一种用于冶金乳化液废水脱油的改性聚四氟乙烯复合聚结材
料的制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 近年来，组合式液滴聚合分离技术发展成为一种新型高效分离技术，组合式液滴聚合分离技术是利用油－水两相对聚结材料亲和
力的不同来进行分离。技术关键是
纤维聚结材料。分离材料填充最初的形式是在普通隔油池前段增设填料段，填充碎石等粒状物，借此提高除油效率。由于当时采用的碎石填料粒径较大，因此聚结性能较差，除油效率增加不明显，所以聚结除油技术在此后相当长的一段时间内没有引起人们的重视。目前，随着材料科学的迅猛发展，为粗粒化技术的应用提供了性能较好的聚结材料，因而粗粒化技术才发展起来，推动了组合式液滴聚合分离技术的革新。
[0003]
申请号为201510124434.7的中国
专利申请公开了一种无机物涂层油水分离网的制备方法。该发明申请所提及的技术方案将
硅溶胶在
负压条件下注入装有模板的反应器中，浸没模板2小时，然后将反应器密封并放入恒温箱中，60℃反应12小时，去除模板得到固态
块状微纳复合多面体，待其干燥后，将其充分
研磨至粉末倒入装有分散液丙
酮的反应器中，加入低表面能硅烷
偶联剂改性，反应12小时后得到已改性的微纳复合多面体悬浊液，通过丙酮的挥发或再次添加，使悬浊液中固体
质量浓度百分数为0.5％-20％。该发明可分离汽、柴油等不溶于水的油性液体，也可分离低溶解性的酯类有机油性
溶剂。
[0004] 申请号为201310590347.1的中国专利申请公开了一种复
合金属聚结
滤芯。这种复合金属滤芯有内骨架和外骨架，由内骨架至外骨架依次为：丝网、布流层、破乳层、亲油性不锈
钢聚结层、集合层、布流层、丝网。聚结层采用耐高温、耐
腐蚀的亲油性
不锈钢材料，提高吸油效果，
加速油水分离。破乳层为金属毡，
精度为100-200目；集合层为金属编织网，精度为50-100目。
[0005] 冶金行业乳化液废水主要来自
冷轧环节，是
现有技术对比中最难处理的一类污水，如果直接排放，不仅会造成环境污染，还会造成水资源的严重浪费。对钢
铁企业冷轧废水进行处理，使其满足冷轧废水排放标准和回用水标准，不仅仅能够减少钢铁企业污水
排放量，处理达标的
循环水还能够重复利用，提高废
水循环利用率。近年来我国钢铁工业发展迅速，促进了冷轧生产工艺的不断提高，在节水技术上有了很大的进步。而冷轧生产线作为钢铁行业的主要发展方向之一，生产过程中仍消耗大量工业用水并产生种类较多、成分复杂的废水，特别是其中产生的不易
生物降解的高浓度含油乳化液废水日益增多，很难被处理达标。迫切需要一种技术能够解决冷轧废水所带来的问题。目前主要采用的除油工艺为气浮、
超滤方法。这两种方法均需要使用大量化学药剂，运行成本较高，还会产生浮渣、浓液等危险废物，经济及环保效益较差。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种可用于冶金行业乳化液废水处理的性能较佳的改性聚四氟乙烯纤维的制备方法，其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
[0007] 一种用于冶金乳化液废水脱油的改性聚四氟乙烯复合聚结材料的制备方法，其特点为，采用如下步骤：
[0008] (1)、以直径50-60um的聚四氟乙烯纤维为原料，在质量浓度为25％-30％的
硫酸溶液中浸泡，在处理
温度45-60℃的条件下，恒温处理1-1.5小时；
[0009] (2)、使用蒸馏水将聚四氟乙烯纤维的
表面处理液清洗干净，并进行干燥处理；将干燥后的聚四氟乙烯纤维，置于丙烯醇
蒸汽中，处理30-40mi n；
[0010] (3)、选用直径为100-150um的具有亲油疏水性能的金属丝为
支撑材料与步骤(2)中得到的改性聚四氟乙烯纤维混编编织成丝网，所述丝网的孔隙率为0.977。
[0011] 作为本发明的优选
实施例之一，步骤(3)中混编成网的步骤为：
[0012] a、金属丝与改性聚四氟乙烯纤维以1：1比例扭结成为单股复合纤维；
[0013] b、每三股复合纤维扭结成一股编制纤维再进行网状编织。
[0014] 也作为本发明的优选实施例，步骤(1)中硫
酸溶液的质量浓度为30％，处理温度为50℃，恒温处理时间为1小时。
[0015] 还作为本发明的优选实施例之一，所述金属丝为304不锈钢丝。
[0016] 作为本发明的进一步改进，还包括在扭结前对金属丝进行清洗和干燥的步骤。
[0017] 本发明提供了一种用于冶金乳化液除油的改性聚四氟乙烯-不锈钢丝复合聚结材料，采用上述技术方案对该材料进行处理后，油水分离性能高效，还具有良好的物化性能，价格低廉，可在高温、酸
碱的环境中长期稳定使用，可广泛推广至各类油水分离环节的工业应用。
[0018] 组合式液滴聚合分离技术该法无需外加化学
试剂，无二次污染，设备结构简单，占地面积小，运行
费用较低，且设备维护方便，便于工业管理。
附图说明
[0019] 图1为改性聚四氟乙烯与水的
接触角演示；
[0020] 图2为改性聚四氟乙烯与油的接触角演示；
具体实施方式
[0021] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的说明。
[0022] 本发明涉及的用于冶金乳化液废水除油的改性聚四氟乙烯复合聚结材料，需经过一定的表面改性处理与复合编制。选用直径50-60um的聚四氟乙烯纤维，在浓度为30％的硫酸溶液中浸泡，在处理温度50℃的条件下，恒温处理1小时。处理结束后，使用蒸馏水将表面液清洗干净，并进行干燥处理。干燥后的聚四氟乙烯纤维，放置于丙烯醇蒸汽中，处理30-40min。处理后的聚四氟乙烯纤维亲水角线性升高，与水的表面接触角在110°～120°之间，疏水性加强，与油的接触角为48.8°。
[0023] 改性聚四氟乙烯纤维在各类改性亲油纤维中，化学性质最为稳定，使用寿命长，性价比较高，油水两相选择性强这种材料具有抗酸抗碱、抗各种
有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，改性聚四氟乙烯还具有耐高温的特点，耐腐蚀、无毒害，耐老化，工业应用范围广泛。
[0024] 但改性聚四氟乙烯纤维较为细软，容易垮塌、
变形，在设备长期运行过程中造成严重影响，需外加支撑材料混编以达到适当机械强度，方可满足工业化应用的条件。混编材料采用304不锈钢丝，使用直径为100-150um，复合编制前完成清洗与干燥。改性聚四氟乙烯与304不锈钢细丝首先以1：1比例扭结成为单股复合纤维，每三股复合纤维扭结成一股编制纤维，最后使用编制纤维以高效性
空隙率0.977编制成网(油水分离材料空隙率分三种类型：
标准型0.981；高效性0.977；高透型0.9875。此技术方案采用高效型孔隙率)，形成最终的改性聚四氟乙烯-304不锈钢丝复合聚结材料，该材料在工业应用时，以卷
捆形式作为填料进行使用。
[0025] 为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容。采用上述技术方案制备的改性聚四氟乙烯
复合材料处理某冷轧厂浓油废水，在不同流量下对聚四氟乙烯纤维与金属纤维填料进行长期连续性试验，下表1为该填料试验数据。
[0026] 表1：改性聚四氟乙烯复合纤维除油率
[0027]
[0028] 由上表1显示，改性聚四氟+304复合填料的除油率较为稳定，且维持在一个较高的水平，出口油含量维持在100mg/L左右，除油效果较好，效率稳定。处理流量30L/h、34L/h及45L/h时平均除油率均大于70％，且差距并不显著；处理流量60L/h时，除油率较低，且不稳定，不适用。从除油率的变化趋势来看，虽然随着处理流量的提高设备的除油率有所下降，但下降程度并不明显，说明该填料能够稳定处理较大流量的含油废水。聚四氟+304填料在合适的流量下能够处理含油量十分高的来水，并且对入口油浓度的剧增具有良好的抗冲击性。在合适的条件下，聚四氟填料能够保持90％以上的除油率，并使出口油含量达到70mg/L以下。
[0029] 图1与图2分别为改性后的聚四氟乙烯填料与水和油的接触角，在
显微镜下的示意图。液滴切线在液滴方向与水平的夹角为接触角。接触角越小，材料与该液滴的
亲和性越好。如图所示，改性聚四氟乙烯与水的表面接触角在110°～120°之间(图1)，疏水性加强，与油的接触角约为48.8°(图2)；纳米改性聚四氟乙烯材料不亲水，亲油。
