳液的电压降增大，结果破乳速度加快。如图3所示。试验结果与此推论相符，当频率从50Hz增加至4000Hz时，破乳速度增快约2.3倍。图4为各种波形。图5表明，对于不同波形，破乳速度大小的次序是： 调制脉冲波锯齿波方波正弦波 根据上列四种波的特征，在相同的Va下Vp的大小次序是 调制脉冲波锯齿波方波正弦波 我们认为，Vp有可能是决定Rd的一个重要因素。图6说明了调制脉冲波的Vp和Va对Rd的影响。显然，曲线1的Va最低，Vp最高，结果Rd最快。比较曲线2和4可以看出：其Va相同，Vp是曲线2的比曲线4的高，结果Rd也是曲线2的比曲线4的快。因此Vp确实是影响破乳速度的一个重要因素而Va。不是则。 应用 在上述研究的基础上，用调制脉冲电源制成了两类高压静电聚结器（工业用）：一类用于液膜分离的工业应用，命名为EC-2型，另一类用于溶剂萃取的110级串级混合澄清槽中，命名为EX-1型。它们的主要参数为： 液膜分离（EC-1） 溶剂萃取（EX-1） 额定功率 1.5KW 2.0KW 最大脉冲电压 45KV 35KV 脉冲频率 5-5000Hz 0-1500Hz 脉冲宽度 5-500μs 60-250μs 重复频率 5-500Hz 30-150Hz 电极形式 绝缘 绝缘 运行方式 间歇 间歇 破乳槽容积 600升 600升 破乳速度 200升/分 200升/分 显然，在两种应用中的破乳速度都非常令人满意。调制脉冲电影源确实是一种理想的破乳电源，在其他静电应用中也将得到广泛应用。 参考文献 [1]N N Li, “Membrane Separation Process”,U S Patent 3 ,410,794(Nov,12,1968)。 [2]E.C.Hus, N.N.Li,and T. Hucal, “Eleetrodes for Eleetrical Coalescence of Liquid Emulsion”,U.S.Patent 4,415, 426(Nov.15, 1983). [3]E.E.Hus, N.N.Li,and T.Hucal,”Electrical Coalesence of Liquid Emulsions”,U.S.Patent 4,419,200(Dec.6,1983). [4]E.C.Hus, and N.N.Li, “Membrane Recovery in Liquid Membrane Separation Process”,Sep.Sei.Technol.,20(22)115(1985). [5]R.Marr,and N.Proetsch,”Zinc Recovery from Wasiewater” Cer,Offen DE,3,318,10