Page 112 - 《精细化工》2021年第10期

第 38 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.38, No.10
2021 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2021

功能材料
SiO 改性聚丙烯纤维棉对油水乳状液的高效分离
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于丹凤 ，张振强 ，赵益忠 ，钱 钦 ，郑 成 ，吴 旭
（1. 广州大学 化学化工学院，广东省节能环保精细化学品工程技术研究中心，广东 广州 510006；2. 中
国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东 东营 257000）
摘要：利用纳米 SiO 2 颗粒对聚丙烯（PP）纤维棉进行了亲（疏）水改性，构建了系列不同润湿性和粗糙度的
PP 纤维棉，探究了不同孔隙度和表面能的 PP 纤维棉对 W/O 及 O/W 型乳状液的分离性能。结果表明，经过亲
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（疏）水改性的 PP 纤维棉对水/正己烷和水/甲苯乳状液的分离效率都高于 99.5%，分离通量高于 700 L/(m ·h)，
并针对不同形式油-水乳状液阐释其相应的分离机制，为后续油-水乳状液分离材料的科学设计和可控制备提供了
理论依据。
关键词：油水乳状液分离；聚丙烯棉；亲水改性；疏水改性；功能材料
中图分类号：X703；TB34 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 10-2042-08

Efficient separation of oil-water emulsions by SiO 2-modified
polypropylene cellucotton

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YU Danfeng , ZHANG Zhenqiang , ZHAO Yizhong , QIAN Qin , ZHENG Cheng , WU Xu
（1. Guangdong Engineering and Technology Research Center for Energy Conservation and Environmental Protection
Fine Chemicals, School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, Guangdong,
China; 2. Research Institute of Petroleum Engineering and Technology of Sinopec Shengli Oilfield Company, Dongying
257000, Shandong, China）
Abstract: A series of polypropylene (PP) cellucotton with different wettability and roughness were fabricated
by hydrophilic (hydrophobic) modification of PP cellucotton with SiO 2 nanoparticles. The separation
performance of PP cellucotton with different porosity and surface energy for W/O and O/W emulsions was
investigated. The results showed that after hydrophilic (hydrophobic) modification, the separation efficiencies
of PP cellucotton for water/n-hexane and water/toluene emulsions were higher than 99.5%, and the
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seperation fluxes were higher than 700 L/(m ·h). Furthermore, the corresponding separation mechanism was
explained for different forms of oil-water emulsions, which provided a theoretical basis for the subsequent
scientific design and controllable preparation of oil-water emulsion separation materials.
Key words: oil-water emulsion separation; PP cellucotton; hydrophilic modification; hydrophobic modification;
functional materials

随着经济的发展，石油开采、海上原油泄漏、 用领域面临的共性的、基础性的重大问题 [4-7] 。为了
工业生产及日常生活等过程产生了大量难以处理的 解决这一问题，研究者们将目光集中在表界面微纳
油水混合物，严重制约了经济和生态环境的可持续 结构和表面化学组成的设计与调控上，基于表面润
发展 [1-3] 。这些工业和生活废水往往与表面活性剂共 湿理论及不同润湿模型（Young 模型、Wenzel 模型、
存成为不同形式的乳状液状态，液滴粒径小于 20 μm Cassie 模型）开发了多种表面具有相反润湿性的材
且体系复杂稳定，分离困难，是油水分离研究和应 料，用于实现油-水乳状液的分离（图 1） [8-10] 。

收稿日期：2021-03-09; 定用日期：2021-05-17; DOI: 10.13550/j.jxhg.202100241
基金项目：国家自然科学基金（22008043，21878059，21878058）；中国石油化工股份有限公司攻关课题（P18023-2，P20044-2）
作者简介：于丹凤（1986—），女，博士，讲师，E-mail：ccyudanfeng@gzhu.edu.cn。联系人：吴 旭（1984—），男，博士，副研究
员，E-mail：xuwu@gzhu.edu.cn。