CN103889901A - 一种通过物品收集单元收集物品的改进的方法 - Google Patents

Abstract

正如以下的描述，一种使用物品收集单元收集物品的方法提供低能耗、低耗费及几乎无污染的从介质中提取悬浮和/或分散的物品的过程。该方法可以在介质流过设置于腔室内的材料时将物品收集到材料上，并且具有较少悬浮物品的介质能够流回介质体，从而例如进一步增长和/或提高收集效率。该过程可以在例如生长系统旁边连续地操作以收获悬浮物品，直到物品准备提取就绪。物品提取后，例如可以转换成有价值的商业产品，或者该过程可以用于修复介质，因此有价值的产品为基本清洁的介质。

Description

一种通过物品收集单元收集物品的改进的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年10月7日提交的美国专利申请13/269173的优先权，其全部内容通过引用合并于此。本申请要求于2011年6月17日提交的PCT/US2011/040804的优先权，其全部内容通过引用合并于此。本申请要求于2011年6月17日提交的PCT/US2011/040808的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

关于联邦政府对研究与开发的资助（Federally-Sponsored R&D）声明

本发明得到能源部（Department of Energy）授予的DE-AR0000037的政府支持。根据美国法典第35编第200条等序列（35U.S.C.§200et seq），政府对本发明具有一定权利。

背景技术

收集介质中的物品（如水中的藻类）是一个昂贵的过程，通常会损坏物质结构或污染物质，因此使其较少地用于下游商业产品，如生物燃料、医药品、营养制品和美容品。可以从以下文件中获得尝试解决这些问题的相关信息：（1）US6572770；（2）US5715774；（3）US2010/0105125；（4）US2010/0210003；（5）US2011/0016773；（6）US2009/0203115；（7）US2010/0144017；（8）US2010/0267122；（9）US2011/0065165；（10）EP942646；（11）WO2011038413；（12）WO9851627；（13）US20100105125；（14）WO2010151887；（15）US3917528；（16）US4172039；（17）US5259958；（18）US6732499；（19）US6572770；（20）US6393812；（21）浮油清理基础（The Basics of Oil Spill Cleanup），作者：Merv Fingas，ISBN9781566705370，CRC出版社，2000年9月28日；（22）WO9501308；（23）US4575426；（24）JP11333211；（25）WO2009119396；（26）US7922900；（27）US7635587；（28）EP1725314；（29）US2010/0311157；（30）WO2009056899；以及（31）WO2011098076。以上文件清单并不是承认这些文件作为与本发明的抵触的现有技术文件或相似技术文件。所有出版物的引用是因其公开早于本发明的提交日期，并且不应理解为由于在先公开和/或在先发明而承认本发明无权早于这些出版物。

清单中的各个文件及其公开的方法和机器具有如下缺点的至少其中之一：（1）它们需要使用昂贵的化学品；（2）它们需要使用化学品，该化学品会污染所收集的物品；（3）它们需要使用高能量机器；（4）它们需要使用昂贵的机器；（5）它们会破坏收集的物品的结构和/或化学完整性；（6）它们需要操作者持续的管理；（7）它们需要不断更换收集物和/或浓缩的部分；（8）它们具有高初始资金成本的障碍，从而阻碍进入市场；（9）它们提高了下游产品和程序的成本；（10）它们不是任何人工或自然生长系统的模块化加强选择（modular bolt on options）；（11）它们依赖于生长系统的规模；（12）它们受海藻生长率限制；（13）它们具有低效的材料去除方法；（14）它们没有捕获松散的相关物品；（15）它们侵害了生长系统并污染无菌生长系统；以及，（16）它们阻碍生长系统光照并抑制海藻生长。具有这些缺点的方法和装置的例子包括离心机、中空纤维过滤器、错流过滤器、切向流过滤器、起泡器、絮凝器、多孔过滤器和薄膜种植器。

使用已知的现有技术方法和机器从液体介质中提取悬浮固体是一个昂贵的过程，使整个收集和浓缩产业在经济上和环境上不健全。开发一种低消耗并且环境友好的解决方案来收集和/或浓缩如水中的藻类，可以使整个产业在经济上切实可行，所述整个产业起源于从收获的藻类中的生物燃料、医药品、营养制品和美容品等，这些产业可以提供燃料、喂养及治愈二十一世纪的人口。以下将详细说明一种装置，该装置具有超越已知尝试的优点。

发明内容

本发明针对满足在液体介质中收集物品中模块化过程的需要的方法、机器及系统，这具有较低的资金和运营成本、无污染并无损害。以下将更具体地描述并展示本发明所具有的这些和其他未满足的优点。

附图说明

阅读以下详细的说明及其附图，将对公开的具体实施方式有更好的理解：

图1是物品收集单元的立体图，该物品收集单元包括入口管、腔室、筒（cartridge）、基部、出口管和提取器；

图2是包括短纤维和第一表面的材料的立体图；

图3是包括环状纤维和第一表面的材料的立体图；

图4是包括短纤维、第二表面和增强表面的材料的立体图；

图5是包括环状纤维、第二表面和增强表面的材料的立体图；

图6a是短纤维（cut fibers）的视图；

图6b是短纤维的视图；

图6c是短纤维和第一表面的视图；

图7a是包括短纤维、环状纤维和第一表面的材料的放大图；

图7b是包括环状纤维、第二表面和增强纤维的材料的放大图；

图7c是包括环状纤维、第二表面、第一表面和增强纤维的材料的放大图；

图7d是包括环状纤维、第二表面、第一表面和增强纤维的材料的放大图；

图8a是短纤维的视图；

图8b是短纤维和第一表面的视图；

图8c是短纤维和第一表面的视图；

图9是能够定义材料横截面的几何形状的视图；

图10是能够定义从平面材料形成的筒的横截面的几何形状的视图；

图11a是附着于纤维的藻类的视图；

图11b是纤维中的油的视图；

图11c是附着于纤维的藻类的视图；

图11d是附着于纤维的藻类的视图；

图11e是附着于纤维的藻类的视图；

图11f是附着于纤维的藻类的视图；

图12是物品收集单元的立体图，该物品收集单元包括入口、腔室、筒和出口；

图13是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括入口、腔室、筒和出口；

图14是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括入口管、入口阀、入口、腔室、筒、筛板、基部、出口、出口管、出口阀、压板、连接件和活动板；

图15是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括腔室、筛板、基部和出口；

图16是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括入口管、入口阀、入口、腔室、筒、导管、起泡器、气泡、流动方向、筛板、基部、出口、出口管和出口阀；

图17是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括腔室、导管、起泡器、筛板、基部、出口和出口管；

图18是物品收集单元的剖视图，该物品收集单元包括入口管、入口阀、入口、腔室、筒、筛板、基部、出口、出口管、出口阀、压板、连接件、活动板、第一位置、第二位置和介质层；以及

图19是应用于介质体的物品收集单元的示意图。

详细说明

在对多种实施方式说明之前，先提供以下定义，并且除非另有说明，应当使用这些定义。

定义

在描述公开的目标事物中，根据以下列出的定义来使用术语。

“包括”（“Comprising”）是开放的过渡词，当其用于清单或说明之前时，意味着后续清单或说明不是全部清单或描述全部可能；因此，清单或说明可以包含未列出或说明的额外元素。

“组成”（“Consisting”）是封闭的过渡词，当其用于清单或说明之前时，意味着后续的清单或说明是完整的。

“介质”是任意环境，主要指液体，其中固体和/或化学品可以以悬浮、分散或溶解的方式存在于介质中。介质平等地（equally）指水介质和非水介质。

“水介质”是一种主要包括液态水的介质，所述水为从淡水、微咸水、盐水、海水、咸水（briny water）、商业废水、生活废水（residential waste water）、农业废水中选择的至少一者。“非水介质”主要包括非水液体，如油。介质可以为水介质和非水介质的结合，也就是难以确定哪种占主导或者在浓度上的局部变化导致了不同的结论。介质体可以为天然的或人工的，其实例包括河流、溪流、池塘、湖泊、海洋、水湾（bays）、峡湾、存储池塘（retainingponds）、沉淀池、水沟、存储罐（holding tanks）、沉淀罐、光生物反应器。

“物品”为悬浮、分散或溶解于介质中的固体和/或化学品，并且为藻类、油、细菌、淤泥、沙子、乙烷、己醇、硝酸盐、磷酸盐、苯、铅、汞、镉、铁、铝及砷中选择的至少一者。

“收集”（“collection”）是在材料上捕获物品，如下所述。收集也包括任何被捕获到的物品，或者被材料捕获的物品之间或附近的物品。物品可以在材料表面形成多层，并且任何悬浮物品层也认为是被收集到，尽管其未被材料接触或锁定，或与材料实体地接触或粘结接触。调用该定义的变形的类似词汇包括收集、收集、被收集及以收集（collects,collecting,collected and tocollect）。

“被收集的物品”是任何收集至材料之间或附近的物品。

“材料”是任何可以在介质中收集物品的三维物体，符合以下对其的描述。除非另有说明，“材料”是“用于收集物品的材料”的简称，并被理解为用于收集物品的材料。

“腔室”（chamber）是任何能够存储液态介质且基本不会发生无意的或无需的泄露的三维物体，并且其中该腔室可以为单层结构或由多层固定于一起形成的结构。除了至少一个口，腔室能密封所有表面，或者腔室至少在一个或多个表面可以打开，如桶为在上端开口，或者管在两端开口。这种开口构成用于本说明书目的的开口。腔室形状的例子包括桶、盒、通道（through）、管等。

“导管”（duct）是任何能够使介质通过该物体流动的三维物体，并且该三维物体在给定空间内保持有至少部分物体障碍。

“阀”是腔室、导管、管、入口或出口上的任何用于中止或控制介质流动的装置。该阀可以打开、关闭或部分地阻挡通道，并且该阀可以为手动、机动、电动、液压、气动、电磁或者电机操作的。可接受的阀的实例包括如下：球阀；蝴蝶阀；陶瓷盘阀（ceramic disk value）；阻风阀（choke valve）；横隔阀；闸阀；不锈钢闸阀；球型阀；刀闸阀；针型阀；夹紧阀（pinch valve）；活塞阀；旋塞阀；锥阀；滑阀（spool valve）；热力膨胀阀；以及取样阀。

“提取器”是从材料中移除收集的物品的任意装置，符合以下对其的说明。该提取器可以是手动、机动、电动、液压、气动、电磁、电动机械或者电机操作的。提取器为柱塞、活塞、筛板、孔、皮滚筒（belt roller）、嵌套轧辊（nested roller）、漏斗、真空装置、刮刀、电荷发生器（electric charge）、气刀、旋转器（spinner）、超声发生器（sonicator）、振动器、人手、加热器、蒸汽机（steamer）和低容量高压喷雾器（low-volume high pressure sprayer）中选择的至少一者。调用该定义的变形的类似词汇包括提取、提取、以提取和提取物。

“被提取的物品”是在由提取器或提取过程收集物品之前的任何物质。被提取的物品将是先前悬浮和/或溶解的物质与介质的结合物，其中物品悬浮和/或溶解于所述介质中。

“容器”是当从介质中分离收集的物品后，能够保持/储存收集的物品任意一段时间的任意装置。容器的例子有桶（barrels）、盒、槽（troughs）、漏斗、管道（tubes）、管（pipes）、盘、桶（buckets）和囊状物。收集的物品可以通过多种方法流入容器中，包括通过重力、通过泵、通过输送带，或者通过如管或桶的另一个容器，或者通过操作阀或螺线管。

“停留时间”或“停留时期”是介质在腔室内允许停留和/或流过的时间。收集发生在停留时间期间内；然而，材料不必在停留期间持续地或者以相同效率收集。

“藻类”是任何具有叶绿素的有机体，并且在多细胞藻类中，叶状体不区分根、茎、叶，并且藻类包括能光能自养的或者兼性异养的原核生物和真核生物。术语“藻类”包括大型藻类（macroalgae）（如海藻）和微藻类（microalgae）。在某些公开的实施方式中，优选为非大型藻类的藻类。这里，术语“藻类”可替换地用于指代任意微藻类、浮游植物、光能自养或兼性异养的原生动物、光能自养或兼性异养的原核生物、蓝藻（cyanobacteria）（通常指蓝绿藻和以前分类的蓝藻纲）。术语“藻类的（algal）”的使用也涉及微藻类并包括“微藻类的”的意义。术语“藻类组合”指包括藻类的任意组合，并不限于水体或培养藻类的培养装置。藻类组合可以为藻类培养、浓缩藻类培养或脱水藻体，并且可以为液态、半固态或固态形式。非液态藻类组合可以用水分含量或固体重量百分比描述。“藻类培养”是包括活体藻类的藻类组合。

公开的藻类可以为自然产生的物种、选定的品系、一般的被操纵品系、转基因（genetically manipulated）品系、基因改造（transgenic）品系或者合成藻。来自热带、亚热带、温带、两极或其他气候区域的藻类可以用于该说明书。在使用开放式培养系统时，地方特有的或本地的藻类品种通常在基因方面优于引入品种。包括微藻在内的藻类生存于所有形式的水生环境，包括但不限于淡水（少于千分之（ppt）0.5盐分）、微咸水（大约0.5ppt到31ppt盐分）、海水（大约31ppt到38ppt盐分）、咸水（大于38ppt盐分）。上述任意水生环境，淡水品种、海洋品种和/或能够生存于各种和/或中间盐度或营养水平的品种，可以用于本说明书的具体实施方式中。

在某些实施方式中，公开的藻类组合包括绿藻，该绿藻来自以下分类中的一个或多个：微单藻纲（Micromonadophyceae）、轮藻纲、石莼纲和绿藻纲。非限制性实例包括品种Borodinella、小球藻（如椭圆小球藻）、衣藻、杜氏藻（如盐生杜氏藻、D.bardawil）、披刺藻、红球藻、卵囊藻（如小卵囊藻、卵泡藻）、栅藻、裂丝藻、纤维藻（如镰形纤维藻）、绿球藻、单针藻、侏囊菌和葡萄藻（如布朗尼葡萄藻）。在某些实施方式中，公开的藻类组合包括金-褐藻类（golden-brown algae），该金-褐藻类来自以下分类中的一个或多个：金藻纲和合尾藻纲（Synurophyceae）。非限制性实例包括Boekelovia品系（如B.hooglandii）和棕鞭藻品系。在某些实施方式中，公开的藻类包括淡水、微咸水、或海洋硅藻类，该硅藻类来自以下分类中的一个或多个：硅藻纲、中心硅藻纲和脆杆藻纲（Fragilariophyceae）。硅藻类可以为能光合自养或营养缺陷型的。非限制性实例包括曲克藻（如东方曲克藻）、双眉藻（如咖啡形藻属、优美双眉藻）、茧形藻（如透明茧形藻属）、Amphipleura、角毛藻（如牟勒氏角毛藻、纤细角毛藻）、美壁藻属、Camphylodiscus、小环藻（如隐秘小环藻、梅尼小环藻）、球钙板藻、桥弯藻属、双壁藻属、Entomoneis、脆杆藻属、Hantschia、布纹藻属、直链藻、舟形藻（如截形舟形藻、N.biskanterae、N.pseudotenelloides、腐生舟形藻）、菱形藻（如细端菱形藻、普通菱形藻、平庸菱形藻、微小菱形藻系列、小头菱形藻、中型菱形藻、汉氏菱形藻、亚历山大菱形藻、四边形菱形藻）、褐指藻（如三角褐指藻）、斜纹藻属、颗石藻属（颗石藻、P.dentata）、Selenastrum、双菱藻、海链藻（如威氏海链藻）。在某些实施方式中，公开的藻类组合包括以下分组中的一种或多种藻：Coelastrum、Chlorosarcina、微星藻属、紫球藻、念珠藻、新月藻、Elakatothrix、Cyanosarcina、Trachelamonas、Kirchneriella、四鞭藻属、隐藻属、Chlamydamonas、浮丝藻、鱼腥藻属、膜胞藻、Isochrysis、巴夫藻、蒜头藻、Monallanthus、扁藻属、塔胞藻属、冠盘藻、色球藻属、角星鼓藻属、Netrium以及四爿藻、Galdieria和Cyanidium，以及具有相似属、族或序列的未知藻类。在某些实施方式中，公开的藻类组合包括以下分组中的一种或多种藻：紫球藻、墩顶螺旋藻、Cyclotella nana、盐生杜氏藻、拜尔代维勒杜氏藻、Muriellopsis属、淡褐小球藻、Chlorella zofingiensis、小球藻属、雨生红球藻、Chlorococcum citriforme、Neospongiococcum gelatinosum、金藻（Isochrysis galbana）、Chlorella stigmataphora、Chlorella vulgaris、蛋白核小球藻、墨西哥衣藻、绿藻、巴西栅藻（Scenedesmus braziliensis）、Scenedesmusdimorphus、Stichococcus bacillaris、鱼腥藻、铜绿紫球藻、亚线性脆杆藻（Flagilaria sublinearis）、中肋骨条藻、Pavlova gyrens、Monochrysis lutheri、Coccolithus huxleyi、谷皮菱形藻、杜氏盐藻（Dunaliella tertiolecta）、Prymnesium paruum以及类似物。在某些实施方式中，公开的藻类组合包括以下分组中的一种或多种藻：N.gaditana、颗粒菱形藻、湖沼微绿球藻、海洋微绿球藻、眼点拟微绿球藻、盐生微绿球藻。优选的藻类品种包括二形栅藻、微绿球藻、小球藻和硅藻类。

概述

如以下描述的，一种利用物品收集单元收集物品的方法提供一种低能量、低消耗并几乎无污染的过程，以从介质中提取悬浮和/或溶解的物品。该方法在介质允许流过设置在腔室中的材料时，在该材料上收集物品，具有较少悬浮物品的介质能够流回介质体中以允许，例如进一步发展和/或提高收集效率。该过程可以连续操作并与例如生长系统一起收获悬浮物品，直到物品准备好被提取。已提取出的被收集物品，例如可以转化为有价值的商业产品或者所述过程用于补救介质，以使有价值的产品为基本更加清洁的介质。如果被提取的物品为藻类，则其可以为终端用户加工成商业产品，如医药品、营养品、化妆品、生物燃料、食品、作物肥料、动物饲料和聚合物。如果被提取的物品为油或沥青，则其可以在浮油或沥青砂中回收。如果介质被有害的水华蓝藻感染，则系统不仅不能收获加工的藻类，而且通过附加提取悬浮泥沙切断藻类的食物源。

图1所示为物品收集单元的实施例，以下称为单元，该单元包括入口管132、入口阀133、腔室123、筒122、筛板115、基部126、出口管135、出口阀136和提取器111。介质通过入口管132流入所述单元，通过打开的入口阀133并进入腔室123，在该腔室123内，介质中的悬浮物质收集到筒122上。介质通过出口管135和打开的出口阀136流出单元。流入单元的介质相比于流出单元的介质，在单位体积悬浮颗粒的重量上具有较高的浓度。如以下描述的，该区别是由收集到筒122上的悬浮物品引起的，筒122由用于收集物品的材料形成。在介质流动结束后，可选的提取器111压下以压缩筒122并释放收集的物品，所述提取器111为以下进一步讨论的一种组件。筛板115防止筒122重吸收高物品浓度的介质。然后从所述单元中收获收集的物品并后续用于商业目的。本段描述的所述单元包括可选的特征，但并不限制本发明的保护范围，因为该单元作为更广泛的发明的一种潜在实施方式，仅为之前的说明提供背景。

附图详细说明

材料

如图2和图3所示，用于收集物品的材料至少包括第一表面202或203和纤维。所述纤维可以为结合于第一表面303的短纤维204，或者所述纤维可以为结合于第一表面302的环状纤维。所述材料可以包括结合于诸如第一表面202或302的普通表面的短纤维与环状纤维的组合。短纤维204和/或环状纤维305可以由单丝或多丝旋转、扭曲、编织或聚束形成，以形成基本为单个纤维，如一簇（tuft）、纱线（yarn）、绳（cord）或粗绳。

短纤维204或环状纤维305以从0.25英寸到12英寸及更多的长度变化。更优选地，短纤维204或环状纤维305在0.5英寸到3英寸之间，短纤维204或环状纤维305的优选长度的实施例为1英寸。任意两个短纤维204的基部之间的空间可以从0.01英寸到7英寸及更多变化。更优选地，所述空间为0.025英寸到1英寸，短纤维204或环状纤维305优选空间距离的实施例为0.05英寸。若短纤维204或环状纤维305为单丝，则短纤维204或环状纤维305的直径可以从0.0001英寸到0.10英寸及更多变化，短纤维204或环状纤维305优选长丝直径的实施例为0.0004英寸。若短纤维204或环状纤维305为多丝，则短纤维204或环状纤维305为0.005英寸到2英寸及更多，短纤维204或环状纤维305优选多丝直径的实施例为0.15英寸。应当注意的是，即使多丝短纤维204或环状纤维305由相同数量和尺寸的单个丝组成，因为其工序的方法，如旋转、扭曲或聚束，短纤维204或环状纤维305可以具有不同直径。在其他方面均相等时，聚束的多丝短纤维204或环状纤维305可能比扭曲的在纤维之间具有更多空隙，并且甚至可能多于旋转，以及甚至可能多于编织。

短纤维204或环状纤维305由选自以下分组中的至少一种物质构成：聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、乙烯基、人造纤维、棉花、大麻、羊毛、丝、聚烯烃、丙烯酸（acrylic）、尼龙、亚麻、黄麻、玻璃、凤梨麻、椰子壳纤维、秸秆、竹子、丝绒、毛毡、莱赛尔纤维（lyocell）、斯潘德克斯（spandex）、芳纶（Kevlar）、聚亚安酯、石蜡（olefin）、聚乳酸和碳纤维，或其任意的回收产品，若为多丝，短纤维204或环状纤维305可以由清单中任意物质的混合构成。优选物质的实施例为尼龙和聚酯。若短纤维204或环状纤维305为天然纤维，则其可以以本领域已知的任意工序制造，如通过打开、梳理、拉伸（drawing）、粗纱、旋转和/或扭曲。若短纤维204或环状纤维305由人造纤维制成，则其可以通过本领域已知的任意工序制造，如通过挤压或旋转。

短纤维204或环状纤维305可以通过例如增加或移除公知的、具有指定属性的聚合物来处理或加工，以使其更加或更加不亲油、疏油、亲水及疏水。亲油的材料实例包括聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、钢或铝。进一步地，如果材料优选为例如既亲油又亲水，但比起亲水更亲油，则具有所列属性的组合的材料特别有益。如整合聚酯可以增加短纤维204或环状纤维305的亲油性和亲水性，但短纤维204或环状纤维305更亲油。尽管不作为限制，但如果聚酯材料处于油和水体介质中，油将比水优先聚集；因此，在不从环境中移除水的情况下，油可以从水中移除并储存。这一优点增加了如水介质中的浮油回收率。进一步地，这允许材料用于沥青砂或沥青的回收，例如在利用水或蒸汽将油带到地面后。疏油材料如尼龙或棉花，可以用于在例如油的非水介质中收集物品，以减少油中的物品量。

短纤维204或环状纤维305可以通过例如增加碳或聚合物来处理或加工，以使其更加或更加不导电（conductive）。短纤维的单纤维可以被加工成具有任意截面形状，包括从圆形到W或S形、三角形、方形、五边形、六边形、八边形、星形。优选实施例为圆形的聚酯或W形的尼龙。进一步地，短纤维的单纤维可以加工成具有任何纵向形状，包括从丝状到W、X或S形。

分别如图3或图4所示，第一表面202或302分别具有厚度，并且该厚度可以从0.01英寸到1.0英寸及更多变化。更优选地，第一表面202具有为0.02英寸到0.5英寸之间的厚度；第一表面202的优选厚度的实施例为0.025英寸。随着由于长度和/或宽度的增长而使第一表面202或302的表面积的增大，例如带状材料，第一表面202或302的厚度也将可能增加，以在收集物品系统工作过程中补偿张力的增长。可选地，如以下描述的，第二表面可以连接到第一表面202或302，以全部或部分地减少第一表面上的张力。

第一表面202或302可以以选自聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、乙烯基、人造纤维、棉花、大麻、羊毛、蚕丝、聚烯烃、丙烯酸、尼龙、亚麻、黄麻纤维、玻璃、风梨麻、椰子壳纤维、秸秆、竹子、丝绒、毛毡、莱赛尔纤维（Lyocell）、斯潘德克斯弹性纤维、聚亚安酯、石蜡、聚乳酸、橡胶、芳纶、金属网、碳纤维、这些材料的混合和/或其再生产品中的至少一种物质，并由本领域公知的任何工序制成平面。优选物质的实施例为尼龙和聚酯。第一表面202或302可以通过本领域公知的任意工序制成，例如通过纺织、编织、聚束、铺排、毡化、热接合或机械接合、挤压、注塑成型、压缩成型或冲压。

尽管短纤维204和环状纤维305结合至其各自的第一表面，反复的提取循环会引起纤维从第一表面202或302分离，并且这种分离不利于物品收集率。因此，纤维，如短纤维204和环状纤维305，可以通过纤维加固件206或306的方式进一步固定于第一表面。纤维加固件206或306用虚线代表，因为纤维加固件可以分别整合至第一表面202或302内，或者整合至第一表面202或302的、在特定视角下不可见的一部分上。可选地，纤维加固件206或306可以连接至第一表面，从而短纤维204或环状纤维305不仅分别横穿第一表面，而且分别在空间大致相同的位置，通过纤维加固件206或306加固。所述连接可以通过焊接、粘附、缝合、层压或本领域技术人员公知的其他任何可以将两个或更多表面粘合在一起的工序进行结合。纤维加固206和306可以由能够增加提取周期数而持久地不从第一表面202或302分离的任意的人工纤维或自然纤维制成。纤维加固的优选实施例为高度扭转的复丝纤维丝。

如图4和图5所示，用于收集物品的材料的实施例还包括第二表面403或503，该第二表面403或503连接至第一表面，如分别连接至图3和图4中材料的第一表面202或302。所述连接可以通过焊接、粘附、缝合、层压或本领域技术人员公知的其他任何可以将两个或更多表面粘合在一起的工序进行结合。第二表面403或503可以为材料提供所述第一表面不能提供的全部或部分的附加特征。该附加特征包括提高抗拉强度、增加或减小柔度或刚度、增加或减小摩擦系数（例如配置于提取器或运动机构）、增加或减小浮力、增加或减小收集效率。在一种实施例中，第二表面403或503可以由泡沫材料构成，可以导致例如浮力增加、在介质中的阻力减小、在运动机构上的皮带摩擦减小。在一种实施例中，第二表面403或503可以为另一个包括短纤维和/或环状纤维的第一表面，可以例如提高收集效率。在一种实施例中，第二表面403或503为聚合物薄片，能使取决于浓度的浮力增加或减小、刚度增加并且抗拉强度增加。第二表面的优选实施例为闭孔发泡的聚乙烯泡沫，能使材料留在介质和大气的边界处。作为第二表面的另一种优选实施例为带有短纤维和/或环状纤维的另一第一表面，从而形成双面材料。

如图4和图5所示，用于收集物品的材料的一种实施例还包括连接于材料表面的表面加固件407或507。尽管材料具有较高抗拉强度，但反复的提取周期仍能导致材料表面破裂。表面加固件407和507显示为连接至第二表面403和503；然而，表面加固件407或507也可以连接至第一表面，分别例如图3和图4中材料的第一表面202或302，而不管第二表面403或503是否存在。表面加固系统可以整合至纤维加固系统中或与纤维加固系统整合，从而利用相同的加固完成纤维或表面的加固。所述表面加固407或507连接至材料的表面可以通过焊接、粘附、缝合、层压或本领域技术人员公知的其他任何可以将两个或更多表面粘合在一起的工序进行结合。表面加固407或507可以为本领域技术人员公知的能够增强表面抗拉强度的任意加固材料，如机织尼龙、芳纶纸、挤压出的聚合物、碳纳米管、金属网及其他。如图4和图5所示，表面加固的一种优选实施例为缝合至材料末端表面的尼龙安全带类材料，短纤维或环状纤维从所述材料末端突出。

如图6a和6b所示，以放大的形式展示了短纤维604的一种实施例。在该实施例中，短纤维604为具有基本呈圆形截面的多丝聚束纤维。图6c为短纤维604和第一表面602的实施例。第一表面602为由复丝的经纱和纬纱以及交织在所述经纱和纬纱之间并从第一表面602伸出的短纤维604组成的编织结构。

如图7a所示，用于收集物品的材料的一种实施例包括第一表面702、短纤维704和环状纤维705。在该实施例中，第一表面702由宽0.05英寸、厚0.015英寸的编织尼龙带构成。短纤维704为从第一表面突出1.5英寸的复丝尼龙线，并且短纤维704的近似直径为0.25英寸。环状纤维705的构造与短纤维704相同，并且环状纤维705从第一表面702突出0.75英寸。考虑到由环状纤维形成的中间空隙，环状纤维705的近似宽度为0.75英寸。任意两个短纤维704和/或环状纤维705之间的空间为0.5英寸到0.65英寸。

如图7b所示，用于收集物品的材料的一种实施例包括环状纤维705、第二表面703和纤维加固706。第二表面703由0.15英寸厚度的尼龙片粘接至至少第一表面（不可见）构成。纤维加固706件为0.15英寸直径的尼龙线并在材料的长度方向伸展，所述尼龙线连接至环状纤维705。如图7c和7d所示，用于收集物品的材料的一种实施例包括环状纤维705、第一表面702和纤维加固706。

如图8a至图8c所示，用于收集物品的材料的一种实施例包括第一表面802和短纤维804。第一表面802为包括0.010英寸直径的复丝聚酯。短纤维804为0.05英寸直径的复丝聚酯线并通过编织整合固定至第一表面802，所述复丝聚酯线从第一表面802突出一英寸。任意两个短纤维804之间的空间在0.010英寸至0.1英寸变化。

以上讨论的用于收集物品的材料的实施例代表基本呈平板的材料；然而，如图9所示，材料的截面可以为具有表面9a和表面9b的任意几何形状。表面9a可以为上述的第一表面，表面9b为上述的第二表面。可选地，表面9a可以为第二表面，表面9b可以为第一表面。进一步地，表面9a和9b可以具有相同或不同的化学和/或几何结构。表面9a和9b可以为相同三维物体的不同表面；因此，9a和9b均为第一表面或者9a和9b均为第二表面。

如果表面9a和9b的组合形成封闭的几何形状，那么由表面9a和9b定义的内部空隙可以被物体填充。所述物体可以增加或减小材料的浮力。例如，不锈钢电缆会减小材料的浮力，而闭孔发泡的聚乙烯泡沫会增加材料的浮力。进一步地，物体可以为吸收性的，从而除了收集在材料上的物品，还能通过吸收收集物品。在一种实施例中，所述物体为聚丙烯纤维和/或泡沫，所述物品为油。所述封闭的几何形状可以通过例如首先形成一个材料平板然后将其折叠并将边缘连接在一起形成。这种缝合材料的实际几何形状由例如嵌入的物体的形状决定。可选地，第一或第二层可以通过本领域公知的方法直接放入开放或封闭的任意几何形状获得，例如通过冲压、压接、挤压、注塑成型、压缩成型。在一种优选实施例中，表面9a为第一表面，表面9b为第二表面。在另一种优选实施例中，用于收集物品的材料具有大致为椭圆形的截面几何形状。

材料的平板材料部分可以用于形成筒（cartridge），该筒具有图9中的表面9a和9b或图10中的表面10a及10b的截面几何形状。表面10a可以为上述的第一表面，表面10b可以为上述的第二表面。可选地，表面10a可以为第二表面，表面10b可以为第一表面。进一步地，表面10a和10b可以具有相同或不同的化学和/或几何结构。表面10a和10b可以为相同三维物体的不同表面；因此，表面10a和10b均为第一表面或者表面10a和10b均为第二表面。

收集

尽管不想作为限定性陈述，可以通过选自机械、化学和电学过程中的至少一者将物品收集至材料上。机械吸引可以为例如物品颗粒被纤维缠住。化学吸引可以为例如在物品颗粒和纤维之间形成化学键。电学吸引可以为例如颗粒带有的电荷与纤维表面的电荷基本相反。物品可以通过上述过程的任意的组合收集至材料。大量的物品可以以与少量物品相同的方式收集至材料，但由于物品结块，使材料表面积增加，沿着材料表面有更多的收集点，物品的收集效率会增加。结块相比于收集的其他过程成为一种重要的过程。

当考虑物品、介质和材料时，通过材料选择辅助物品收集过程。在一种实施例中，如果材料由亲油性物质构成，并且被收集的物品为油或含脂质的有机体，那么物品将被吸引并收集到材料上。在一种实施例中，如果材料是由疏水性的亲油性物质构成，并且被收集的物品为水性介质中的油或含脂质的有机体，那么物品将优先于水性介质被吸收并收集到材料上。亲油性且疏水性物质的优选实施例包括聚酯、聚乙烯和聚丙烯。在另一种实施例中，如果材料由导光材料构成，并且被收集的物品受光吸引，那么相比于非导光材料，物品可以以增大的初始收集率收集到材料上。增长的初始效率可以加快受结块控制的收集点，所述结块能增加整体的收集效率。导光材料的一种实施例为挤压出的聚酯纤维，该聚酯纤维能传导光源的光线/光束，该光线/光束则能吸引光合自养生物，如藻类。

尽管以下内容不限制本发明，收集可以以不同的方式发生。如图11a所示，被收集的物品1193a（藻类）附着在材料1101a表面。该藻的直径大约为2μm，并在高度放大的形式下呈现为离散的细胞体。如图11b所示，被收集的物品1194b（油）不仅附着在材料1101b，而且呈现为形成连续的膜，

该膜跨过材料1101b的各纤维间的距离。如图11c所示，材料1101c从被收集物品1193c的球茎部突出，从而呈现为封装包括材料1101c的成束纤维。如图11d所示，被收集的物品1193在包括材料1101d的纤维间呈现为形成网。如图11e所示，被收集的物品既在材料1101e周围形成球茎状，又依附于材料1101e的表面。如图11f所示，被收集的物品1193f依附于材料1101f的表面。不同的现象仅用于讨论物品和材料机理的相互作用在微米级下呈现出的视觉差异。

系统和方法

图12显示了与用于收集物品的方法一起使用的单元。该单元包括连接于腔室1223的入口1234。筒1222设置于腔室1223内，出口连接于腔室1223。此处，入口1234和出口1237显示为腔室1223中的近似为圆形的孔；然而，入口1234和出口1237可以为任意尺寸、形状或数量，只要其有益于使介质通过入口1234流入腔室，并通过出口1237流出腔室。当介质在入口1234和出口1237间流动时，介质中悬浮的物品将被收集至筒1222上。在另一种实施例中，入口1234和出口1237可以位于腔室1223内的单个孔处，以使介质能够进入并接触筒1222。另一种实施方式中的开口中，腔室1223可以具有开放的顶部，就像水桶或杯子，其中介质可以通过开放的顶部流入腔室，并且这种开放的顶部可以看作为开口。该开口也可以允许介质通过溢出而流出。

图13显示了与用于收集物品的方法一起使用的单元的剖视图。该单元包括连接于腔室1323的入口1334。筒1322设置于腔室1323内，出口连接于腔室1323。腔室1323可以为任意形状、尺寸和材料，只要其有益于介质流过腔室1323。例如，腔室1323可以具有圆形、三角形、矩形、五边形、六边形、八边形、星形等截面形状。腔室1323可以具有6英寸到10英尺或更大的直径和/或厚度，并且优选为1英尺到6英尺。腔室1323可以由无电抗的、介质不可渗透的并且抗压的聚合的、复合的或金属的材料构成。这种材料的实例包括聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸、尼龙、聚亚安酯、碳纤维、铝或钢。腔室1323可以为透明的、半透明的或不透明的。优选为使腔室1323与被收集的物品具有低粘合性。

腔室1323可以为单层结构或由彼此连接的不同层的组合体。例如，腔室1323可以为具有可拆卸的和/或永久固定的基部和/或盖子的圆筒状物。基部和盖子可以与腔室为相同或不同材料，并且基部、盖子和腔室1323可以以任意公知的方法相互连接，例如粘合、螺接、焊接、互锁或压装。

以上讨论了筒1322的尺寸、形状及材料的选择；然而，当筒基本替代腔室1323内的空隙，以在介质通过出口1337排出之前被推进接触筒1322时，悬浮物品即可被有效收集。筒1322可以永久地或暂时地固定于腔室1323的一个部分或多个部分。连接的方法实例包括粘合、紧固件、咬合（snaps）、夹、闩（bolts）、尼龙搭扣、缝合、注塑成型为整体、互锁或公知的其他方法。可选地，筒1322可以仅设置于腔室1323内而没有任何连接。用户可以对临时筒1322进行替换，以使单独的单元具有比一个筒1322更长的使用寿命。可以通过本领域公知的方法使筒1322净化，包括加热、蒸、用清洗液进行洗涤或冲洗，筒1322可以在工作位置或从腔室1323移下后进行清洁。在工作位置清洁的实例可以为使清洗液或热的液体以介质流过所述单元的方式通过所述单元循环。移下后清洁的实例可以为从单元上分离或取下筒，并利用本领域公知的方法进行清洁，如机洗或手洗。

图14显示了与用于收集物品的方法一起使用的单元的剖视图。该单元包括入口管1432、入口阀1433、入口1434、腔室1423、筒1422、筛板1415、基部1426、出口1437、出口阀1436、出口管1435、压板1412、连接件1413和活动板1414。带有悬浮物品的介质通过入口管1432，流过打开的入口阀1433，并通过入口1434进入腔室1423，悬浮物品收集至筒1422上。介质通过筛板1415和出口1437，然后通过打开的出口阀1436和出口管1435流出所述单元。入口管1432和出口管1435分别连接于入口阀1433和出口阀1436的侧边。因此，入口管1432和出口管1435分别在入口1434和出口1437处进入所述单元，并且入口管1432和出口管1435可以以任何公知的方法连接于所述单元，例如焊接、螺接、互锁或粘合。入口管1432和出口管1435可以由公知的任意材料构成以传导介质，并且能够连接于腔室1423、入口阀1433、出口阀1436和基部1426。

图14的单元具有基部1426，而不是图15所示的单层构成的。因此，出口1437为基部1426上的孔，而不是在腔室1423上。基部1426可以由能构成腔室1423的任意材料构成，并且基部1426具有至少等于腔室1423内径的直径。基部1426可以为任意形状；然而，若基部1426设计成完全适合于腔室1423内，则基部1426应具有与腔室1423基本相同的形状以防止介质泄露。此处，基部1426具有与腔室1423互锁的通道以使其稳定并密封单元；然而，基部1426和腔室1423可以以任意永久或临时的方式接合，例如焊接、螺接、互锁或粘合。基部1426的一种可选特征为在朝向腔室1423内部空隙的表面上的圆锥形孔。该孔更易使介质流出腔室1423。

图15显示了可以与用于收集物品的方法一起使用的单元的剖视图。为了参照，该剖视图显示了从腔室1523内侧观察的出口1537。基部1426显示为直径稍稍大于腔室1523。筛板1515显示为由薄元件形成的网格形式；然而，筛板1515可以为具有孔的板状或允许介质和被收集的物品通过的任意其他结构。筛板1515的主要功能是防止筒（不可见）接触所述单元的底面，此处所示为基部1526，从而在筛板1515与基部1526之间存在空隙。该空隙允许收集的物品通过出口1537的排水更有效。筛板1515可以由金属材料或聚合材料构成，并且筛板1515应为非电抗性的、高抗拉强度的材料，该材料不吸收介质和/或收集物品。筛板1515可以以公知的任意方式永久地或暂时地连接于腔室1523，如紧固件、焊接、螺接、夹、互锁或粘合。可选地，筛板1515可以邻接从腔室1523内表面凸出的壁架（未示出）。可选地，筛板1515可以包括杆（未示出），该杆邻接于基部1526的表面。筛板1515可以为适合于腔室1523内、允许介质和被收集的物品流过并基本能防止筒（未示出）通过的任意形状和尺寸。

图16显示了可以与用于收集物品的方法一起使用的单元；显示了可以改善单元效率的附加/可选的装备。该单元包括腔室1623、导管1624和起泡器1627。筒1622设置在导管1624内。导管1624设置在腔室1623内，从而在导管1624外表面与腔室1623内表面之间形成间隙。起泡器1627插入导管1624和腔室1623之间。起泡器1627放出气泡1627a，并引发围绕导管的气泡流1627b，如箭头所表示的。与在无气泡存在时相比，气泡流1627b使介质中的更多的悬浮物品通过筒1622。可以以公知的方式向起泡器1627提供气体以制造气泡1627a，例如通过设置与入口1634、出口1637连通的管线，或者在腔室1623或基部1626设置新的开口。

导管1624的尺寸和形状应与腔室1623和/或筒1622的形状和尺寸基本相匹配；然而，在腔室1623和导管1624之间需要存在足够的空间，以使介质能够围绕导管流动。导管1624的直径和/或厚度可以为腔室1623的直径和/或厚度的10到99%。导管1624的直径和/或厚度可以为筒1622的直径和/或厚度的100%到1000%。如上所述，导管1624可以由与腔室1623相同或不同的材料制成。导管1624无需为抗压的；导管1624可以为非电抗的。导管1624可以利用邻接基部1626的杆（未示出）放置于腔室1623内，或者导管1624可以以与图16所示的腔室1623相同的方式插入基部1626，或者以公知的任意方式暂时地或永久地连接。可选地，导管1624可以具有与腔室1623邻接的支撑部（未示出）。该支撑部可以通过紧固件、挤压、插入、焊接、粘合、夹或利用摩擦暂时地或永久地贴在腔室1623上。

利用起泡器1627和导管1624的优点包括减小介质流动的能量需求、增加介质循环以增加收集以及添加化学物质例如藻类能用于光能自养的二氧化碳。起泡器1627和导管1624也可以防止悬浮物品收集到基部1626附近。起泡器1627可以较大地增加悬浮物品在单元内的停留时间，从而悬浮物品更有可能接触并收集至筒1622上。

图17显示了可以与用于收集物品的方法一起使用的单元的剖视图。为了参照，该剖视图显示了从腔室1723内侧观察的出口1737。起泡器1727显示为管，该管沿在腔室1723和基部1726交叉处形成的周长延伸，但起泡器1727无需沿整个周长延伸。起泡器1727插入导管1724和腔室1723之间。

图18显示了可以与用于收集物品的方法一起使用的单元。一种用于收集物品的材料，至少包括第一表面和纤维，并形成于筒1822内且设置在腔室1823内。入口1834和出口1837分别在腔室1823和基部1826处连接于单元。带有悬浮物品的介质能够流过入口1834进入腔室1823内。悬浮物品收集到筒1822，并且介质通过出口1837流出单元。

图18还示出了利用物品收集单元提取物品的方法。通过关闭入口阀1833可以使介质停止从入口1834处流入单元内。介质可以从出口1837连续流出所述单元。通过在压板1812上施加力进行物品提取；所述力通过连接件1813传递，以使活动板1814从第一位置1816运动到第二位置1817。如上所述，筒1822可以以其连接于单元和/或腔室1823的任意方式连接于活动板1814。这种连接使筒1822与活动板1814一起运动。活动板1814压缩筒1822；这种压缩使筒1822释放收集的物品。在一次提取循环中，筒1822可以被压缩多次。被收集的物品通过筛板1815排出腔室，并通过出口1837排出所述单元。被收集的物品可以被转移至容器（未示出）中储存。可以通过操作出口阀1836进行转移，因此安装另一个管（未示出），以当出口阀1836封堵流过出口管1835时用于流体流动。

在一种可选过程中，出口阀1836为关闭的，以使少量介质保持在腔室1823内并接近于介质层1897。被保持的介质可以用于清洗筒1822，并且与仅通过压缩移除相比可以移除更多的被收集物品。进一步地，如果介质缓慢排出，则松散地或微弱地收集到筒上的物品具有很高可能性被保持收集，而不是排出并返回介质中。也可以通过扭转压板1812使筒1822在第二位置1817时、到达第二位置1817期间或到达第二位置1817之前发生扭转；与仅通过压缩相比这种扭转可以移除更多的被收集物品。可以通过例如调节入口阀1833将介质增加到腔室1823，以清洗筒1822，从而可以进一步提高提取率。

如上所述，入口阀1833和出口阀1836可以为公知的任意形式的机构，以限制、调节或阻止介质流动，并且入口阀的打开、闭合的时机可以手动或自动操作，从而利用最小的人力活动操作所述单元。

图19显示利用物品收集单元提取物品的过程。如以上详细的描述，如先前的定义，单元1921连接于介质体1998以收集介质1995中的悬浮物品。图19显示了两个泵1938，但是在物品收集过程中也可以使用一个或多个泵。介质流入单元1921，该单元1921位于支腿1928上。悬浮物品收集至设置于单元1921内的筒（未示出）上。介质通过出口管1935流出所述单元并返回介质体1998中。在物品被收集后，可以关闭泵1938，并利用提取器1911提取被收集的物品。被收集的物品被转移至容器（未示出）进行储存。可选地，被收集的物品可以被转移至固液分离器进行后续脱水，所述固液分离器可以是例如美国俄亥俄州Marysville股份公司的Algaeventure Systems提供销售的SLS。

泵1938产生不同压力使介质通过入口管1932流出介质体1998。一般地，收集率与流动速率成比例；然而，当通过单元的流动由于高速湍流而使被收集的物品从筒（未示出）脱落时，收集率会降低。流动速率依赖于许多因素，包括单元1921和介质体1998的尺寸。如果介质为藻类生长系统，那么流动速率与藻类生长相匹配，从而以与藻类生长相同的速率从生长系统收获藻类，优选地，当藻类处于指数生长阶段时进行收集。

泵1938为过程中的可选组件，因为介质1995可以通过已经存在于介质体1998中的液流流过单元1921。例如，如果介质体1998为具有其自身流动的自然水体，由于潮流或潮汐，则所述流动可用于通过单元1921使介质循环。自然水体不仅包括悬浮物品，例如垃圾和大型水生生物；因此，例如，可以利用安装至入口的过滤器防止垃圾污染所述单元。可选地，引入臭氧、紫外线、电、错流过滤器或薄膜锅炉器可以减少有机体对被收集物品的污染。如果介质体1998为水道，则可以利用诱导循环使介质1995流过单元1921。在这种实施方式中，单元1921可以插入水道中，因此入口管1932和/或出口管1935不是必要的。介质通过入口直接进入单元，所述入口形如例如槽形或格栅形的孔。用户可以从介质体中拉出单元并进行后续提取。单元可以为封闭入口的装置，从而在提取前被收集的物品不会丢失；这种装置可以为移动至堵塞任意开口的例如滑块或覆盖物或盖。如果单元设置于介质体中，那单元可以具有运动机构，例如其可以穿行通过介质和被收集的物品。运动机构可以为通过介质驱动物体的公知的任意装置，例如轮子、履带或推进器。

在一种可选实施方式中，出口管1935可以以作为溢流管的方式连接于单元1921。这种构造意味着出口管和泵不是必要的。这也能简化提取过程。

如以上讨论的，提取器1911可以为用于从材料提取物品的公知的任意形式的机构，提取器1911可以人力、机动和/或电动操作。打开和关闭的时机可以人工或自动操作，以利用最小的人力活动完成单元的操作。

单元1921可以利用公知的任意装置安装以使单元1921从一个位置运输或运动至另一个位置；这种装置包括手柄、轮子、槽、沟及滚轮。单元1921可以从一个介质体1998移动至另一个介质体1998，因此藻类种植者可以具有用于多个生长系统的一个单元1921。可以平行地或连续地操作多个单元以使物品收集效率最大化。

停留期间的长度可以以多种方式确定。一种简单的方法是确定固定的时间，该时间可以考虑不同因素：泵的流量、筒的表面积、腔室的直径和悬浮物品浓度。如果悬浮物品具有与所述筒不同的颜色，并且颜色的强度和/或透明度随着不断收集而增加，则可以使用光学方法决定何时进行提取过程。例如，如果在特定浓度下特殊品种的藻类反射窄范围的电磁波，则当波长达到可用时利用光学传感器启动提取。在另一种实施例中，电磁波可以从表面反射出并被光学传感器采集；如果波的强度降至确定点，则提取过程可以开始。悬浮物品具有质量；筒的重量的改变可以用于确定筒何时准备好提取。在腔室上连接例如量筒的测量装置可以基于装置内的悬浮物品量提供可视的准备就绪的标识。被收集的物品能够改变介质或筒的电容和/或导电性；因此，可以利用电荷确定筒何时准备就绪。这些方法中任一个都可以为手动的，用户必须读数然后启动进程；也可以为自动的，所述单元响应传感器而反应以启动提取过程。所述单元中也可以发生其他的过程，例如从脂质中超声波分离固体和脂质增强。

实施例

一种材料样品为从由聚酯制成的短纤维材料切下的。该材料具有厚度为0.0254cm的第一表面。所述短纤维为多丝束，其单丝直径大约为0.0013cm，所述束的直径大约为0.076cm。束之间的间隔为0.013cm到0.3cm。所述材料折叠成双面材料，并沿着边缘缝合，从而形成的表面积为1.75m²和重量大约为840克。所述材料形成为38.1cm高并且半径为13.65cm的筒。该筒设置在内径为27.3cm的丙烯酸圆柱导管内，该导管壁厚为0.3175cm并且高度为38.1cm。该导管设置在内径为29.85cm的丙烯酸圆柱腔室内，该腔室壁厚为0.3175cm并且高度为38.1cm。起泡器插入导管和腔室之间。5.1cm厚的尼龙基部磨削（milled）为连接于腔室、导管和出口管，条状物固定并密封基部。不锈钢筛板通过螺纹在导管内部连接至基部。利用盖将柱塞型提取器安装于导管，分支出四个0.95cm入口管的入口连接至所述盖。所述柱塞连接于筒。腔室上安装有出口，从而介质溢流进入介质体。管连接至泵，该泵的流量设置为每小时19加仑。所述泵从具有体积为993公升的介质体中抽取介质，该介质具有每公升0.14克的藻类浓度。起泡器以2.3到7cfm的速率向腔室内发送空气。筒的停留时间为24小时，然后关闭所述泵和入口阀。介质缓慢地排出所述单元，直到仅剩几厘米后，关闭出口阀。出口管位于容器上，压下柱塞。利用振荡运动提取收集的物品，剩余的介质清洗筒，进一步使收集增加。被收集的物品通过出口、出口管和打开的出口阀从单元内排出。被收集的物品和剩余介质的混合物中，15公升具有的浓度为每公升8.65克。在收集之前，介质体的993公升水中具有139克藻类，所述单元通过泵利用3.9到5瓦能量以93%的收集率收集了129克藻类。

以上描述的本发明的具体实施方式具有许多优点，包括在无污染、无损地收集悬浮和/或分散在液体介质中的物品过程中，满足较低的初始、操作及下游成本。本发明具体实施方式并不需要包括本发明取得的超过现有技术的所有优点。

基于以上对本发明具体实施方式的展示和说明，本领域技术人员能够实现的是对所述的本发明做出多种变形和修改，但仍属于本发明的保护范围。因此，上述的许多元件是可以选择的或被提供相同效果的不同元件替代，并落入本发明的精神。因此，本发明仅以本发明的权利要求的范围限定。

Claims (18)

1.一种通过物品收集单元收集物品的方法，该方法包括以下步骤：

a）提供腔室，

b）提供用于收集物品的材料，其中该材料至少具有

i)第一表面，以及

ii)纤维，

c）将用于收集物品的所述材料形成为筒，

d）将所述筒设置于所述腔室内，

e）在所述单元上设置至少一个开口，

f）提供具有悬浮物品的介质，

g）通过至少一个开口将所述介质流引入所述单元。

2.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：将所述单元连接至生长系统。

3.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：在所述单元上连接至少一个管。

4.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：在所述单元上连接至少一个阀。

5.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：在所述单元上连接基部。

6.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：在所述单元上连接筛板。

7.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：

a）提供提取器，以及

b）将所述提取器连接至所述单元。

8.根据权利要求1所述的收集物品的方法，还包括步骤：

a）提供导管，以及

b）将所述导管插入所述腔室和所述材料之间。

9.根据权利要求8所述的收集物品的方法，还包括步骤：

a）在所述腔室和所述导管之间插入起泡器，以及

b）通过所述起泡器发出气流。

10.一种具有物品收集单元的用于收集物品的系统，该系统包括：

a）腔室，

b）用于收集物品的材料，其中该材料至少具有

i)第一表面，以及

ii)纤维，

c）筒，

d）至少一个开口，

e）具有悬浮物品的介质。

11.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，还包括以下特征中的至少一者：

a）所述材料为选自包括聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、乙烯基、人造纤维、棉花、大麻、羊毛、丝、聚烯烃、丙烯酸、尼龙、亚麻、黄麻、玻璃、凤梨麻、椰子壳纤维、秸秆、竹子、丝绒、毛毡、莱赛尔纤维、聚亚安酯（polyurethane）、石蜡（olefin）、聚乳酸和碳纤维的组中的至少一者；

b）所述纤维为选自包括短纤维和环状纤维的组中的至少一者；

c）所述材料还包括选自包括第二表面、增强纤维和表面加固件的组中的至少一者；

d）所述介质为选自包括淡水、微咸水、盐水、海水、咸水、商业废水、生活废水、农业废水、生长系统水的组中的至少一者。

12.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，其中，所述物品为选自包括藻类、油、细菌、淤泥、沙子、乙烷、己醇、硝酸盐、磷酸盐、苯、铅、汞、镉、铁、铝及砷的组中的至少一者。

13.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，还包括生长系统。

14.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，所述开口为选自包括入口和出口的组中的至少一者。

15.根据权利要求14所述的用于收集物品的系统，所述单元还包括选自包括连接至所述单元的入口管和出口管的组中的至少一者。

16.根据权利要求14所述的用于收集物品的系统，所述单元还包括选自包括连接至所述单元的入口阀和出口阀的组中的至少一者。

17.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，还包括提取器，其中，该提取器为选自包括柱塞、活塞、筛板、孔、皮滚筒、嵌套轧辊、漏斗、真空装置、刮刀、电荷发生器、气刀、旋转器、超声发生器、振动器、人手、加热器、蒸汽机和低容量高压喷雾器的组中的至少一者。

18.根据权利要求10所述的用于收集物品的系统，还包括以下的至少一者：

a）基部；

b）筛板；

c）导管；以及，

d）起泡器。

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