一种处理变压器废油的吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种处理变压器废油的吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在现有的变压器的使用当中，由于其本身运行带来温度的变化，很容易使水分进 入变压器油内改变了变压器油的成分，使变压器的绝缘度降低而劣化，容易造成短路、击穿 等想象，给变压器和线路系统带来危害。所以水分对变压器油的电气性能、理化性能及用油 设备的寿命都有极大的危害。
[0003] 而且变压器油在使用过程中不可避免的与空气接触，会使油氧化生成一部分酸性 物质，酸性物质会使设备中的铜、铁等金属材料腐蚀，生成的油泥粘在线圈和绝缘部件上， 造成堵塞通道，加速固体绝缘材料老化。
[0004] 现有技术中的有采用硅胶、活性炭、801吸附剂和酸-碱白土法对其进行处理，但 其效果单一且不理想。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种处理变压器废油的吸附剂及其制备方法，使得变压器废 油里面的酸、金属、水分、灰尘等物质能得到更好的吸附。
[0006] 本发明采用的技术方案是：
[0007] -种处理变压器废油的吸附剂，其该吸附剂包含4层结构，由外至内为：亲水性膜 层、纳米二氧化钛层、碳酸钠层和多孔材料。
[0008] 所述多孔材料层为火山岩、沸石、活性炭和蛭石的一种或多种，主要的作用是吸附 一些色素、金属、灰尘等物质。
[0009] 所述亲水性膜层的厚度为0. 2~0. 8mm，所述纳米二氧化钛层的厚度为2~4ym， 所述碳酸钠层的厚度为5~10ym。
[0010] 所述的处理变压器废油的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011] (1)将多孔材料、碳酸钠和质量分数为5~10%的硅酸钠溶液按照质量比为（1~ 5) : (0. 1~0. 2) : (2~4)混合均勾，然后老化，老化温度为80~100°C，老化时间为10~ 12h，老化完后，洗涤、晾干，然后进行烧结，烧结温度为120~150°C，烧结时间为18~24h， 得到具有碳酸钠层的多孔材料；
[0012] (2)将步骤⑴得到的多孔材料、纳米二氧化钛粉和硅酸钠溶液按照（1~ 6) : (0. 05~0. 01) : (2~4)混合均勾，然后老化，老化温度为80~100°C，老化时间为10~ 12h，老化完后，洗涤、晾干，然后进行烧结，烧结温度为120~150°C，烧结时间为18~24h， 得到外层依次具有纳米碳酸钠层和纳米二氧化钛层的多孔材料；
[0013] (3)制备亲水性膜层的前驱体：
[0014] (4)将步骤（2)中得到的多孔材料采用喷枪直接喷涂步骤（3)中的亲水性膜层前 驱体，喷涂厚度0. 2~0. 8mm，然后进行干燥，干燥温度为100~200°C，时间为2~8h，即得 吸附剂。
[0015] 步骤（3)中，制备亲水性膜层的前驱体的具体方法是：
[0016] ①将亲水聚合物与交联剂按质量比1 :5~5 :1的比例溶于水中，搅拌均匀；
[0017] 所述亲水聚合物选自聚乙二醇和聚氧化乙烯的一种或两种；
[0018] 所述交联剂为聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的一种或者两种；
[0019] ②采用溶胶-凝胶法，以四乙氧基硅烷为原料，以醇类和水按质量比1 :5~5 :1配 制成共溶剂，将原料与共溶剂按质量比1 :1~1 :5混合于20~80°C恒温水浴、搅拌，5~ IOmin后，加入催化剂，保温4~5h，即得到纳米溶胶；
[0020] 所述醇类为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种；所述催化剂为 盐酸、氨水、碳酸氢钠或氢氧化钠；
[0021] ③将步骤①中的溶液和步骤②中的纳米溶胶按质量比1 :5~5 :1的比例配制，超 声分散均匀，得到亲水性膜层前驱体。
[0022] 通过此方法制备得到的制备亲水性膜层的前驱体，经过实验验证，其亲水疏油性 能较好，能够满足在变压器废油中较好的吸附杂质。
[0023] 所述超声分散的超声频率为20~40KHz，功率范围为300~500W。
[0024] 经过实验验证与分析，上述条件能保证亲水性膜层前驱体分散均匀。
[0025] 所述纳米溶胶中的纳米粒子粒径控制在200~500nm。
[0026] 将纳米溶胶中的纳米粒子粒径控制在200~500nm，经过实验验证与分析，使得最 终得到的亲水性膜层的亲水疏油性能最好。
[0027] 上述制备得到的吸附剂在处理变压器废油中的应用。
[0028] 本发明的有益效果是：
[0029] (1)本发明的吸附剂最外层由于是亲水性膜层，所以吸附剂表面形成一层保护膜， 不会被变压器油的高分子液体物质堵塞，而亲水性的物质，例如水，被氧化的酸类物质，有 机酸（甲酸和乙酸等），可以进入吸附剂内。所述纳米二氧化钛层中，二氧化钛光催化反应 有机物降解（糠醛、有机酸等），最终生成CO2和水。上述反应生成的CO2和水（反应的水和 外界的水）被碳酸钠层中的碳酸钠吸收反应，反应方程式为Na2C03+C02+H20 = 2NaHC03。最 里层为多孔材料层，多孔材料为火山岩、沸石、活性炭或/和蛭石，主要的作用是吸附一些 色素、金属、灰尘等物质。设计的4层结构具备协同作用，共同吸附净化变压器废油中的杂 质和有害物质，吸附和净化效果非常优异。
[0030] (2)本发明的吸附剂原料来源广泛，生产成本低廉，无环境污染，安全无毒，对废油 中的灰尘、金属和有机物等物质有较强的吸附力。
[0031] (3)本发明制作工艺及设备简单，易于实现，适用于大范围大规模生产。
【具体实施方式】[0032] 实施例1
[0033] -种处理变压器废油的吸附剂的制备方法，其特征是：
[0034](1)将活性炭、碳酸钠和质量分数为5%的硅酸钠溶液按照质量比为2 :0? 1 :2混 合均匀，然后在反应爸中老化，老化温度为80°C，老化时间为12h，老化完后，洗涤、晾干，然 后进行烧结，烧结温度为120°C，烧结时间为24h，得到具有碳酸钠层的活性炭；
[0035] (2)将步骤⑴得到的活性碳、纳米二氧化钛粉和硅酸钠溶液按照1:0. 05 :2混合 均匀，然后老化，老化温度为80°C，老化时间为12h，老化完后，洗涤、晾干，然后进行烧结， 烧结温度为120°C，烧结时间为24h，得到外层依次具有纳米碳酸钠层和二氧化钛层的活性 炭；
[0036] (3)制备亲水性膜层的前驱体，具体制备方法为：
[0037] ①将亲水聚合物聚乙二醇与交联剂聚丙烯酸按质量比1 :5的比例溶于水中，搅拌 均匀；
[0038] ②采用溶胶-凝胶法，以四乙氧基硅烷为原料，以乙醇和水按质量比1 :5配制成共 溶剂，将原料与共溶剂按质量比I: 1混合于20°C恒温水浴、搅拌，5min后，滴加催化剂盐酸， 保温4h，即得到纳米溶胶，所述纳米溶胶中的纳米粒子粒径控制在200~500nm;
[0039] ③将步骤①中的溶液和步骤②中的纳米溶胶按质量比I:5的比例配制，超声分散 均匀，所述超声分散的超声频率为20KHz，功率范围为500W，得到亲水性膜层前驱体；
[0040] (4)将步骤（2)中得到的活性炭采用高压喷枪直接喷涂步骤（3)中的亲水性膜层 前驱体，喷涂厚度〇. 2_，然后进行干燥，干燥温度为100°C，时间为8h，即得吸附剂。
[0041] 通过以上方法制备得到的吸附剂包含4层结构，由外至内为：亲水性膜层、纳米二 氧化钛层、碳酸钠层和活性炭，所述亲水性膜层的厚度为0. 2mm，所述纳米二氧化钛层的厚 度为2ym，所述碳酸钠层的厚度为5ym。
[0042] 实施例2
[0043] -种处理变压器废油的吸附剂的制备方法，其特征是：
[0044] (1)将沸石、碳酸钠和质量分数为8%的硅酸钠溶液按照质量比为3:0?15 :3混合 均匀，然后老化，老化温度为90°C，老化时间为llh，老化完后，洗涤、晾干，然后进行烧结， 烧结温度为140°C，烧结时间为22h，得到具有碳酸钠层的沸石；
[0045] (2)将步骤（1)得到的沸石、纳米二氧化钛粉和硅酸钠溶液按照2:0. 06 :3混合均 匀，然后老化，老化温度为90°C，老化时间为llh，老化完后，洗涤、晾干，然后进行烧结，烧 结温度为140°C，烧结时间为22h，得到外层依次具有纳米碳酸钠层和纳米二氧化钛层的沸 石；
[0046] (3