等離子體配制疏水親油材料表面方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種等離子體配制疏水親油材料表面方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)境保護(hù)和石油工業(yè)等眾多領(lǐng)域需要先進(jìn)的油水分離意裝備，例如餐飲固體廢物 處理、貧油油田的石油開(kāi)采、石油開(kāi)采中的Ξ次采油、石油泄漏事故的處理、含油工業(yè)廢水 的凈、工業(yè)乳化液等。在實(shí)際應(yīng)用中，油水混合物中的油相經(jīng)常會(huì)W微小油滴（10微米W下） 的形式存在，而傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)難W對(duì)其進(jìn)行連續(xù)、高效和規(guī)?；姆蛛x:例如廣泛應(yīng) 用的吸附法等，通過(guò)疏水親油傳送帶不斷與含油污水的接觸，捕捉槽液中的油污，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 帶動(dòng)疏水親油傳送帶W特定的轉(zhuǎn)速在槽內(nèi)不停的旋轉(zhuǎn)，將吸附的油脂經(jīng)擠油口擠至儲(chǔ)油桶 內(nèi)。由于疏水親油材料技術(shù)方法不到位，設(shè)備成本和運(yùn)行成本高，油水分離不徹底，吸附之 后的成本高，分離油再次利用常常要添加額外物質(zhì)并有可能引入新的污染。
[0003] 現(xiàn)有疏水親油傳送帶按制造的材料可分成天然和人工類兩種:天然的吸油材料主 要有黏±、無(wú)定形二氧化娃、木棉纖維和紙漿纖維等。運(yùn)類材料依靠自身的孔隙，利用毛細(xì) 管原理工作。其優(yōu)點(diǎn)是原料豐富、質(zhì)地輕、價(jià)格低、使用安全，但吸油量較小，往往吸油的同 時(shí)也吸水，受壓時(shí)油會(huì)再滲漏出來(lái)。
[0004] 人工類材料又可分成非金屬類和金屬類兩類。非金屬類主要有有機(jī)聚合物纖維、 凝膠型和樹(shù)脂類，有機(jī)聚合物纖維主要包括聚丙締、聚氨醋泡沫、烷基乙締聚合物等。其原 理是是利用自身具有疏水親油的特征和聚合物分子間的空隙包藏吸油，優(yōu)點(diǎn)是吸油速度 快，吸油率較高，整體性好，方便使用及回收，但運(yùn)類材料在油性介質(zhì)中老化速度快，使用壽 命不長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)更換不方便，影響主設(shè)備的正常工作。金屬類疏水親油材料，能較好的解決使 用壽命等不足，但吸油率不高，工效低，不能滿足規(guī)?；墓こ绦枰?br>[000引等離子體配制疏水親油材料表面方法，獲得金屬帶基的表面處理后具有很好的疏 水和親油的性能，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合生產(chǎn)的需要，可有效的進(jìn)行油水分離。
[0006] 區(qū)別于蒸發(fā)鍛膜法，是把材料烙化成液體再鍛膜，一般要1300度W上，屬于典型的 高溫方法，具有較多的局限性。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種等離子體配制疏水親 油材料表面方法，具有技術(shù)構(gòu)成簡(jiǎn)單，投資小、處理效果好，易于控制，沉積層面積大和附著 力強(qiáng)。表面處理后形成的傳送帶、轉(zhuǎn)盤等不影響接頭處后期焊接加工，易于形成的便于工業(yè) 化規(guī)模生產(chǎn)和廣泛的推廣應(yīng)用各類高性能油水分離成套裝備。
[0009] 本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種等離子體配制疏水親油材料表面 方法，采用金屬基面，首先進(jìn)行表面拋光，然后在酒精溶液中進(jìn)行清洗，最后選用瓣射鍛膜 祀材作為等離子體磁控瓣射的陰極祀進(jìn)行沉積。
[0010] 所述金屬基面采用不誘鋼或銅質(zhì)材料。
[0011] 所述金屬基面的形狀為帶狀或圓盤狀。
[0012] 所述清洗方式采用超聲波清洗。
[0013] 所述祀材采用氧化物陶瓷祀材。
[0014] 在沉積前先進(jìn)行預(yù)瓣射一段時(shí)間，W清洗祀面，預(yù)瓣射時(shí)間為lOmin，再W高頻電 壓85V清洗基面15min，加入反應(yīng)氣體化和Ar，控制兩種氣體的壓強(qiáng)比為3.6%，反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng) 為 3Pa。
[0015] -種油水分離裝置，它包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有中屯、孔，所述轉(zhuǎn)盤的兩個(gè)側(cè)面 上分別覆蓋有第一膜和第二膜，所述第一膜和第二膜采用權(quán)利要求所述方法制成。
[0016] 所述中屯、孔為方孔。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、 本發(fā)明方法具有技術(shù)構(gòu)成簡(jiǎn)單，投資小、處理效果好，易于控制，沉積層面積大和附 著力強(qiáng)。表面處理后形成的傳送帶、轉(zhuǎn)盤等不影響接頭處后期焊接加工，易于形成的便于工 業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和廣泛的推廣應(yīng)用各類高性能油水分離成套裝備； 2、 本發(fā)明采用的沉積微粒團(tuán)的能量很大，使用電子激發(fā)方式，把原子級(jí)別的粒子團(tuán)從 祀材上噴射出來(lái)，有效的解決了牢固度問(wèn)題，而且，沉積過(guò)程中不需要增加溫度，采用的是 低溫沉積技術(shù)； 3、 本發(fā)明一是采用金屬板材為基板，二是采用等離子磁控瓣射法作用于金屬材料表 面，實(shí)現(xiàn)磁控瓣射的沉積。實(shí)踐證明經(jīng)等離子磁控瓣射法沉積后的表面具有很好的疏水和 親油性能，大批量生產(chǎn)的制成品性能好，耐腐蝕性能好，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0018] 4、用等離子體磁控瓣射法將祀材的材料沉積在基體材料上，實(shí)現(xiàn)疏水親油的功能 的方法具有方法實(shí)施方便、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、實(shí)施成本低的特點(diǎn);適合做成疏水親油的祀材有 較多的類型，如氧化物陶瓷祀材等，成本低，磁控瓣射效果好;沉積成膜疏水和親油功能效 果顯著、使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、免維護(hù)，管理推廣應(yīng)用極為方便； 5、 本發(fā)明形成的油水分離裝置工作效率高、效果十分顯著、適用范圍廣泛，包括濃烈重 油和薄層輕油等場(chǎng)合均有顯著的油水分離效果； 6、 本發(fā)明具有生產(chǎn)應(yīng)用方便，成本低，易于大批量生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明一種等離子體配制疏水親油材料表面方法成膜表面粗糖度Ra與化/ Ar混合氣體壓強(qiáng)的關(guān)系。
[0020] 圖2為本發(fā)明一種等離子體配制疏水親油材料表面方法成膜表面顯微硬度HV0.05 與化/Ar混合氣體壓強(qiáng)的關(guān)系。
[0021] 圖3為本發(fā)明一種等離子體配制疏水親油材料表面方法形成轉(zhuǎn)盤狀產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
[0022] 其中； 第一膜1 轉(zhuǎn)盤2 第二膜3 中屯、孔4。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024] 本實(shí)施例中的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，采用金屬基面，材料如 不誘鋼、銅質(zhì)材料等，形狀如帶狀、圓盤狀等，首先表面拋光，其次在酒精溶液中用清洗，如 超聲波法清洗，然后，選用合適的瓣射鍛膜祀材作為等離子體磁控瓣射的陰扳(祀)進(jìn)行沉 積，選用的祀材有較多的類型，如氧化物陶瓷祀材等。
[0025] 在沉積前，需預(yù)瓣射一段時(shí)間，W清洗祀面如lOmin，再W高頻電壓85V洗基片一段 時(shí)間，如高頻電壓85V清洗基片15 min，并加入反應(yīng)氣體，如用化和Ar等，控制兩種氣體的適 當(dāng)壓強(qiáng)比，并達(dá)到所需的沉積率，如化和Ar混合比：化/Ar = 3.6%，反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)為3Pa，沉積 率約為5.5ym/h。
[0026] 表1瓣射工藝參數(shù)_
通過(guò)控制瓣射系統(tǒng)反應(yīng)氣體氮的分壓強(qiáng)，控制真空室內(nèi)空間氮的濃度，表面粗糖度隨 著氮?dú)夥謮簭?qiáng)的增大而增大，如附圖1所示，隨著化/Ar混合氣體壓強(qiáng)的增大，表面粗糖度也 會(huì)隨之增加。
[0027] 測(cè)定結(jié)果如表2所示，表中Ra、Rmax和Rz分別表示輪廓算術(shù)平均偏差、輪廓最大高 度和微觀不平度十點(diǎn)高度，如附圖2所示，隨著N2 /Ar混合氣體壓強(qiáng)的增大，顯微硬度 HV0.05數(shù)據(jù)變化范圍不大，在化/Ar混合氣體壓強(qiáng)3Pa時(shí)出現(xiàn)最大值。
[0028] 表2成膜表面粗糖度
將工件固定在工作臺(tái)上，讓鑲有金剛石的尖端劃刻探針在所加的負(fù)載壓力下與薄膜表 面接觸，并將試樣隨工作臺(tái)作水平直線移動(dòng)，表面形成劃痕，在顯微鏡下觀察不同負(fù)載時(shí)得 到不同劃痕。當(dāng)負(fù)載增加到60N時(shí)，出現(xiàn)使薄膜遭到破壞的臨界負(fù)載。運(yùn)是反映成膜與金屬 基片之間粘附作用的主要參量。
[0029] 成膜上進(jìn)行測(cè)試，水滴接觸角為152.5°，滾動(dòng)角為4.6°，說(shuō)明具有很好的疏水性能 并達(dá)到超疏水性。用注射器注射4化食用油，油滴在1S后內(nèi)形成的接觸角為0°，說(shuō)明具有很 好的親油性能。對(duì)比未進(jìn)行等離子體磁控瓣射沉積層的基層表面，同樣條件的水滴接觸角 為145°，滾動(dòng)角為12°。同樣的上述條件的油滴，在1S后內(nèi)形成的接觸角為3°。表明了本方法 的效果。
[0030] 如圖3所示，沉積成膜一 1和膜二3分別覆蓋在轉(zhuǎn)盤2的兩個(gè)側(cè)面上，形成了具有疏 水和親油功能的新結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)盤2的中屯、孔可W有多種形狀，如圖3中采用方孔4用于與轉(zhuǎn)軸的 連接和定位，當(dāng)轉(zhuǎn)軸在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)與含油水的液體接觸，轉(zhuǎn)盤表面 吸附油體，在刮油板和收油器配合下，收集混合液中的油被分離進(jìn)入收油器，從而實(shí)現(xiàn)油水 分離。
[0031]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換 方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:采用金屬基面，首先進(jìn)行表 面拋光，然后在酒精溶液中進(jìn)行清洗，最后選用濺射鍍膜靶材作為等離子體磁控濺射的陰 極靶進(jìn)行沉積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:所述 金屬基面采用不銹鋼或銅質(zhì)材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:所述 金屬基面的形狀為帶狀或圓盤狀。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:所述 清洗方式采用超聲波清洗。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:所述 靶材采用氧化物陶瓷靶材。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，其特征在于:在沉 積前先進(jìn)行預(yù)濺射一段時(shí)間，以清洗靶面，預(yù)濺射時(shí)間為lOmin，再以高頻電壓85V清洗基面 15min，加入反應(yīng)氣體N 2和Ar，控制兩種氣體的壓強(qiáng)比為3.6%，反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)為3Pa。7. -種油水分離裝置，其特征在于:它包括轉(zhuǎn)盤(2)，所述轉(zhuǎn)盤(2)上設(shè)置有中心孔(4)， 所述轉(zhuǎn)盤(2)的兩個(gè)側(cè)面上分別覆蓋有第一膜（1)和第二膜(3)，所述第一膜（1)和第二膜 (3)采用權(quán)利要求(1)所述方法制成。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種油水分離裝置，其特征在于:所述中心孔(4)為方孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，采用金屬基面，首先進(jìn)行表面拋光，然后在酒精溶液中進(jìn)行清洗，最后選用濺射鍍膜靶材作為等離子體磁控濺射的陰極靶進(jìn)行沉積。本發(fā)明一種等離子體配制疏水親油材料表面方法，具有技術(shù)構(gòu)成簡(jiǎn)單，投資小、處理效果好，易于控制，沉積層面積大和附著力強(qiáng)。表面處理后形成的傳送帶、轉(zhuǎn)盤等不影響接頭處后期焊接加工，易于形成的便于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和廣泛的推廣應(yīng)用各類高性能油水分離成套裝備。
【IPC分類】C02F1/40, B01D17/022, C23C14/35, C23C14/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105543793
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510940725
【發(fā)明人】趙龍章, 郝立忠
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日