[發明專利]基于磁性超疏水多孔海綿的水面浮油連續吸附裝置與方法

有效

• 申請號: 202110778208.6
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113526605B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 陳發澤;夏磊;蔡澤鑫;朝家齊;田延嶺;張大衛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種實現水面浮油連續吸附方法的裝置，該裝置包括真空泵、密閉容器、用于盛裝油水混合物的容器和超疏水海綿?吸管組件；超疏水海綿?吸管組件包括一根吸管、一環形的磁鐵和一塊磁性超疏水超親油多孔海綿，吸管的一端插入至磁鐵的環內并固定，磁性超疏水超親油多孔海綿吸附在磁鐵上，超疏水海綿?吸管組件位于盛裝油水混合物的容器內；吸管的另一端插入至的密閉容器內，密閉容器通過一連接管與真空泵相連。本發明利用真空泵使超疏水海綿?吸管組件的與密閉容器連接的吸管的一端產生負壓，讓海綿的孔隙中吸附的油被吸管抽吸并收集至密閉容器中，從而實現水面浮油的連續清理和收集。本發明方法可以實現水面浮油的連續、可靠和穩定分離。

技術領域

本發明屬于油水分離技術領域，具體涉及一種基于磁性超疏水多孔海綿的水面浮油連續吸附裝置與分離方法。

背景技術

頻繁的石油泄漏(如2010年墨西哥灣的Deepwater Horizon號和2020年毛里求斯的Wakashio號散貨船的石油泄漏)和工業廢水排放在全世界范圍內極大地引起了環境問題并威脅到人類健康，從而導致了對含油廢水修復的迫切需求。

目前，已開發出許多處理油水混合物的方法，如就地燃燒、微生物降解、物理過濾和吸附等。物理過濾和吸附在分離和回收不相溶的油水混合物方面具有良好的前景和優勢。特別是隨著仿生超浸潤系統的快速發展，人們設計了許多具有超疏水/超親油的功能表面，并將其用于高效的過濾式或吸附式油水分離。如公開號為CN111362351A的中國專利文獻中公開了一種基于疏水-親油不銹鋼網的油水混合物過濾式分離裝置與方法。這些具有超浸潤性的二維網或多孔膜具有高分離效率和高通量的特點，使它們被廣泛用于各種油水混合物的重力驅動分離，特別適用于可預先收集的含油廢水。相比之下，對于難以預先收集的油水混合物(如大面積海上石油泄漏)，基于超浸潤三維多孔海綿的選擇性吸附去除則更為可取。如公布號為CN108926874A的中國專利文獻中公開了一種采用超疏水超親油海綿吸附分離油水混合物的方法，表現出良好的選擇性和高吸附率(即被吸附的油和吸附材料的質量比)。將三維超疏水海綿和吸管連接，利用真空泵抽吸技術，可實現水面浮油的連續吸附和收集(如公布號為CN103276707A的中國專利文獻中披露的技術方案)。現有方法一般采用將吸管插入超疏水海綿內或將超疏水海綿塞入吸管內兩類方法實現三維超疏水海綿和吸管的組裝。雖然真空泵輔助連續浮油吸附有望擴展超疏水海綿在大面積水面浮油清理和回收中的應用，但現有的超疏水海綿-吸管組裝方法存在如下缺點：海綿和吸管的尺寸受限，海綿和吸管之間僅靠摩擦力實現夾緊和固定，海綿-吸管的組裝難以自動化。上述不足極大地限制了油去除效率的提高、油吸附裝置的可靠性和浮油吸附的自動化發展，阻礙了其在實際水面浮油清理中的應用。因此，迫切需要開發另一種能夠有效解決上述不足的水面浮油吸附裝置和方法。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提出一種基于磁性超疏水多孔海綿的水面浮油連續吸附裝置與方法，實現水面浮油的連續、可靠和穩定分離。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種基于磁性超疏水多孔海綿的水面浮油連續吸附方法，具體過程如下：

步驟一、制備超疏水海綿-吸管組件：準備一吸管和一塊磁性超疏水超親油多孔海綿，將所述吸管的一端插入一環形的磁鐵的環內并固定，然后利用磁鐵的磁力吸住所述的磁性超疏水超親油多孔海綿，從而形成了超疏水海綿-吸管組件；

步驟二、連續清理和收集水面浮油：將所述吸管的另一端插入接有真空泵的密閉容器中；將超疏水海綿-吸管組件置于盛有油水混合物的容器中，且所述超疏水海綿-吸管部件的磁性超疏水超親油多孔海綿可以完全被油水混合物的油淹沒或一部分與空氣接觸另一部分與油接觸，且同時不能完全被水淹沒但可一部分與水接觸另一部分與油接觸；打開真空泵，與密閉容器連接的吸管的一端產生負壓，所述磁性超疏水超親油多孔海綿的孔隙中吸附的油被所述吸管抽吸并收集至所述密閉容器中，從而實現水面浮油的連續清理和收集。