一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力撇油器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力撇油器，具體是指一種用于大面積水上溢油處理的姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力撇油器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來國內(nèi)外多次發(fā)生水上石油泄漏事故，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。一方面，隨著陸上石油資源的日漸枯竭，海底石油資源已成為重要的石油來源。另一方面，目前石油貿(mào)易約一半是通過海洋運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)。因此，水上溢油收集技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]超疏水-超親油材料由于對水和油具有相反的極端潤濕性而被廣泛用于水上溢油收集方面的研究。專利CN102979066A公開了一種吸附與分離水面溢油的裝置，通過盛放于超疏水-超親油金屬絲網(wǎng)內(nèi)的塊狀聚氨酯海綿來吸附浮油，但由于每次吸附后得通過擠壓才能收集浮油，故不便應(yīng)用于水上大面積浮油的去除。專利CN103276707A公開了一種浮油收集設(shè)備及其制備方法和應(yīng)用，通過管子和栗將超疏水超親油多孔材料所吸附的浮油收集起來，但栗壓較高時(shí)，水會(huì)進(jìn)入多孔材料和收集裝置，使得所收集油的純度降低，特別是該浮油收集設(shè)備為無防護(hù)裝置的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，極易被復(fù)雜的工況(如大風(fēng)大浪、漂浮物)破壞。專利CN103255749A公開了一種海上浮油收集裝置，該裝置由輪葉、附有疏水親油網(wǎng)的浮桶及收油管所組成，但該實(shí)用新型需要在收油船的拖動(dòng)下工作，難以在淺水和礁石環(huán)境下使用。專利CN102464381A公開了一種水面浮油的收集方法，將多孔疏水親油層覆蓋在集油腔式外壁，依靠油和水不同的界面張力來吸附油，但該方法采用的多孔親油層為覆膜硅砂，疏水和親油能力差，疏水親油層的壓差在0-20kPa時(shí)，油和水透過疏水親油層的體積流量之比達(dá)到1.5-3:1，導(dǎo)致收集效率低，所收集油的純度較差(小于85% )，且覆膜硅砂失效后難于更換，此外，該裝置表面被油膜覆蓋后，由于內(nèi)外壓力差，浮油很難進(jìn)入集油腔室。專利CN103774629A公開了一種水面浮油的收集裝置，該裝置由防護(hù)罩、超疏水-超親油濾芯、通氣管、密封圈、連接件、集油腔、排油□蓋子和墜子組成，浮油通過超疏水-超親油濾芯吸附、收集并最終轉(zhuǎn)移到集油腔中，但該裝置不具備姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能，超疏水-超親油濾芯的高度決定了集油腔中收集油的高度，集油有效體積比較小，所收集油的體積約為裝置整體體積的50%，但集油速度快，適用于需快速除油的場合。文獻(xiàn)(ACS AppliedMaterials&Interfaces 2014, 6:19858-19865)公開了一種基于選擇性潤濕性鋼網(wǎng)的自驅(qū)動(dòng)一步油去除法，將超疏水-超親油不銹鋼網(wǎng)覆蓋在桶狀容器開口端組成集油裝置，裝置以與水平面呈一定傾斜角度方式浸入到浮油-水混合物中，使部分超疏水網(wǎng)與浮油及下面的水接觸，進(jìn)而吸附并收集浮油。由于每次吸油過程中該裝置的傾斜角度固定，導(dǎo)致集油有效體積比較小，所收集油的體積不到桶狀容器體積的60 %，且收集油的存儲(chǔ)穩(wěn)定性差，收集到的油不及時(shí)取走后，會(huì)在遭受風(fēng)浪、洋流時(shí)易從側(cè)面的超疏水-超親油網(wǎng)中溢出，造成二次水上污染，該裝置適合于做成大后安裝在除油船兩側(cè)，集油、取油同時(shí)進(jìn)行的場合。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整、集油有效體積比大、儲(chǔ)油穩(wěn)定性高、不易造成二次水上污染、可長期放置在受污水面的無動(dòng)力撇油器。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體如下:
[0006]—種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，包括壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板、集油器和配重塊；所述的壓緊蓋位于集油器開口處，對超疏水-超親油多孔隔板進(jìn)行壓緊和定位；所述的超疏水-超親油多孔隔板對水的接觸角大于150°，對油的接觸角小于10° ;所述超疏水-超親油多孔隔板具有孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為微米級；所述集油器材料為非易碎材料；所述配重塊置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿態(tài)為微量傾斜狀態(tài)，微量傾斜狀態(tài)向上傾斜角度約為5° ;吸油過程中由于浮心和重心的改變自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，吸滿油后的浮油收集器豎直立在水中；集油器出口處的超疏水-超親油多孔隔板部分浸沒在油水界面之間。
[0007]所述的集油器為桶狀結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)形式。
[0008]所述的配重塊置于集油器的外部或內(nèi)部。
[0009]所述的壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板位于集油器開口的外部。
[0010]本實(shí)用新型的裝置在吸油過程中姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整、集油有效體積比更大。吸油過程中，重心和浮心的變化，使得裝置的傾斜角度逐漸變大，當(dāng)集油器裝滿后，裝置發(fā)生突然翻轉(zhuǎn)，停止吸油過程，達(dá)到最大體積吸油量，集油有效體積比大于90%。
[0011]本實(shí)用新型的裝置儲(chǔ)油穩(wěn)定性高、不易造成二次水上污染。吸滿油后的撇油器豎
[0012]直立在水中，此時(shí)的超疏水-超親油多孔隔板位于上部，在遭受風(fēng)浪、洋流時(shí)，所收集到的油也很難從上部的多孔隔板中逃逸，導(dǎo)致高的儲(chǔ)油穩(wěn)定性并不易造成二次水上污染。
[0013]本實(shí)用新型可自適應(yīng)水面環(huán)境變化。當(dāng)出現(xiàn)惡劣水面環(huán)境時(shí)，在配重塊和集油器
[0014]內(nèi)油的重力作用下可保持開口朝上的狀態(tài)，抗干擾能力強(qiáng)。
[0015]本實(shí)用新型適用范圍廣，收集效率高。對十六烷、正己烷、玉米油，原油等均能
[0016]達(dá)到90%以上的收集率。
[0017]本實(shí)用新型可原位收集溢油。裝置直接投放在溢油水面，收集后的油純度高，無需再次提純。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的裝置示意圖。
[0019]圖2是超疏水-超親油多孔隔板結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型的姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整原理示意圖。
[0021]圖4為本實(shí)用新型對不同油類的分離率。
[0022]圖中:1水面溢油；2超疏水-超親油多孔隔板；3壓緊蓋；4集油器；5水；6配重塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]—種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力撇油器如圖1所示，包括超疏水-超親油多孔隔板2、壓緊蓋3、集油器4和配重塊6。本實(shí)施例所采用的超疏水-超親油多孔隔板為經(jīng)化學(xué)刻蝕和低表面能處理的泡沫銅，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。孔徑在10 μ m-100 μ m，孔壁有更細(xì)微的納米級結(jié)構(gòu)。將本裝置投于水中，油膜處于超疏水-超親油多孔隔板之間。隔板的超疏水性使得水被阻隔在裝置外部，超親油性使得油從隔板的孔結(jié)構(gòu)中穿過進(jìn)入集油器。收集水面溢油的初始狀態(tài)時(shí)，裝置的重心和浮心位于一條豎直線上，如圖3(a)所示。隨著集油器內(nèi)油量的增多，裝置的重心和浮心發(fā)生變化，傾斜角度也隨之增大，如圖3(b)所示。當(dāng)裝置傾斜角度繼續(xù)增大后，會(huì)發(fā)生突然翻轉(zhuǎn)，使得裝置開口朝上，停止收集水面溢油。
[0025]分別將正己烷，十六烷，礦物油、玉米油加入水中，模擬水面溢油。將本實(shí)用新型裝置放入油水混合液中，裝置開始工作并收集浮油，80s后發(fā)現(xiàn)水面已無肉眼可見浮油。將收集到的油的質(zhì)量和加入水中的油的質(zhì)量進(jìn)行比較，計(jì)算吸油率，結(jié)果如圖4所示。對正己烷，十六烷，礦物油、玉米油的吸油率分別達(dá)到98.5 %、97.6 %、94.3 %、91.9 %。本實(shí)用新型不限于本實(shí)施例提到的油類，對于原油、非極性有機(jī)溶劑等也能達(dá)到收集目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，其特征在于:該裝置包括壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板、集油器和配重塊；所述的壓緊蓋位于集油器開口處，對超疏水-超親油多孔隔板進(jìn)行壓緊和定位；所述的超疏水-超親油多孔隔板對水的接觸角大于150°，對油的接觸角小于10° ;所述超疏水-超親油多孔隔板具有孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為微米級；所述集油器材料為非易碎材料；所述配重塊置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿態(tài)為微量傾斜狀態(tài)，微量傾斜狀態(tài)向上傾斜角度約為5° ;吸油過程中由于浮心和重心的改變自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，吸滿油后的浮油收集器豎直立在水中；集油器出口處的超疏水-超親油多孔隔板部分浸沒在油水界面之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，其特征在于:集油器為桶狀結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，其特征在于:配重塊置于集油器的外部或內(nèi)部。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，其特征在于:壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板位于集油器開口的外部。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力浮油收集器，其特征在于:壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板位于集油器開口的外部。
【專利摘要】一種姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的無動(dòng)力撇油器，包括壓緊蓋、超疏水-超親油多孔隔板、集油器和配重塊；壓緊蓋位于集油器開口處，對超疏水-超親油多孔隔板進(jìn)行壓緊和定位；多孔隔板對水的接觸角大于150°，對油的接觸角小于10°；多孔隔板具有孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為微米級；配重塊置于集油器上，浮油收集器在水面初始姿態(tài)為微量傾斜狀態(tài)，微量傾斜狀態(tài)向上傾斜角度約為5°；吸油過程中由于浮心和重心的改變自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，吸滿油后的浮油收集器豎直立在水中；集油器出口處的超疏水-超親油多孔隔板部分浸沒在油水界面之間。該裝置自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，對十六烷、原油等均能達(dá)到90％以上的收集率，集油器內(nèi)部無額外部件，集油有效體積比大于90％。
【IPC分類】E02B15/10
【公開號】CN204982827
【申請?zhí)枴緾N201520629674
【發(fā)明人】宋金龍, 徐文驥, 黃帥, 劉新
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月16日