CN108043069A - 一种基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，所述连续油水分离装置，包括多孔定向输油材料、集油腔、配重块、吸油管道和带有疏水口的顶盖。它的特征在于，多孔定向输油材料制作成圆筒状，下方接集油腔、集油腔底部收缩成圆锥状并衔接配重块，以调节油水分离装置处于油水界面处，油可以通过多孔定向输油材料进入集油腔内，并通过吸油管和泵连接，输送到储罐；多孔定向输油材料上端覆盖顶盖，避免在操作中受风浪影响使水进入集油腔，顶盖疏水开口保持集油腔内外压力相等。同时可以根据油品不同更换不同的多孔定向输油材料，并根据油层厚度调节装置的尺寸大小。针对现在越发频繁的海洋溢油和工业废油泄漏，本设计思路缜密，灵活多变，油水分离效率高，对解决上述问题带来的环境污染和资源浪费具有积极的意义。
Description
技术领域：
本发明涉及一种基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，属于环境保护及治理技术领域，尤其适用于海上溢油处理和工业含油废水的处理。
技术背景：
随着经济加速发展，对能源的需要越来越大，在石油运输、加工、使用过程中发生的溢油事件以及形成的工业含油废水也呈现增多的趋势。因此，如何对水面溢油进行回收处理以及对含油废水进行分离处理是一个重要的技术问题。传统的技术包括燃烧法、生物降解法、化学分散法、以及机械分离法等，仍然在发挥作用，但是这些方法的局限性越来越明显，亟待发展更加高效环保的新技术。近年来，基于高效吸油材料的治理技术受到广泛的重视。例如，改性聚氨酯海绵及保留了良好的弹性有具有亲油疏水的特性，同时具有很高的吸收倍率和吸油容量，被认为是良好的吸油材料。中国专利CN102906145B、CN103342827A、CN103131041B，欧洲专利EP10164188.4，文献Polym.Chem.2014,5,5942，ACSAppl.Mater.Interfaces.2013,5,10018，Ind.Eng.Chem.Res.2014,53,20139，Adv.Funct.Mater.2013,23,2881，Marine Pollution Bulletin 2014,84,263等对表面疏水改性的聚氨酯海绵进行了公开和报道。基于静电纺丝技术制备的非极性高分子纤维，如PS纤维、PP纤维等，直径在微米和亚微米尺度，具有很高的比表面积和孔隙率，吸油容量达到150g/g以上，也是很有应用前景的吸油材料。某些多孔碳材料如石墨烯气溶胶、碳纤维或碳纳米管形成的海绵结构等，均具有很高的吸油容量和良好的回弹性，在新型吸油材料中引起广泛的关注。
上述新型吸油材料均具有优异的吸油性能，有望用于水面溢油的回收处理和含油废水的分离处理。但是具体的实施方法仍然存在一定的技术难题。目前的实施方法是将吸油材料置于油水混合物中，待吸油达到饱和后取出，通过机械挤压或者离心力作用回收所吸收的油并实现吸油材料的再生，然后进入下一轮操作，如此循环使用。采用这种间歇式操作进行油水分离，工序多，生产效率低。有必要发明新的油水分离装置以实现原位连续分离，直接从油水混合物中连续回收油品。为了实现上述目标，本发明提出一种新型的连续油水分离装置，以多孔定向输油材料为分离介质，水被排斥在外，油在毛细管作用力的驱动下，透过多孔定向输油材料进入装置内部，然后在重力作用下聚集在多孔定向输油材料下面的集油腔里，集油腔内设吸油管，在油泵的驱动下把油连续输送到储油罐，装置顶部设有顶盖，将内部空腔与外环境隔开，顶盖上设有疏水开口，保持内外压力平衡，避免内部空腔形成负压，防止水在负压的驱动下穿透多孔定向输油材料进入装置内部。装置底部设有配重块，调节配重块的质量可以使装置直立悬浮在水中，并且使得多孔定向输油材料位于油水界面处。上述装置可以高效地实现原位连续油水分离。
发明内容：
本发明所述的一种基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置包括以下内容：
将多孔定向输油材料制作成圆筒状，安装在圆筒状的集油腔上面，集油腔下部收缩成圆锥状，集油腔内安装吸油管，吸油管一端开口于圆锥状空腔内，另一端与油泵相连，多孔定向输油材料上部安装顶盖，顶盖上设有疏水开口，集油腔底部连接配重块。使用时，调节配重块的质量，使装置竖直悬浮在水中，并使多孔定向输油材料位于油水界面处。由于多孔定向输油材料排斥水，而油则在毛细管作用力的驱动下透过多孔定向输油材料进入装置内部，然后在重力的作用下聚集到集油腔内。启动油泵，集油腔内的油被连续输送到储油罐。顶盖的作用是将装置内部腔体与外部环境隔开，防止水随波浪进入装置。顶盖上的疏水开口保持内外气压平衡，避免内部空腔形成负压，防止水在负压的驱动下穿透多孔定向输油材料进入装置内部。
该装置适用性广泛、条件温和、工艺简单，易于大规模应用，可用于海上溢油事故处理，油田废水处理，工业含有废水处理等多种用途，具有良好的推广应用前景。
附图说明：
附图1是基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置的剖面示意图。图中(1)为多孔定向输油材料，(2)为集油腔，(3)为配重块，(4)为吸油管，(5)为疏水开口，(6)为顶盖，(7)表示水层，(8)表示油层。
具体实施方法：
为使本发明的内容更加明显易懂，现结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
将多孔定向输油材料(1)制作成圆筒状，安装在集油腔(2)上部。多孔定向输油材料的类型可以根据油品来选择。油层稀薄，油品粘度低的情况可以选择孔径较小，径向厚度较大，轴向高度较小的多孔定向输油材料；油层较厚，油品粘度较大的情况可以选择孔径较大，径向厚度较小，轴向高度较大的多孔定向输油材料。集油腔(2)主体呈圆筒状，底端收缩成圆锥状。然后将带有疏水开口(5)的顶盖(6)安装在多孔定向输油材料(1)上部，使装置内部空腔与外界隔开，避免水面的波浪涌入装置。吸油管(4)从顶盖中心进入装置，一端开口于集油腔(2)低端的圆锥状空腔内，另一端连接油泵。选择适当重量的配重块(3)，连接在集油腔(2)的底部。将装置放入含油水体中，在重力和浮力的共同作用下，装置会竖直悬浮在水中，附图中(7)表示水层，(8)表示油层。改变配重块的重量可以调整装置在垂直高度方向上的位置，使多孔定向输油材料位于油水界面处。此时，由于多孔定向输油材料的亲油疏水特性，油在毛细管作用力的驱动下穿过多孔定向输油材料进入装置，水则被排斥在外。进入装置内部的油在重力作用下自动汇集在集油腔内，通过吸油管和油泵被连续输送到储油罐。当集油腔内液位发生变化时，空气可以通过顶盖上的疏水开口进出装置，维持装置内外气压平衡，避免形成负压，防止水在负压的作用下穿透多孔定向输油材料进入装置。
Claims (9)
1.一种基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于，多孔定向输油材料(1)安装在集油腔(2)上面，配重块(3)安装在集油腔下面，通过调节配重块使多孔定向输油材料位于油水界面处，油可以通过多孔定向输油材料进入装置内，积累在集油腔内，吸油管(4)安装在集油腔内，通过和泵连接可以连续把油输送到储罐，带有疏水开口(5)的顶盖(6)安装在多孔定向输油材料上面，保持内外气压平衡。
2.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：所用的多孔定向输油材料为泡沫金属、泡沫塑料、聚氨酯海绵、静电纺丝聚苯乙烯纤维棉、静电纺丝聚丙烯纤维棉中的一种通过表面改性获得。
3.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：所用的多孔定向输油材料具有大小孔的贯通锥孔结构，锥孔长度为1～5毫米，锥度为0.1～0.5，大孔直径为250～1000微米，锥孔内表面具有疏水亲油特性。
4.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：所用的多孔定向输油材料可以促使油从锥孔的大孔流向小孔而实现定向通过，水则被排斥在外。
5.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：集油腔为圆筒形，底部收缩成圆锥状。
6.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：配重块连接于集油腔底部，位于腔体外面，使装置竖直悬浮在水中，并且调节装置的垂直位置，使多孔定向输油材料的处于油水界面处。
7.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：吸油管一端开口与集油腔锥体内，另一端和油泵连接。
8.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：顶盖位于装置顶部，防止水随涌浪进入集油腔。
9.如权利要求1所述的基于多孔定向输油材料的连续油水分离装置，其特征在于：顶盖上设置开口，以多孔疏水材料填充，以保持装置内外气压平衡。
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| CN109663386A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-23 | 北京航空航天大学 | 一种电场驱动微结构锥体表面液体可控输运的方法 |
| CN112176966A (zh) * | 2019-07-02 | 2021-01-05 | 上海特瑞思材料科技有限公司 | 用于回收水上浮油的设备和方法 |
| CN114405066A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-29 | 北京航空航天大学 | 用于油水分离的带有八字亲水图案的tuss装置及其方法 |
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