一种姿态自动调整的无动力撇油器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种姿态自动调整的无动力撇油器，具体是指一种用于大面积水上溢油处理的姿态自动调整的无动力撇油器。
【背景技术】
[0002]近年来国内外多次发生水上石油泄漏事故，造成了严重的环境污染和经济损失。一方面，随着陆上石油资源的日渐枯竭，海底石油资源已成为重要的石油来源。另一方面，目前石油贸易约一半是通过海洋运输实现。因此，水上溢油收集技术具有重要的现实意义和应用价值。
[0003]超疏水-超亲油材料由于对水和油具有相反的极端润湿性而被广泛用于水上溢油收集方面的研究。专利CN102979066A公开了一种吸附与分离水面溢油的装置，通过盛放于超疏水-超亲油金属丝网内的块状聚氨酯海绵来吸附浮油，但由于每次吸附后得通过挤压才能收集浮油，故不便应用于水上大面积浮油的去除。专利CN103276707A公开了一种浮油收集设备及其制备方法和应用，通过管子和栗将超疏水超亲油多孔材料所吸附的浮油收集起来，但栗压较高时，水会进入多孔材料和收集装置，使得所收集油的纯度降低，特别是该浮油收集设备为无防护装置的串联结构，极易被复杂的工况(如大风大浪、漂浮物)破坏。专利CN103255749A公开了一种海上浮油收集装置，该装置由轮叶、附有疏水亲油网的浮桶及收油管所组成，但该实用新型需要在收油船的拖动下工作，难以在浅水和礁石环境下使用。专利CN102464381A公开了一种水面浮油的收集方法，将多孔疏水亲油层覆盖在集油腔式外壁，依靠油和水不同的界面张力来吸附油，但该方法采用的多孔亲油层为覆膜硅砂，疏水和亲油能力差，疏水亲油层的压差在0-20kPa时，油和水透过疏水亲油层的体积流量之比达到1.5-3:1，导致收集效率低，所收集油的纯度较差(小于85% )，且覆膜硅砂失效后难于更换，此外，该装置表面被油膜覆盖后，由于内外压力差，浮油很难进入集油腔室。专利CN103774629A公开了一种水面浮油的收集装置，该装置由防护罩、超疏水-超亲油滤芯、通气管、密封圈、连接件、集油腔、排油□盖子和坠子组成，浮油通过超疏水-超亲油滤芯吸附、收集并最终转移到集油腔中，但该装置不具备姿态自动调整功能，超疏水-超亲油滤芯的高度决定了集油腔中收集油的高度，集油有效体积比较小，所收集油的体积约为装置整体体积的50%，但集油速度快，适用于需快速除油的场合。文献(ACS AppliedMaterials&Interfaces 2014, 6:19858-19865)公开了一种基于选择性润湿性钢网的自驱动一步油去除法，将超疏水-超亲油不锈钢网覆盖在桶状容器开口端组成集油装置，装置以与水平面呈一定倾斜角度方式浸入到浮油-水混合物中，使部分超疏水网与浮油及下面的水接触，进而吸附并收集浮油。由于每次吸油过程中该装置的倾斜角度固定，导致集油有效体积比较小，所收集油的体积不到桶状容器体积的60 %，且收集油的存储稳定性差，收集到的油不及时取走后，会在遭受风浪、洋流时易从侧面的超疏水-超亲油网中溢出，造成二次水上污染，该装置适合于做成大后安装在除油船两侧，集油、取油同时进行的场合。【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种姿态自动调整、集油有效体积比大、储油稳定性高、不易造成二次水上污染、可长期放置在受污水面的无动力撇油器。
[0005]本实用新型的技术方案具体如下:
[0006]—种姿态自动调整的无动力浮油收集器，包括压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板、集油器和配重块；所述的压紧盖位于集油器开口处，对超疏水-超亲油多孔隔板进行压紧和定位；所述的超疏水-超亲油多孔隔板对水的接触角大于150°，对油的接触角小于10° ;所述超疏水-超亲油多孔隔板具有孔状结构，孔径为微米级；所述集油器材料为非易碎材料；所述配重块置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿态为微量倾斜状态，微量倾斜状态向上倾斜角度约为5° ;吸油过程中由于浮心和重心的改变自动调整姿态，吸满油后的浮油收集器竖直立在水中；集油器出口处的超疏水-超亲油多孔隔板部分浸没在油水界面之间。
[0007]所述的集油器为桶状结构或其他结构形式。
[0008]所述的配重块置于集油器的外部或内部。
[0009]所述的压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板位于集油器开口的外部。
[0010]本实用新型的装置在吸油过程中姿态自动调整、集油有效体积比更大。吸油过程中，重心和浮心的变化，使得装置的倾斜角度逐渐变大，当集油器装满后，装置发生突然翻转，停止吸油过程，达到最大体积吸油量，集油有效体积比大于90%。
[0011]本实用新型的装置储油稳定性高、不易造成二次水上污染。吸满油后的撇油器竖
[0012]直立在水中，此时的超疏水-超亲油多孔隔板位于上部，在遭受风浪、洋流时，所收集到的油也很难从上部的多孔隔板中逃逸，导致高的储油稳定性并不易造成二次水上污染。
[0013]本实用新型可自适应水面环境变化。当出现恶劣水面环境时，在配重块和集油器
[0014]内油的重力作用下可保持开口朝上的状态，抗干扰能力强。
[0015]本实用新型适用范围广，收集效率高。对十六烷、正己烷、玉米油，原油等均能
[0016]达到90%以上的收集率。
[0017]本实用新型可原位收集溢油。装置直接投放在溢油水面，收集后的油纯度高，无需再次提纯。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的装置示意图。
[0019]图2是超疏水-超亲油多孔隔板结构图。
[0020]图3是本实用新型的姿态自动调整原理示意图。
[0021]图4为本实用新型对不同油类的分离率。
[0022]图中:1水面溢油；2超疏水-超亲油多孔隔板；3压紧盖；4集油器；5水；6配重块。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]—种姿态自动调整的无动力撇油器如图1所示，包括超疏水-超亲油多孔隔板2、压紧盖3、集油器4和配重块6。本实施例所采用的超疏水-超亲油多孔隔板为经化学刻蚀和低表面能处理的泡沫铜，具体结构如图2所示。孔径在10 μ m-100 μ m，孔壁有更细微的纳米级结构。将本装置投于水中，油膜处于超疏水-超亲油多孔隔板之间。隔板的超疏水性使得水被阻隔在装置外部，超亲油性使得油从隔板的孔结构中穿过进入集油器。收集水面溢油的初始状态时，装置的重心和浮心位于一条竖直线上，如图3(a)所示。随着集油器内油量的增多，装置的重心和浮心发生变化，倾斜角度也随之增大，如图3(b)所示。当装置倾斜角度继续增大后，会发生突然翻转，使得装置开口朝上，停止收集水面溢油。
[0025]分别将正己烷，十六烷，矿物油、玉米油加入水中，模拟水面溢油。将本实用新型装置放入油水混合液中，装置开始工作并收集浮油，80s后发现水面已无肉眼可见浮油。将收集到的油的质量和加入水中的油的质量进行比较，计算吸油率，结果如图4所示。对正己烷，十六烷，矿物油、玉米油的吸油率分别达到98.5 %、97.6 %、94.3 %、91.9 %。本实用新型不限于本实施例提到的油类，对于原油、非极性有机溶剂等也能达到收集目的。
【主权项】
1.一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，其特征在于:该装置包括压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板、集油器和配重块；所述的压紧盖位于集油器开口处，对超疏水-超亲油多孔隔板进行压紧和定位；所述的超疏水-超亲油多孔隔板对水的接触角大于150°，对油的接触角小于10° ;所述超疏水-超亲油多孔隔板具有孔状结构，孔径为微米级；所述集油器材料为非易碎材料；所述配重块置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿态为微量倾斜状态，微量倾斜状态向上倾斜角度约为5° ;吸油过程中由于浮心和重心的改变自动调整姿态，吸满油后的浮油收集器竖直立在水中；集油器出口处的超疏水-超亲油多孔隔板部分浸没在油水界面之间。2.根据权利要求1所述的一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，其特征在于:集油器为桶状结构。3.根据权利要求1或2所述的一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，其特征在于:配重块置于集油器的外部或内部。4.根据权利要求1或2所述的一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，其特征在于:压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板位于集油器开口的外部。5.根据权利要求3所述的一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，其特征在于:压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板位于集油器开口的外部。
【专利摘要】一种姿态自动调整的无动力撇油器，包括压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板、集油器和配重块；压紧盖位于集油器开口处，对超疏水-超亲油多孔隔板进行压紧和定位；多孔隔板对水的接触角大于150°，对油的接触角小于10°；多孔隔板具有孔状结构，孔径为微米级；配重块置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿态为微量倾斜状态，微量倾斜状态向上倾斜角度约为5°；吸油过程中由于浮心和重心的改变自动调整姿态，吸满油后的浮油收集器竖直立在水中；集油器出口处的超疏水-超亲油多孔隔板部分浸没在油水界面之间。该装置自动调整姿态，对十六烷、原油等均能达到90％以上的收集率，集油器内部无额外部件，集油有效体积比大于90％。
【IPC分类】E02B15/10
【公开号】CN204982827
【申请号】CN201520629674
【发明人】宋金龙, 徐文骥, 黄帅, 刘新
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月16日