一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备及

本发明涉及功能材料，尤其涉及一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备及滤芯组件的制备方法。背景技术：1、在石油化工、电力、船舶等行业，水蒸汽是能量的重要载体。水蒸气释放出部分热能后生成的凝结水水质较为纯净，回收凝结水可减少前端纯水的制备成本。但是，由于管道泄漏、管件阀门连接处润滑油溶解等一些原因，使得一些油份溶解于高温凝结水中，直接将这部分凝结水通入锅炉中，水中的油质容易附着在炉管壁，受热分解成电导率很小的附着物，不但影响管壁传热，而且会造成锅炉安全隐患。2、棉织物由棉花经工艺脱脂而成，其网状多孔结构有利于吸附，且在各种腐蚀性溶液及热水中具有优异的稳定性。此外，脱脂棉织物具有丰富的亲水性羟基基团，可以进行多种化学转化，是生产超疏水材料的理想基材。将超疏水改性的脱脂棉织物制成滤芯材料，利用介质的亲油特性为油滴聚结提供场所，油滴在流动过程中被介质捕获并聚结长大，实现分离能够用于凝结水中溶解油的吸附脱除。但是，受水流体粘性绕流的制约，微小油滴（油滴粒径<3μm)与介质表面难以发生碰撞，因此无法实现高乳化含油凝结水的深度处理。此外，大部分的超疏水材料物理化学结构会因为高温条件而遭到破坏，难以长期维持一定的除油能力。因此，开发兼具高温稳定性和除油性能的脱脂棉基疏水材料以及强化其聚结除油性能，是凝结水深度除油领域的重要需求。3、利用电场强化滤芯聚结破乳工艺是实现凝结水中溶解油深度去除的有效途径。在适宜的电场条件作用下，水中油滴具有复杂的电流体动力学运动响应特性，说明施加电场是强化及调控微小油滴迁移、聚集的一种可行方法，因此可以弥补微小油滴在疏水滤芯内部聚结效率不高这一缺陷。cn112520921a专利中报道了一种多物理场协同的含油污水处理方法和装置，利用旋流模块、紧凑微气浮模块、第一介质聚结模块、多介质过滤模块的组合实现了粒径0 .1μm～3μm微小乳化油滴的深度脱除，处理后的净化水中的油含量可低至<5mg/l。cn205774345u专利中报道了一种静电与聚结滤油机装置，油液经过静电场处理后发生聚结，然后经过滤芯处理后去除水中溶解油。尽管以上专利中报道的电化学强化聚结除油过程能够实现溶解油的有效去除，但是尚无法将含油量降低至1mg/l以内，以满足特殊场景，如舰用锅炉的需求，造成这种情况的主要原因是电场和聚结过程并未实现有效耦合，聚结材料的除油性能也不高。技术实现思路1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种滤芯组件的制备方法；本发明的第二个目的在于提供一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备。2、为了实现第一个目的，本发明所采取的技术方案为：3、一种滤芯组件的制备方法，包括如下步骤：4、s1、对棉织物用碱液处理，将经过碱液处理得到的棉织物浸入过硫酸盐溶液中，加热搅拌，得到超疏水棉织物前驱体；5、s2、将s1中得到的超疏水棉织物前驱体浸入脂肪酸溶液中，加热搅拌、烘干，得到超疏水棉织物；6、s3、将s2中得到的超疏水棉织物清洗后，缠绕于电极骨架的外侧壁上，得到滤芯组件。7、进一步地，在s1中，所述碱液为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，所述碱液的浓度为0.1mol/l～10mol/l；在s1中，所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种，所述过硫酸盐溶液的浓度为0.1mmol/l～100mmol/l，所述棉织物和过硫酸盐的质量比为10:1～30:1。8、进一步地，在s1中，搅拌时间为0.5h~3h，搅拌温度为80℃～150℃；在s2中，搅拌时间为0.5h~2.5h，搅拌温度为70℃～140℃。9、进一步地，在s2中，所述的脂肪酸为不饱和脂肪酸，所述不饱和脂肪酸为亚麻酸、油酸、桐油酸和亚油酸中的至少一种；所述脂肪酸溶液的浓度为0.1mmol/l～85mmol/l，所述棉织物前驱体与脂肪酸的质量比为5:1～15:1。10、为了实现第二个目的，本发明所采取的技术方案为：11、一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，包括上述任一项滤芯组件的制备方法制备得到的滤芯组件，还包括管道，所述滤芯组件设置于所述管道内，所述滤芯组件沿所述管道长度方向延伸；12、其中，所述滤芯组件由内至外依次设置电极骨架和疏水外层；13、所述滤芯组件包括第一滤芯组件和第二滤芯组件，所述第一滤芯组件和所述第二滤芯组件沿所述管道长度方向交错排布；14、所述电极骨架包括正电极骨架和负电极骨架，所述第一滤芯组件包括由内至外依次设置的正电极骨架和疏水外层，所述第二滤芯组件包括由内至外依次设置的负电极骨架和疏水外层；15、其中，所述滤芯组件用于高温凝结水的深度除油处理时，在所述第一滤芯组件和所述第二滤芯组件之间施加电势。16、进一步地，所述正电极骨架所采用的材质为有催化涂层的钛网。17、进一步地，所述催化涂层组分为钌铱复合氧化物、锡锑复合氧化物和氧化铅中的至少一种。18、进一步地，所述负电极骨架所采用的材质为不锈钢网或钛网。19、进一步地，所述第一滤芯组件和所述第二滤芯组件之间施加电势的范围为5v～30v。20、进一步地，所述疏水外层为超疏水棉织物。21、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：22、本发明提供的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，包括滤芯组件，滤芯组件包括第一滤芯组件和第二滤芯组件，第一滤芯组件内部设置正电极骨架，第二滤芯组件内部设置负电极骨架，第一滤芯组件和第二滤芯组件沿管道长度方向交错排布，滤芯组件用于高温凝结水的深度除油处理时，在第一滤芯组件和第二滤芯组件之间施加电势，将疏水材料与电化学结合，利用滤芯组件内部电极骨架的电极强化的作用，油液表面的双电层被挤压、破坏，进而发生聚结反应，形成较大颗粒尺寸的油滴，从而提高了滤芯组件的聚结除油性能。并且第一滤芯组件和第二滤芯组件在管道内交错排布，实现了电化学与滤芯组件聚结作用的有机耦合，进一步提升了除油效率。本发明所提供的一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备结构简单、运行稳定。滤芯组件的制备方法简便、性质稳定，与电化学结合后能够稳定处理高温含油冷凝水，满足冷凝水回用的技术需求。23、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。技术特征：1.一种滤芯组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：2.如权利要求1所述滤芯组件的制备方法，其特征在于，在s1中，所述碱液为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，所述碱液的浓度为0.1mol/l～10 mol/l；在s1中，所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种，所述的过硫酸盐溶液的浓度为0.1mmol/l～100mmol/l，所述棉织物和过硫酸盐的质量比为10:1～30:1。3.如权利要求1所述滤芯组件的制备方法，其特征在于，在s1中，搅拌时间为0.5h~3h，搅拌温度为80℃～150℃；在s2中，搅拌时间为0.5h~2.5h，搅拌温度为70℃～140℃。4.如权利要求1所述滤芯组件的制备方法，其特征在于，在s2中，所述的脂肪酸为不饱和脂肪酸，所述不饱和脂肪酸为亚麻酸、油酸、桐油酸和亚油酸中的至少一种；所述脂肪酸溶液的浓度为0.1mmol/l～85mmol/l，所述棉织物前驱体与脂肪酸的质量比为5:1～15:1。5.一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，包括6.如权利要求5所述的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，所述正电极骨架所采用的材质为有催化涂层的钛网。7.如权利要求6所述的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，所述催化涂层组分为钌铱复合氧化物、锡锑复合氧化物和氧化铅中的至少一种。8.如权利要求5所述的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，所述负电极骨架所采用的材质为不锈钢网或钛网。9.如权利要求5所述的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，所述第一滤芯组件和所述第二滤芯组件之间施加电势的范围为5v～30v。10.如权利要求5所述的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，其特征在于，所述疏水外层为超疏水棉织物。技术总结本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备及滤芯组件的制备方法，所述滤芯组件的制备方法，包括：对棉织物用碱液处理，将经过碱液处理得到的棉织物浸入过硫酸盐溶液中，加热搅拌，得到超疏水棉织物前驱体；将超疏水棉织物前驱体浸入脂肪酸溶液中，加热搅拌、烘干，得到超疏水棉织物；超疏水棉织物清洗后，缠绕于电极骨架的外侧壁上，得到滤芯组件。所述电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备，包括上述滤芯组件和管道，滤芯组件设置于管道内，滤芯组件沿管道长度方向延伸。本发明所提供的电化学强化超疏水滤芯聚结深度除油设备结构简单、运行稳定，滤芯组件的制备方法简便、易于广泛推广使用。技术研发人员：王李锋,刘伟萍,李雪璞,刘晓锋,鄢恒飞,柳堤,李传刚,刘勇受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/26