CN107829417B - 一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用 - Google Patents

一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用，特点是包括沿长度方向对称设置的活性剂释放板和污染物拦截板，活性剂释放板的内部装有生物表面活性剂，活性剂释放板的内侧设置有释放微孔及第一气压表；污染物拦截板的内部装有油，污染物拦截板的内侧设置有吸附微孔、第二气压表以及固体污染物打捞网，其污水清理方法为生物表面活性剂分散在水面产生表面张力梯度，驱动水面上的污染物向收集区域移动，在弯液面吸附的协同作用下，将污染物集中在拦截收集装置上并将液体污染物与固体污染物分类收集起来，达到去除水面污染物的作用，优点是具有清洁效率高、结构简单、能耗少、就地污染物固液分离、制造方便及轻便可靠。

Description

一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用
技术领域
本发明涉及环境治理领域，尤其是涉及一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用。
背景技术
随着社会现代工业的高速发展，人们对自然资源的开采力度逐年增加，随之增加的是人们对于自然环境的日益破坏。其中尤为严重的是水污染问题，为了降低处理成本，大量的固体生活垃圾直接倾倒在江河湖海中，形成了严重的固体污染。同时，在石油的开采运输中，常会出现严重漏油事件，漂浮的石油对生态系统造成了不可扭转的破坏，例如美国墨西哥湾漏油事件，造成大量鸟类死亡，污染漫长海岸线，其造成的破坏需要几十年的时间来修复。为此，国家正在推进生态文明的建设，在这种情况下，就需要一种能够高效清理水面污染物的装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有清洁效率高、结构简单、能耗少、就地污染物固液分离、制造方便及轻便可靠的利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用表面张力清理水面污染物的装置，包括沿长度方向对称设置的活性剂释放板和污染物拦截板，所述的活性剂释放板的内部装有生物表面活性剂，所述的活性剂释放板的内侧设置有若干个用于释放所述的生物表面活性剂的释放微孔及感应压力的第一气压表；所述的污染物拦截板的内部装有油，所述的污染物拦截板的内侧设置有若干个用于吸附污染物的吸附微孔、感应压力的第二气压表以及用于将固体污染物打捞起来的固体污染物打捞网。
所述的活性剂释放板与所述的污染物拦截板之间通过连接管连通，所述的连接管上设置有排气泵和排气管，所述的连接管上且位于所述的排气泵与所述的活性剂释放板之间设置有第一开关阀门，所述的排气管上设置有第二开关阀门。
所述的活性剂释放板上设置有吸气泵，所述的污染物拦截板上设置有排气泵。
所述的活性剂释放板的内侧表面疏水，所述的污染物拦截板的内侧表面亲水。
所述的释放微孔等间距排布在所述的活性剂释放板的内侧，所述的吸附微孔等间距排布的所述的污染物拦截板的内侧。
所述的释放微孔与所述的吸附微孔的直径均为0.01 mm，所述的吸附微孔的表面涂有疏水涂层。保证其具有超疏水性。
所述的固体污染物打捞网的网孔直径为10 mm，所述的固体污染物打捞网呈L型且沿所述的污染物拦截板垂直或水平移动，所述的固体污染物打捞网的高度为所述的污染物拦截板高度的1/8-1/6。
利用上述装置清理水面污染物的方法，具体步骤包括：
（1）将空气泵入活性剂释放板直至第一气压表显示达到1.1个大气压时停止泵入空气，将污染物拦截板内空气抽出直至第二气压表显示达到0.9个大气压时停止抽出空气；
（2）活性剂释放板在内外压差作用下，将其内部的生物表面活性剂通过释放微孔向外释放，释放微孔控制生物表面活性剂以扩散形式向外释放，进入水中后吸附在水面上，形成具有一定张力梯度的表面，驱动水面上的污染物向污染物拦截板移动；
（3）在活性剂释放板内侧表面疏水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有排除作用的下弯液面；在污染物拦截板内侧表面亲水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有吸附作用的上弯液面，使污染物远离活性剂释放板并聚集在污染物拦截板内侧；
（4）将油装入污染物拦截板内，在污染物拦截板内外压差下，疏水性吸附微孔达到通油阻水的效果，将污染物中的油相污染物吸附进污染物拦截板内，最后用固体污染物打捞网将聚集在污染物拦截板上的固体污染物打捞起来集中回收，达到清理水面污染物的目的。
步骤（1）具体为：将第一开关阀门打开，第二开关阀门关闭，通过排气泵与连接管，将污染物拦截板内的空气抽出泵入活性剂释放板内，当第一气压表显示达到1.1个大气压时，将第二开关阀门打开第，第一开关阀门关闭，直到污染物拦截板上的第二气压表显示达到0.9个大气压时，将排气泵和第二开关阀门关闭。
步骤（1）具体为：将吸气泵打开，排气泵关闭，将空气泵入活性剂释放板直至第一气压表显示达到1.1个大气压时，将吸气泵关闭，排气泵打开，将污染物拦截板内空气抽出直至第二气压表显示达到0.9个大气压时，将排气泵关闭。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用，该装置基于生物表面活性剂可在水面产生表面张力梯度，在这一界面张力差的作用下，驱动水面上的污染物向收集区域移动，在弯液面吸附的协同作用下，将污染物集中在拦截收集装置上并将液体污染物与固体污染物分类收集起来，达到去除水面污染物的作用。优点如下，
（1）本发明的清理水面污染物的装置主要利用表面活性剂产生的水面张力梯度作为污染物清理的驱动力，所需能耗少，运行成本低；
（2）本发明的清理水面污染物的装置结构简单，且具有生产成本低，维护费用低的特点；
（3）本发明的清理水面污染物的装置可实现就地实时地对污染物进行液固分离，有利于污染物的回收再利用；采用的生物表面活性剂可在自然环境下快速降解，不会对环境造成二次污染。
综上所述，本发明利用表面张力清理水面污染物的装置及其应用为独特的创新设计，从某种意义上脱离了传统的水面污染清理结构，较之于现有的多数设计的清理装置，其具有清洁效率高、结构简单、能耗少、就地污染物固液分离、制造方便及轻便可靠等诸多特点，具有更加广泛的应用空间。
附图说明
图1为实施例1利用表面张力清理水面污染物的装置的结构示意图一；
图2为本发明利用表面张力清理水面污染物的装置清理机理示意图；
图3为实施例1利用表面张力清理水面污染物的装置的结构示意图一；
图中各序号所对应的标注名称如下：
活性剂释放板–1，生物表面活性剂–11，释放微孔–12，第一气压表–13，污染物拦截板–2，油–21，吸附微孔–22，第二气压表–23，固体污染物打捞网–24，连接管–3，第一开关阀门–31，排气泵–4，排气管–5，第二开关阀门–51，弯液面–6，吸气泵-7。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种利用表面张力清理水面污染物的装置，如图1所示，包括沿长度方向对称设置的活性剂释放板1和污染物拦截板2，活性剂释放板1的内部装有生物表面活性剂11，活性剂释放板1的内侧设置有若干个用于释放生物表面活性剂11的释放微孔12及感应压力的第一气压表13；污染物拦截板2的内部装有油21，污染物拦截板2的内侧设置有若干个用于吸附污染物的吸附微孔22、感应压力的第二气压表23以及用于将固体污染物打捞起来的固体污染物打捞网24。
在此具体实施例中，如图1所示，活性剂释放板1与污染物拦截板2之间通过连接管3连通，连接管3上设置有排气泵4和排气管5，连接管3上且位于排气泵4与活性剂释放板1之间设置有第一开关阀门31，排气管5上设置有第二开关阀门51。活性剂释放板1的内侧表面疏水，污染物拦截板2的内侧表面亲水。释放微孔12等间距排布在活性剂释放板1的内侧，吸附微孔22等间距排布的污染物拦截板2的内侧。释放微孔12与吸附微孔22的直径均为0.01mm，吸附微孔22的表面涂有疏水涂层。固体污染物打捞网24的网孔直径为10 mm，固体污染物打捞网24呈L型且沿污染物拦截板2垂直或移动，固体污染物打捞网24的高度为污染物拦截板2高度的1/8-1/6。
利用上述装置清理水面污染物的方法，作用机理如图2所示，具体步骤包括：
（1）将空气泵入活性剂释放板1直至第一气压表13显示达到1.1个大气压时停止泵入空气，将污染物拦截板2内空气抽出直至第二气压表23显示达到0.9个大气压时停止抽出空气；
（2）活性剂释放板1在内外压差作用下，将其内部的生物表面活性剂11通过释放微孔12向外释放，释放微孔12控制生物表面活性剂11以扩散形式向外释放，进入水中后吸附在水面上，形成具有一定张力梯度的表面，驱动水面上的污染物向污染物拦截板2移动；
（3）在活性剂释放板1内侧表面疏水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有排除作用的下弯液面6；在污染物拦截板2内侧表面亲水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有吸附作用的上弯液面6，使污染物远离活性剂释放板1并聚集在污染物拦截板2内侧；
（4）将油21装入污染物拦截板2内，在污染物拦截板2内外压差下，疏水性吸附微孔22达到通油21阻水的效果，将污染物中的油21相污染物吸附进污染物拦截板2内，最后用固体污染物打捞网24将聚集在污染物拦截板2上的固体污染物打捞起来集中回收，达到清理水面污染物的目的。
其中步骤（1）具体为：将第一开关阀门31打开，第二开关阀门51关闭，通过排气泵4与连接管3，将污染物拦截板2内的空气抽出泵入活性剂释放板1内，当第一气压表13显示达到1.1个大气压时，将第二开关阀门51打开第，第一开关阀门31关闭，直到污染物拦截板2上的第二气压表23显示达到0.9个大气压时，将排气泵4和第二开关阀门51关闭。
实施例2
同上述实施例1，如图3所示，其区别在于：活性剂释放板1与污染物拦截板2相互独立，活性剂释放板1上设置有吸气泵7，污染物拦截板2上设置有排气泵4。
相应的清理污染物过程中步骤（1）具体为：将吸气泵7打开，排气泵4关闭，将空气泵入活性剂释放板1直至第一气压表13显示达到1.1个大气压时，将吸气泵7关闭，排气泵4打开，将污染物拦截板2内空气抽出直至第二气压表23显示达到0.9个大气压时，将排气泵4关闭。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种利用表面张力清理水面污染物的装置，其特征在于：包括沿长度方向对称设置的活性剂释放板和污染物拦截板，所述的活性剂释放板的内部装有生物表面活性剂，所述的活性剂释放板的内侧设置有若干个用于释放所述的生物表面活性剂的释放微孔及感应压力的第一气压表；所述的污染物拦截板的内部装有油，所述的污染物拦截板的内侧设置有若干个用于吸附污染物的吸附微孔、感应压力的第二气压表以及用于将固体污染物打捞起来的固体污染物打捞网，所述的活性剂释放板与所述的污染物拦截板之间通过连接管连通，所述的连接管上设置有排气泵和排气管，所述的连接管上且位于所述的排气泵与所述的活性剂释放板之间设置有第一开关阀门，所述的排气管上设置有第二开关阀门，所述的活性剂释放板上设置有吸气泵，所述的污染物拦截板上设置有排气泵。
2.根据权利要求1所述的一种利用表面张力清理水面污染物的装置，其特征在于：所述的活性剂释放板的内侧表面疏水，所述的污染物拦截板的内侧表面亲水。
3.根据权利要求2所述的一种利用表面张力清理水面污染物的装置，其特征在于：所述的释放微孔等间距排布在所述的活性剂释放板的内侧，所述的吸附微孔等间距排布的所述的污染物拦截板的内侧。
4.根据权利要求3所述的一种利用表面张力清理水面污染物的装置，其特征在于：所述的释放微孔与所述的吸附微孔的直径均为0.01mm，所述的吸附微孔的表面涂有疏水涂层。
5.根据权利要求3所述的一种利用表面张力清理水面污染物的装置，其特征在于：所述的固体污染物打捞网的网孔直径为10mm，所述的固体污染物打捞网呈L型且沿所述的污染物拦截板垂直或水平移动，所述的固体污染物打捞网的高度为所述的污染物拦截板高度的1/8-1/6。
6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的装置清理水面污染物的方法，其特征在于具体步骤包括：
(1)将空气泵入活性剂释放板直至第一气压表显示达到1.1个大气压时停止泵入空气，将污染物拦截板内空气抽出直至第二气压表显示达到0.9个大气压时停止抽出空气；
(2)活性剂释放板在内外压差作用下，将其内部的生物表面活性剂通过释放微孔向外释放，释放微孔控制生物表面活性剂以扩散形式向外释放，进入水中后吸附在水面上，形成具有一定张力梯度的表面，驱动水面上的污染物向污染物拦截板移动；
(3)在活性剂释放板内侧表面疏水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有排除作用的下弯液面；在污染物拦截板内侧表面亲水性作用下，水面在其附近形成对污染物具有吸附作用的上弯液面，使污染物远离活性剂释放板并聚集在污染物拦截板内侧；
(4)将油装入污染物拦截板内，在污染物拦截板内外压差下，疏水性吸附微孔达到通油阻水的效果，将污染物中的油相污染物吸附进污染物拦截板内，最后用固体污染物打捞网将聚集在污染物拦截板上的固体污染物打捞起来集中回收，达到清理水面污染物的目的。
7.根据权利要求6所述的利用表面张力清理水面污染物的方法，其特征在于步骤(1)具体为：将第一开关阀门打开，第二开关阀门关闭，通过排气泵与连接管，将污染物拦截板内的空气抽出泵入活性剂释放板内，当第一气压表显示达到1.1个大气压时，将第二开关阀门打开第，第一开关阀门关闭，直到污染物拦截板上的第二气压表显示达到0.9个大气压时，将排气泵和第二开关阀门关闭。
8.根据权利要求6所述的利用表面张力清理水面污染物的方法，其特征在于步骤(1)具体为：将吸气泵打开，排气泵关闭，将空气泵入活性剂释放板直至第一气压表显示达到1.1个大气压时，将吸气泵关闭，排气泵打开，将污染物拦截板内空气抽出直至第二气压表显示达到0.9个大气压时，将排气泵关闭。
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