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复合聚丙烯板在油水分离器中的应用研究 张鹏飞汪九山高晓凡姚芳莲 (天津大学化学工程研究所，天津300072) 聚丙烯以其质轻、价廉、耐蚀、容易加工等优点，成为当今最重要的通用塑料之一，广泛 应用于化工、汽车、建筑、家电等行业．又由于其表面自由能和表面张力较低，是一种典型的 亲油性材料，因而常被用作聚结式油水分离器的聚结板的材质。“聚结分离”是油水液液分散体 系分离普遍采用的方法，其基本原理是利用油水比重差，在倾斜放置的聚结板间使水中油滴浮 升、油中水滴沉降通过发生聚结而加速分离．因此聚结板表面的亲油、亲水性能对油水分离效 果有重要的影响。理想的聚结板应具备上表面亲水疏油、下表面亲油憎水的双重特性。聚丙烯 的亲水性不好，在一定程度上制约了聚丙烯聚结板的分离效果和通用性。 聚丙烯的分子结构表明，其分子主链上交替出现叔碳原子，与叔碳原子相连的氢原子较活 泼，在强氧化剂作用下容易脱除而成为活性中心，被氧化生成羟基、醛基和羰基等极性基团…。 其中羟基可与水分子形成氢键，具有很强的亲水性。如果将聚丙烯板的一面保持原材质不变， 以保留其亲油性，另一面进行氧化处理，赋予其亲水性，则可实现理想聚结板的材质要求。基 于以上分析，本文对聚丙烯板的一面进行表面氧化处理，以提高亲水性，制得复合型聚结板， 并对其性能进行研究。 聚丙烯板的表面氧化处理删采用铬酸(Cr2072‘)等强酸水溶液为氧化处理液，在75～80C 的温度条件下，将板的一面浸泡于氧化处理液中，反应15～20分钟后取出，用清水冲洗，晾干， 得到复合聚丙烯板，然后加工成一面亲油、另～面亲水的复合型聚结板。为便于氧化处理过程 的控制，得到最佳的亲水性基团，在氧化处理液中加入15 mg／L的ROC，以防止聚丙烯表面的 1 深度氧化，同时也可增加氧化表面亲水性能的稳定性。 复合聚结板的索水性能由其临界表面张力体现，临界表面张力则可根据水在聚结板表面的 接触角和固体表面润湿的杨氏方程得到。先用接触角测定装置测得接触角0，再由Zisman法131 作COS o～oll关系图，并外推至COS8=l处，即可得到临界表面张力。 复合聚结板的分离性能则通过在相同实验条件下比较复合聚结板和普通单一质地聚结板油 水分离后的油相含油量(％V)和水相含油量(me／L)来确定。含油量的测定采用比色法。 圈1临界衰面张力的确定 圈2油相舍油t的比较 圈3水相吉油量的比较 图l表明，聚丙烯经氧化处理后．临界表面张力由29X10。N／m提高到65×10一N／m，超过 了典型的亲水性陶瓷材料的临界表面张力，使氧化表面具有很好的亲水性。聚丙烯板表面氧化 处理仅涉及板的表层分子，而对内层分子结构并无影响，所以聚丙烯基体材料优异的物理特性、 机械强度和老化性能等不发生变化。长时间实验结果表明，氧化表面的亲水性能非常稳定a 图2表明，复舍聚结板分离后的油相含油量比普通聚结板有大幅度的提高；而图3则表明 复合聚结板分离后的水相含油量比普通聚结板明显降低。这两项指标都说明复合聚结板具有更 优异的分离性能。同时，由于复合聚结板能有效防止流体扰动而产生的油层夹带水、水层夹带 油以及油膜和水膜的断流，所以复合聚结板允许通过的最大流量大于普通聚结板，并且复合聚 结板适用于任何形式的油水物系的分离，从而大大增强了设备的通用性。 本文突破聚结板为单一质地的传统束缚，基于聚丙烯的分子结构特点，采用氧化处理方法 而开发的复合聚丙烯聚结板，迎合了油水分离机理，强化了油水分离过程，使分离器的分离效 率和处理能力均得以提高，设备的通用性得以增强，取得了预期的良好效果。 参考文献 [1]邓舜扬，李寄陶．塑料用涂料．上海：上海科学技术文献出版社，1984． 9 [2]张鹏飞。王树楹，池红卫．中国．ZL [3]StatsD．塑料的修饰和装潢．李树国译．北京：中国石化出版社，1992． onthe of Plate Application