[發明專利]一種自動分離水油混合液滴的裝置及其分離方法

有效

• 申請號: 201711078154.2
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107803228B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王偉強;樸禹滈
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01D17/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種自動分離水油混合液滴的裝置及其分離方法，利用水油液滴潤濕性質不同，通過雙基板與單基板數字微流控芯片相結合的設計，采用電場驅動方法，通過驅動裝置中與控制器相連接的電極序列實現水油混合液滴的自動分離。本發明的優點在于結構簡單，能夠快速、高效地自動分離微升、納升級水油混合液滴。分離過程中無需添加化學試劑，沒有附加污染。適用于多種水基液滴和多種油滴的分離，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于數字微流控技術領域，具體涉及一種自動分離水油混合液滴的裝置及其分離方法。

背景技術

含油廢水的處理一直是環保行業關注的問題，在實踐中，常常采用添加化學劑的方法，但化學試劑適用面窄，成本高，同時也會給分離后排放液的處理帶來新的困難，從而增加了治理有關環境污染問題的難度。采用物理方法，則可以有效地改進和避免這些不足之處。

目前處理含油廢水采用的物理方法有重力沉降、離心分離、凝聚法、電分離等，這些方法有些存在用時長、能耗高、費用高的問題，許多情況下需要多種方法組合處理才能達到理想的效果。雖然目前市面上有一些水油分離的裝置，但是這些設備通常體積龐大、結構復雜、制作成本高，并且分離的效率有待提高。

數字微流控技術是一種以獨立液滴為操控單元的流體控制技術。在片上實驗室（Lab-on-a-Chip）的應用中，芯片上的液滴被用作功能性的媒介并實現多種流體操控，包括液滴的運輸、分裂、合并和配發等。數字微流控芯片利用電潤濕機理實現液滴的片上驅動，常用的數字微流控芯片具有平行雙基板結構，液滴置于上下基板之間形成類似三明治的結構。此外還有單基板結構，驅動液滴的機理與平行雙基板結構類似。單基板結構的高電平與接地電極都在同一個基板上。但是數字微流控芯片中的單、雙基板結構都不能單獨分離水油混合液滴。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動分離水油混合液滴的裝置及其分離方法，可以自動實現多種水基液滴和多種油滴的分離。

本發明目的的技術解決方案為：一種自動分離水油混合液滴的裝置，包括第一疏水層、導電層、上基板、介電層、下基板、控制器、第二疏水層、若干個第一方形電極和若干個第二方形電極，上基板寬度與下基板相同，上基板長度小于下基板的長度，上基板平行設置在下基板上方形成微流通道，若干個第一方形電極依次間隔設置在上基板正下方的下基板頂面，若干個第二方形電極平均分為兩排，依次間隔設置在下基板頂面，且其上方無上基板；上基板底面設有導電層，介電層設置在下基板、若干個第一方形電極和若干個第二方形電極上，第一疏水層包裹導電層和上基板，介電層頂面設有第二疏水層，若干個第一方形電極和若干個第二方形電極分別與控制器相連。

一種自動分離水油混合液滴的裝置的分離方法，方法步驟如下：

步驟1、通過控制器控制第二方形電極的通斷電，將水油混合液滴由下基板的一端驅動至上基板邊緣的刀切面部分；

步驟2、當水油混合液滴被驅動到上基板邊緣的刀切面部分時，油滴會自動進入由上基板、下基板和墊片構成的微流通道中，水滴則留在微流通道外側；

步驟3、通過控制器控制第一方形電極的通斷電，將油滴驅動至油滴收集點進行回收或后續處理，同時通過控制器控制第二方形電極的通斷電，將水滴驅動至水滴收集點進行回收或后續處理。

本發明與現有技術相比，其顯著有點在于：

（1）可以實現微升、納升級微小水油混合液滴的分離，大大提高了分離純凈度。

（2）裝置結構簡單，只有上、下兩個基板和起到支撐作用的墊片，制作工藝簡便。

（3）利用控制器的設置，可以自動實現水油液滴的分離，大大提高分離效率。

（4）無需添加化學試劑，沒有附加污染。適用于多種水基和多種油的分離，適用范圍廣。

附圖說明