【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理的油水分离，具体地说，是关于一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法及装置。
技术介绍
1、随着石油勘探的推进和人类生产活动范围的不断扩大，石油污染对环境造成的威胁日趋严重，如何更好地处理含油废水是当今环境保护面临的重要问题之一。废水中的油滴按照粒径大小可分为游离油、分散油、乳化油和溶解油，尽管不同含油废水中的具体组成成分各不相同，但大部分油滴始终以乳化态存在，是含油污水处理的重点和难点。现有技术中，对含油废水的处理手段包括：重力分离、旋流分离、过滤分离、聚结分离、化学沉淀、吸附、膜过滤、浮选和化学氧化等。其中，过滤、聚结以及吸附的方式均以多孔材料作为油水分离介质，因其成本低廉且效果优异，成为了油水分离的常用手段。在过滤、聚结、吸附的油水分离方式中，油滴与异质颗粒介质碰撞、粘附时有三个基本过程，即：1)油滴与颗粒介质之间湿润水膜变薄；2)湿润水膜达到临界厚度时在范德华力、双电层力和疏水力作用下破裂；3)油-水-介质接触线的膨胀和松弛。
2、湿润水膜的排水薄化时间接近于油滴-颗粒介质粘附过程总的时间，排水时间越短，油滴越容易被粘附，这一阶段是决定油滴能否粘附颗粒介质的关键。排水时间取决于很多因素，例如油滴的大小、种类、表面电位、表面张力，颗粒介质的种类、粗糙度、形状、表面电位，连续相的温度、ph、离子浓度、表面活性剂浓度，以及油滴与颗粒介质碰撞时的速度、角度、偏量等。由于油滴和颗粒介质的相互作用和排水过程的复杂性，相关的研究仍不成熟，现有的相关研究大多仅从宏观角度关注不同参数下分离装置进水和出水
3、目前，在各领域已存在较多的液滴撞击刚性壁面或液膜的测试方法及装置，对液滴撞击壁面或液膜的运动学机理进行了研究，例如：中国专利cn109668714a和cn110530603b提出的液滴碰撞壁面系统可更深入了解液滴喷雾冷却撞击受热面的机理；中国专利cn106092506b、cn108444719a、cn109781379a、cn104019991b以及cn111795793b研究了发动机气缸或轴承腔中油滴与轴承腔壁面或壁面油膜碰撞的行为特性；中国专利cn108225987a、cn105891206b、cn114577441a、cn105865100b以及cn112378953a研究了液滴撞击固体表面的冷冻结冰的液滴动态行为变化；中国专利cn109253947a研究了高温熔融金属液滴撞击壁面，航天推进器中液态燃料及金属催化剂在推进器中的碰撞状态影响动力装置性能；中国专利cn111537398b通过改变模板障碍物特性参数及液滴参数，得到一种控制液滴撞击形态、接触时间和液滴可控分裂的方法；中国专利cn107966529b模拟火箭发动机中燃烧剂液滴撞壁的真实过程，以对燃烧剂燃烧和燃烧室壁面冷却之间的平衡起到指导作用；中国专利cn104931230b研究液滴以不同角度、速度碰撞壁面的铺展、飞溅及回弹等规律，以模拟火场中水喷淋灭火的实际情况；中国专利cn106885686b提供了一种液滴高速撞壁的试验装置，能够方便调节液滴撞壁角度、速度和液滴直径等；中国专利cn106228875b提供了一种液滴撞击液膜的可视化实验平台及其使用方法，适用于发动机的燃油燃烧相关的油滴研究等；中国专利cn111707586a公开了一种液滴撞击高速旋转壁面的真空实验系统，使之能够模拟天然气超高音速分离装置内液滴以切向速度撞击壁面的情况；中国专利cn107340178b公开了一种液滴撞击织物表面的机理研究实验装置，用于研究不同条件下液滴对织物撞击的影响。
4、现有技术中也存在一些液滴与液滴碰撞的测试方法及装置，例如：中国专利cn107389300b研究了火箭发动机中熔融的金属液滴间的碰撞行为；中国专利cn110201812a提供了一种速度、粒径、角度可控的液滴碰撞发生装置；中国专利cn211122424u研究两液滴间碰撞过程的状态变化；中国专利cn103744446b利用温度变化使液滴碰撞状态改变，可在喷墨打印、表面喷涂、喷油燃烧等领域进行应用，改善和提高工业生产的质量及效能。此外，如中国专利cn109632804b研究剪切流场中液滴的运动、变形、破裂、聚并等微观演变过程，此专利针对自由液滴间的碰撞进行研究。
5、此外，现有技术中还有一些对于液滴撞击颗粒的测试方法及装置，例如：中国专利cn114397231a研究气固两相流中湿颗粒间或液滴间的碰撞力信息，明确采煤过程中湿颗粒团聚物形成机理，进而提高煤炭的流化床分选与干燥效果；中国专利cn111006971a研究液滴与矿尘表面接触碰撞以及液滴在矿尘表面的铺展渗透；中国专利cn110006792b公开了一种用于液滴-颗粒碰撞凝并的实验系统及方法，以精准捕捉颗粒-液滴碰撞过程，适用于湿式除尘相关的降尘捕捉等；中国专利cn115508254a公开了一种运动液滴撞击矿物表面湿润性测试与评估方法；中国专利cn114923818a公开了一种用于模拟雾场条件下粉尘颗粒撞凝行为的试验方法。
6、但在污水处理的油水分离
，仍缺少能够针对过滤、聚结、吸附等含油废水处理手段中的油滴与异质多孔颗粒介质碰撞、粘附的微观相互作用过程进行研究的装置和方法以及对应的评价分析指标。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法及装置。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，包括：
4、步骤s1:在透明容器中盛入适量的去离子水，调节去离子水的ph值、离子浓度以及表面活性剂浓度参数至预定数值；
5、步骤s2:将颗粒介质浸入透明容器内的去离子水中；
6、步骤s3:将油液注入透明容器内的去离子水中，形成若干分散的油滴，同时，记录油滴与颗粒介质碰撞过程粘附、滑移、反弹行为的图像序列；
7、步骤s4:通过软件分析图像序列中油滴与颗粒介质碰撞过程中不同时刻的图像，确定各时刻油滴的大小、位置变化、碰撞速度、碰撞角度，通过图像序列重构油滴与颗粒介质在不同特性参数下碰撞的油滴形态变化、二者接触时间、二者间水膜排液时间以及油滴粘附概率，分析不同特性参数对油滴粘附分离过程的影响。
8、进一步的，在步骤s1中，去离子水的ph为4～10，离子浓度为0.1mm～100mm，表面活性剂浓度为1mg/l～100mg/l。
9、进一步的，在步骤s2中，颗粒介质选用直径大小为3mm～9mm，粗糙度ra＝0.1μm～300μm，形状为球状、平面状或针状的固体颗粒。
10、进一步的，在步骤s3中形成的油滴的直径大小为40μm～1000μm，碰撞速度为0.003m/s～0.3m/s，碰撞角度为60°～90°。
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【技术保护点】
1.一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
5.一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于，包括透明容器、颗粒介质固定单元、油滴生成单元、成像单元以及计算机，其中：
6.根据权利要求5所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于：
9.根据权利要求5所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于：
10.根据权利要求5所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析方法，其特征在于：
5.一种油滴与异质颗粒碰撞过程的可视化分析装置，其特征在于，包括透明容器、颗粒介质固定单元、油滴生成单元、成像单元以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰，吕文杰，白锦浩，马红鹏，韦奇，陈材，夏太阳，杜俊杭，贾小萌，丁紫琳，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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