CN103774629A - 一种水面浮油的收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水面浮油的收集装置，包括防护罩、超疏水超亲油滤芯、通气管、密封圈、连接件、集油腔、排油口盖子以及坠子。防护罩与连接件螺纹连接。超疏水超亲油滤芯为底部装有法兰的柱型网状滤芯，与连接件螺栓连接；通气管可直接插入连接件上的通气孔内。密封圈位于滤芯和连接件之间。连接件下部装有集油腔。排油口盖子与集油腔螺纹连接。坠子重量的选择标准是使得滤芯初始工作状态时高度的5%置于水面浮油的油面之下。本发明装置具有高效率、高纯度、无动力、长寿命、易保养、易操作且环境适应性好等优点，可有效收集大面积水面浮油。

Description

一种水面浮油的收集装置

技术领域

本发明涉及一种水面浮油的高效率、高纯度、无动力收集装置，尤其涉及一种水面浮油收集装置。

背景技术

海上石油开采、运输、存贮过程中的漏油事故严重污染了海洋环境并给人类造成巨大经济损失。2010年美国墨西哥湾“深水地平线”海上钻井平台的爆炸和沉没泄漏了490万桶原油，威胁几千种海洋生物，并导致几十亿美元的经济损失。现有的水面浮油处理方法主要分为收集（如使用围油栏、吸油泵、撇油器等）和去除（如使用焚烧、分散剂、吃油微生物）两种。由于石油是一种不可再生资源，漏油去除法会造成更严重的损失。与去除法相比，水面浮油收集法能挽回一定的经济损失。然而现有商业的水面浮油收集装置存在效率差、集油纯度低、装置复杂、成本高等缺点。墨西哥湾漏油事件中采用了2063个各种类型的浮油收集装置，但回收浮油所占总漏油的比例极小，其中全球最大的浮油收集船“鲸鱼号”由于几乎只能收集海水而不得不退出墨西哥湾。

近年来，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用于水面浮油收集的研究。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，故不便应用于海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，通过管子和泵将超疏水超亲油多孔材料所吸附的浮油收集起来，但泵压较高时，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，极易被复杂的海况（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，但该发明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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率、高纯度、无动力、长寿命、易保养、易操作的大面积水面浮油收集装置。

本发明的一种水面浮油收集装置，包括防护罩、超疏水超亲油滤芯、通气管、密封圈、连接件、集油腔、排油口盖子和坠子。所述的防护罩材料可以是金属或塑料，防护罩的顶部装有提手，防护罩和连接件通过螺纹连接。所述的超疏水超亲油滤芯为底部装有法兰的柱型网状滤芯，材料可以是超疏水超亲油金属网或塑料网，孔径为20纳米至1厘米，孔隙率大于50%，对水的接触角大于150°、对油的接触角小于5°。超疏水超亲油滤芯的法兰与连接件的连接为螺栓连接。所述的通气管的材料可以是金属管或塑料管，管内径大于5毫米。所述的密封圈的材料为橡胶，位置处于超疏水超亲油滤芯和连接件之间。所述的连接件的材料为金属或塑料。所述的集油腔可以是不可折叠的金属桶、塑料桶也可以是可折叠的软油囊。集油腔与连接件的连接可以为螺纹连接、焊接或胶水连接。所述的排油口盖子的材料可以是金属或塑料，且与集油腔的排油口连接为螺纹连接。所述的坠子的材料可以为金属、石块或沙子。坠子重量的选择标准是使得超疏水超亲油滤芯初始工作状态时高度的5%置于水面浮油的油面之下。

本发明由于采用了以上技术方案，具有以下几方面优点：

1、本发明装置由于采用超疏水超亲油滤芯，浮油在毛细力和自重的作用下进入集油腔，而水被完全排斥在滤芯外，因而所收集浮油的纯度极高，达到99.9%以上，且对环境无二次污染。

2、本发明装置无需外加动力、适用场合灵活，既适用于大面积深海浮油的收集，又适用于浅水、有礁石环境的浮油收集。

3、本发明装置效率极高，初始单位面积浮油收集速度达5千克/平方米·秒。

4、本发明装置采用的防护罩能阻止水面硬质漂浮物对超疏水超亲油滤芯的伤害，提高了超疏水超疏油滤芯的使用寿命，且其顶部的提手使得本发明装置易于搬运。

5、本发明专利可根据浮油面积及程度确定投放数量，投放回收方便，装置可重复循环使用。

6、本发明专利的超疏水超亲油滤芯易于更换，使得本发明装置保养起来更简便。

7、本发明装置设有通气管，消除了因油膜覆盖滤芯导致的无法持续集油现象。

附图说明

图1是本发明的水面浮油收集装置示意图（防护罩的局部被剖开）。

图2是装置初始工作状态图。

图3是防护罩1的示意图。

图4为超疏水超亲油滤芯2的示意图。

图5是连接件3的示意图。

图中：1为防护罩，2为超疏水超亲油滤芯，3为通气管，4为密封圈，5为连接件，

6为集油腔，7为排油口盖子，8为坠子。图中，9为水面浮油，10为水。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种水面浮油收集装置如图1所示，包括防护罩1、超疏水超亲油滤芯2、通气管3、密封圈4、连接件5、集油腔6、排油口盖子7以及坠子8。图2为使用铝合金材料加工的圆柱形防护罩。图3为使用201不锈钢材料加工的柱形超疏水超亲油滤芯2，滤芯上不锈钢网的孔径为10微米。水在超疏水超亲油滤芯2上的接触角达160°。汽油、柴油、矿物油、植物油在超疏水超亲油滤芯2上的接触角均为0°。图4为使用聚氯乙烯材料加工的圆柱形连接件。通过聚氯乙烯螺栓将超疏水超亲油滤芯2、橡胶密封圈4和连接件5固定。通气管3为内径10毫米、外径12毫米的聚丙烯管。将通气管3插入连接件5上的通气孔中。防护罩1通过螺纹与连接件5固定。集油腔6为圆柱形聚氯乙烯桶，且通过胶水与连接件5永久性固定。排油口盖子7的材料为聚氯乙烯，与集油腔6的排油口螺纹连接。坠子8为圆柱形不锈钢块，通过胶水与集油腔6永久性固定。

使用油红将十六烷柴油的主要成分染成红色便于观察，并将红色十六烷加入水中配置浮油厚度为1.3mm的油水混合液来模拟水面漏油。将浮油收集装置放入油水混合液中，初始工作状态时超疏水超亲油滤芯2初始工作状态时高度的5%位于油面以下。浮油在毛细力和自重作用下穿过滤芯进入集油腔6内。经过10分钟的收集，水面无肉眼可见浮油。所收集到浮油的纯度达99.92%。

Claims (4)

1.一种水面浮油的收集装置，包括防护罩（1）、超疏水超亲油滤芯（2）、通气管（3）、密封圈（4）、连接件（5）、集油腔（6）、排油口盖子（7）和坠子（8）；其特征在于：防护罩（1）的顶部装有提手，防护罩（1）和连接件（5）通过螺纹连接；所述的超疏水超亲油滤芯（2）为底部装有法兰的柱型网状滤芯，对水的接触角大于150°、对油的接触角小于5°，超疏水超亲油滤芯（2）的法兰与连接件（5）的连接为螺栓连接；所述的通气管（3）的内径大于5毫米；所述的密封圈（4）的材料为橡胶，位置处于超疏水超亲油滤芯（2）和连接件（5）之间；所述的集油腔（6）是不可折叠的金属桶、不可折叠的塑料桶或可折叠的软油囊，集油腔（6）与连接件（5）的连接为螺纹连接、焊接或胶水连接；所述的排油口盖子（7）与集油腔（6）的排油口连接为螺纹连接；所述的坠子（8）重量的选择标准是使得超疏水超亲油滤芯（2）初始工作状态时高度的5%置于水面浮油的油面之下。

2.根据权利要求1所述的一种水面浮油收集装置，其特征在于，所述的防护罩（1）材料是金属或塑料；所述的连接件（5）的材料为金属或塑料；所述的排油口盖子（7）的材料是金属或塑料；所述的通气管（3）的材料是金属或塑料。

3.根据权利要求1或2所述的一种水面浮油收集装置，其特征在于，所述的超疏水超亲油滤芯（2）的材料是超疏水超亲油金属网或塑料网，孔径为20纳米至1厘米，孔隙率大于50%。

4.根据权利要求3所述的一种水面浮油收集装置，其特征在于，所述的坠子（8）的材料为金属、石块或沙子。

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