基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现水面浮油连续吸附方法的装置，该装置包括真空泵、密闭容器、用于盛装油水混合物的容器和超疏水海绵

【技术实现步骤摘要】
基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附装置与方法


[0001]本专利技术属于油水分离
，具体涉及一种基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附装置与分离方法。

技术介绍

[0002]频繁的石油泄漏(如2010年墨西哥湾的"Deepwater Horizon"号和2020年毛里求斯的"Wakashio"号散货船的石油泄漏)和工业废水排放在全世界范围内极大地引起了环境问题并威胁到人类健康，从而导致了对含油废水修复的迫切需求。
[0003]目前，已开发出许多处理油水混合物的方法，如就地燃烧、微生物降解、物理过滤和吸附等。物理过滤和吸附在分离和回收不相溶的油水混合物方面具有良好的前景和优势。特别是随着仿生超浸润系统的快速发展，人们设计了许多具有超疏水/超亲油的功能表面，并将其用于高效的过滤式或吸附式油水分离。如公开号为CN111362351A的中国专利文献中公开了一种基于疏水
‑
亲油不锈钢网的油水混合物过滤式分离装置与方法。这些具有超浸润性的二维网或多孔膜具有高分离效率和高通量的特点，使它们被广泛用于各种油水混合物的重力驱动分离，特别适用于可预先收集的含油废水。相比之下，对于难以预先收集的油水混合物(如大面积海上石油泄漏)，基于超浸润三维多孔海绵的选择性吸附去除则更为可取。如公布号为CN108926874A的中国专利文献中公开了一种采用超疏水超亲油海绵吸附分离油水混合物的方法，表现出良好的选择性和高吸附率(即被吸附的油和吸附材料的质量比)。将三维超疏水海绵和吸管连接，利用真空泵抽吸技术，可实现水面浮油的连续吸附和收集(如公布号为CN103276707A的中国专利文献中披露的技术方案)。现有方法一般采用将吸管插入超疏水海绵内或将超疏水海绵塞入吸管内两类方法实现三维超疏水海绵和吸管的组装。虽然真空泵辅助连续浮油吸附有望扩展超疏水海绵在大面积水面浮油清理和回收中的应用，但现有的超疏水海绵
‑
吸管组装方法存在如下缺点：海绵和吸管的尺寸受限，海绵和吸管之间仅靠摩擦力实现夹紧和固定，海绵
‑
吸管的组装难以自动化。上述不足极大地限制了油去除效率的提高、油吸附装置的可靠性和浮油吸附的自动化发展，阻碍了其在实际水面浮油清理中的应用。因此，迫切需要开发另一种能够有效解决上述不足的水面浮油吸附装置和方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术提出一种基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附装置与方法，实现水面浮油的连续、可靠和稳定分离。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附方法，具体过程如下：
[0006]步骤一、制备超疏水海绵
‑
吸管组件：准备一吸管和一块磁性超疏水超亲油多孔海绵，将所述吸管的一端插入一环形的磁铁的环内并固定，然后利用磁铁的磁力吸住所述的磁性超疏水超亲油多孔海绵，从而形成了超疏水海绵
‑
吸管组件；
[0007]步骤二、连续清理和收集水面浮油：将所述吸管的另一端插入接有真空泵的密闭容器中；将超疏水海绵
‑
吸管组件置于盛有油水混合物的容器中，且所述超疏水海绵
‑
吸管部件的磁性超疏水超亲油多孔海绵可以完全被油水混合物的油淹没或一部分与空气接触另一部分与油接触，且同时不能完全被水淹没但可一部分与水接触另一部分与油接触；打开真空泵，与密闭容器连接的吸管的一端产生负压，所述磁性超疏水超亲油多孔海绵的孔隙中吸附的油被所述吸管抽吸并收集至所述密闭容器中，从而实现水面浮油的连续清理和收集。
[0008]同时本专利技术中还提出了实现上述的水面浮油连续吸附方法的装置，该装置包括真空泵、密闭容器、用于盛装油水混合物的容器和超疏水海绵
‑
吸管组件；所述超疏水海绵
‑
吸管组件包括一根吸管、一个环形的磁铁和一块磁性超疏水超亲油多孔海绵，所述吸管的一端插入至所述磁铁的环内并固定，所述磁性超疏水超亲油多孔海绵吸附在所述磁铁上，所述的超疏水海绵
‑
吸管组件位于所述容器内；所述吸管的另一端插入至所述的密闭容器内，所述的密闭容器通过一连接管与所述真空泵相连。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0010](1)磁性超疏水超亲油多孔海绵的尺寸不受吸管内径的限制，可以使用尺寸更大的磁性超疏水超亲油多孔海绵，可进一步提高系统的吸油和除油速率。
[0011](2)磁性超疏水超亲油多孔海绵和环形磁铁之间的吸引力恒定，容易保证磁性超疏水超亲油多孔海绵在吸油过程中不发生脱落，可保证该系统在连续、长期油水分离中的可靠性。
[0012](3)可采用电磁线圈来产生磁吸引力，从而实现磁性超疏水超亲油多孔海绵和吸管的自动化更换和组装，有利于实现水面浮油清理的自动化和智能化。
附图说明
[0013]图1为本专利技术基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续收集装置和方法的示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例所得磁性超疏水超亲油三维多孔海绵的疏水角照片；
[0015]图3为本专利技术实施例所得磁性超疏水超亲油多孔海绵的磁滞回线图；
[0016]图4为本专利技术实施例中采用磁铁吸附方式将超疏水磁性碳基多孔海绵和吸管组装后与真空泵连接，进而实现饱和NaCl溶液表面甲苯的连续吸附和收集。
[0017]图中：1
‑
真空泵，2
‑
锥形瓶，3
‑
连接管，4
‑
吸管，5
‑
磁性超疏水超亲油多孔海绵，6
‑
磁铁，7
‑
烧杯，8
‑
浮油，9
‑
水。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。
[0019]如图1所示，本专利技术提出的一种基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附装置，该装置包括真空泵1、密闭容器、用于盛装油水混合物的容器和超疏水海绵
‑
吸管组件；所述超疏水海绵
‑
吸管组件包括一根吸管4、一个环形的磁铁6和一块磁性超疏水超亲油多孔海绵5，所述吸管4的一端插入至所述磁铁6的环内并固定，所述磁性超疏水超亲油多孔海
绵5吸附在所述磁铁6上，所述的超疏水海绵
‑
吸管组件位于所述容器内，所述磁性超疏水超亲油多孔海绵5仅淹没在所述容器内的油水混合物的油层(或一部分与空气接触另一部分与油接触，且同时不能完全被水淹没但可一部分与水接触另一部分与油接触)；所述吸管4的另一端插入至所述的密闭容器内，所述的密闭容器2通过一连接管3与所述真空泵1相连。本实施例中，密闭容器为锥形瓶2，用于盛装油水混合物的容器的烧杯7，利用图1所示装置实现水面浮油连续吸附的的具体过程如下：步骤如下：
[0020]步骤一、准备一吸管4和一块磁性超疏水超亲油多孔海绵5，将所述吸管4的一端插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁性超疏水多孔海绵的水面浮油连续吸附方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、准备一吸管和一块磁性超疏水超亲油多孔海绵，将所述吸管的一端插入一环形的磁铁的环内并固定，然后利用磁铁的磁力吸住所述磁性超疏水超亲油多孔海绵，从而形成了超疏水海绵
‑
吸管组件；步骤二、将所述吸管的另一端插入接有真空泵的密闭容器中；将超疏水海绵
‑
吸管组件置于盛有油水混合物的容器中，且所述超疏水海绵
‑
吸管部件的磁性超疏水超亲油多孔海绵完全被油水混合物的油淹没或一部分与空气接触另一部分与油接触，且同时不能完全被水淹没但可一部分与水接触另一部分与油接触；打开真空泵，与密闭容器连接的吸管的一端产生负压，所述磁性超疏水超亲油多孔海绵的孔隙中吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发泽，夏磊，蔡泽鑫，朝家齐，田延岭，张大卫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：