Oil/ water separation methods- An Overview

Abstract

Catastrophic environmental problems such as oil spill accidents, industrial oily wastewater and any other type of uncontrolled release of oils into the environment are a major global issue, since it threatens marine ecosystems, animals, plants, corals and it also leads to a big economic impact. Additionally, it can also affect the public health of communities located near the polluted area. This present thesis addresses the study of different types of oil collecting methods, such as the use of materials that are environmentally friendly, cost friendly and easy to use and produce. With that in mind, the focus of this work will be to study different approaches on materials and technologies for oil/water separation, with special focus on water/oil emulsion separation. Emulsified oil/water mixtures are extremely stable dispersions being therefore more difficult to separate as the size of the droplets in the emulsion decreases. Regarding oil sorption, materials can be divided into two categories absorbent or adsorbent. Oil absorbent materials, such as sponges, foams, nanoparticles, and aerogels, can be adjusted to have both a hydrophobic and oleophilic wettability while displaying a porous structure. This can be advantageous for targeting oil spills in large scale environmental catastrophes sets, since these materials can easily absorb oil. Oil adsorbent materials for example, meshes, textiles, membranes, and clays, involve the capture of the collecting material to the surface of the adsorbent material, additionally attracting more attention than other technologies by being low cost and of easy manufactures. They have ideal applications mainly in industrial wastewater treatments. On the adsorbent materials category, the utilization of nanofibrous membranes is highlighted by its benefits, among them their high surface area, and by the possibility of allowing the use of different types of materials in order to adjust its permeability, its fiber diameter, its higher surface area associated to the nanofibers and its porosity.

Catástrofes ambientais como acidentes por derramamento de óleo, efluentes oleosos industriais e qualquer outro tipo de liberação descontrolada de óleos para o meio ambiente, são um grande problema a nível global, uma vez que ameaçam os ecossistemas marinhos, animais, plantas e corais, implicando também um grande impacto económico. Além disso, pode também afetar a saúde pública das comunidades próximas à área poluída. A presente tese aborda o estudo de diferentes tipos de métodos de recolha de óleo, tais como o uso de materiais ecológicos, de baixo custo, de fácil uso e produção. Com isto em mente, o foco será estudar diferentes abordagens, materiais e tecnologias para separação óleo/água, com foco especial na separação de emulsões óleo/água. As emulsões de óleo/água são dispersões extremamente estáveis sendo, portanto, mais difíceis de separar à medida que o tamanho das gotículas na emulsão diminui. Em relação à capacidade de sorção, os materiais podem ser divididos em duas categorias sendo por isso, absorventes ou adsorventes. Os materiais absorventes, como esponjas, espumas, nanopartículas e aerogéis, podem ser ajustados de forma a obter uma molhabilidade hidrofóbica e oleofílica e uma estrutura porosa, uma vez que possuem naturalmente a vantagem de remover o óleo em zonas de catástrofes ambientais de grande escala, uma vez que podem facilmente absorver o óleo. Os materiais adsorventes, por exemplo, malhas, tecidos, membranas e argilas, envolvem a captura do material coletor para a superfície do material adsorvente e atraem mais atenção do que outras tecnologias devido ao seu baixo custo e facilidade de fabricação. Esta categoria de material é idealmente vantajosa para tratamentos de águas residuais industriais. É de ressalvar que na categoria de materiais adsorventes, a utilização de membranas de nanofibras se destaca pelos benefícios em permitir o uso de diferentes tipos de materiais, ajustar a sua permeabilidade, diâmetro da fibra e porosidade e também pela maior área superficial associada às nanofibras.