高壓調(diào)制脈沖靜電電源及其在靜電破乳中的應(yīng)用

1、高壓調(diào)制脈沖靜電電源及其在靜電破乳中的應(yīng)用馮肇霖 王向德 張秀娟華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所一、 導(dǎo)言高壓靜電聚結(jié)器已廣泛用于許多過程，如石油工業(yè)中的原油破乳、液膜分離是1968年提出的新技術(shù)1，破乳是難度相當(dāng)大的一個關(guān)鍵性步驟，國際公認(rèn)只有高壓靜電法較有效。上述原油破乳用的聚結(jié)器不能用于液膜破乳，因為液膜乳液中含有強乳化性的表面活性劑和大量的水，而且是用特定的制乳手段制成的非常穩(wěn)定的乳液。關(guān)于液膜破乳的報導(dǎo)已有數(shù)篇2-5，作者也報道過一種命名為EC-1的高壓靜電聚結(jié)器，已成功地在液膜法處理含酚廢水的工業(yè)應(yīng)用中采用6。本文在對頻率、波形和調(diào)制脈沖波的Va和Vp進行研究的基礎(chǔ)上，提出了一種更高效的

2、電源高壓調(diào)制脈沖靜電電源，并用它制成了兩類高壓靜電聚結(jié)器，成功地在工業(yè)規(guī)模的液膜分離和溶劑萃取中得到了應(yīng)用。二、 設(shè)備和操作1 高壓調(diào)制脈沖靜電電源：方框圖和主要參數(shù)（見圖1）最大脈沖電壓：45KV；額定輸出電壓：15KV脈沖頻率：50-5000Hz脈沖寬度：5-500s重復(fù)頻率：5-500 Hz額定功率：1.2KW額定輸出電流：60mA2 破乳設(shè)備（圖2）3 乳液配方：2%（重量計）LMS-2（乳化劑）的煤油溶液與5%（重量計）的氫氧化鈉水溶液，體積比1：1。4 制乳：膠體磨=2.03分鐘；機械攪拌7500xpm、15分鐘。5 測試步驟：將200毫升乳液倒入破乳槽，打開電源和測量儀表開關(guān)，隔

3、一定時間記錄從乳液中聚結(jié)出來的水溶液的體積。破乳速度用單位時間聚結(jié)的水溶液的體積百分?jǐn)?shù)或單位時間所破乳液的體積來表示。三、 結(jié)果與討論眾所周知，破乳速度與電場強度成正比，在文獻6中，我們發(fā)現(xiàn)施加工頻50Hz的高電壓不是增高電場強度的有效途徑，因為電極絕緣層上的電壓降太大。由于這個原因，我們研究了頻率和波形對破乳速度的影響。在我們的體系中，當(dāng)施加的電壓相同時，如果頻率增高，則相對來說，電極絕緣層上的電壓降減小，而乳液的電壓降增大，結(jié)果破乳速度加快。如圖3所示。試驗結(jié)果與此推論相符，當(dāng)頻率從50Hz增加至4000Hz時，破乳速度增快約2.3倍。圖4為各種波形。圖5表明，對于不同波形，破乳速度大小的

4、次序是：調(diào)制脈沖波>鋸齒波>方波>正弦波根據(jù)上列四種波的特征，在相同的Va下Vp的大小次序是調(diào)制脈沖波>鋸齒波>方波>正弦波我們認(rèn)為，Vp有可能是決定Rd的一個重要因素。圖6說明了調(diào)制脈沖波的Vp和Va對Rd的影響。顯然，曲線1的Va最低，Vp最高，結(jié)果Rd最快。比較曲線2和4可以看出：其Va相同，Vp是曲線2的比曲線4的高，結(jié)果Rd也是曲線2的比曲線4的快。因此Vp確實是影響破乳速度的一個重要因素而Va。不是則。四、 應(yīng)用在上述研究的基礎(chǔ)上，用調(diào)制脈沖電源制成了兩類高壓靜電聚結(jié)器（工業(yè)用）：一類用于液膜分離的工業(yè)應(yīng)用，命名為EC-2型，另一類用于溶劑萃取的

5、110級串級混合澄清槽中，命名為EX-1型。它們的主要參數(shù)為：液膜分離（EC-1）溶劑萃?。‥X-1）額定功率1.5KW2.0KW最大脈沖電壓45KV35KV脈沖頻率5-5000Hz0-1500Hz脈沖寬度5-500s60-250s重復(fù)頻率5-500Hz30-150Hz電極形式絕緣絕緣運行方式間歇間歇破乳槽容積600升600升破乳速度200升/分200升/分顯然，在兩種應(yīng)用中的破乳速度都非常令人滿意。調(diào)制脈沖電影源確實是一種理想的破乳電源，在其他靜電應(yīng)用中也將得到廣泛應(yīng)用。參考文獻1N N Li, “Membrane Separation Process”,U S Patent 3 ,410,794(Nov,12,1968)。2E3E5R.Marr,and N.Proetsch,”Zinc Recovery from Wasiewater” Cer,Offen DE,3,318,109(08 Dec.1983).6Feng Zhao Lin, Wang Xiang De,et.al.,”A New High Voltage Electrostatic Coalescer EC-1 Used for Industrial Application in Liquid Membrane Separation”,