一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置 |
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| 申请号 | CN202410010424.X | 申请日 | 2024-01-04 | 公开(公告)号 | CN117926775A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 西北工业大学; | 发明人 | 黄桥高; 郑思洁; 何幸; 李鑫明; 李晗; | ||||
| 摘要 | 本 发明 一种摩擦纳米发电的海洋 溢油 处理装置，属于海洋溢油处理技术领域；包括浮筒、连通浮筒内外的疏 水 亲油过滤单元、置于浮筒内的缓冲单元和疏油亲水过滤单元、及俘能单元；疏水亲油过滤单元设置于浮筒周面上，基于疏水亲油原理对外部海洋溢油进行初步过滤，并引流至浮筒内部；缓冲单元与疏水亲油过滤单元的出口对接，用于降低进入浮筒内油液的流速，便于油和水的分层处理；疏油亲水过滤单元位于分层后的水介质中，基于疏油亲水原理对浮筒内的水介质进行二次过滤，并将过滤后的水排出浮筒。基于海洋溢油中油和水的不同性质，采用疏水亲油、疏油亲水两次过滤与油水分层技术相结合的处理方式，实现了低能耗的绿色环保溢油处理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：包括浮筒、连通浮筒内外的疏水亲油过滤单元、置于浮筒内的缓冲单元和疏油亲水过滤单元、及俘能单元； |
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| 说明书全文 | 一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置技术领域[0001] 本发明属于海洋溢油处理技术领域，具体涉及一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置。 背景技术[0002] 在石油勘探开发、储运或炼化过程中，由于自然灾害或人为操作等意外事故，造成油品外泄，溢油流向海面，在海面形成薄厚不等的油膜，这一现象称为海上溢油事故。石油 对健康的危害最典型的是苯及其衍生物，它可以影响人体血液，长期暴露在这种物质的环 境中，会造成较高的癌症发病率。由于石油具有易燃易爆危险性，当其溢出后，对个人安全 和公共安全都会产生威胁。在油溢出的初始阶段，或轻质原油及轻质炼制品的厚油区可能 存在易燃气体，这些气体遇到明火就会燃烧而导致火灾。溢油还会危害海洋生态环境，溢油 会导致生物窒息，其中有毒物质会进入海洋生物的食物链，对海洋生态系统造成不利影响。 [0003] 海洋溢油的一般处理步骤为：1)油绳围油：采用几条拖船拖动漂浮在海面的围油绳，使泄漏原油被包围在围油绳之内，防止原油继续扩散；2)油泵吸油：通过拖船移动逐步 缩小围油绳包围面积，使海面原油在面积减少时厚度增加，足够厚度后采用漂浮油泵将原 油抽送到运油船上，以收集运输。3)油泵无法抽取的最后剩余原油，则采用化工剂分解法、 燃烧法和吸附法。从海洋溢油的处理方法中可以看出，目前的处理方法不仅耗时耗力，且会 对海洋环境造成再次的污染，急需一种绿色高效的海洋溢油处理装置。 发明内容[0004] 要解决的技术问题： [0005] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，基于海洋溢油中油和水的不同性质，采用疏水亲油、疏油亲水两次过滤与油水分层技术 相结合的处理方式，实现了低能耗的绿色环保溢油处理。 [0006] 本发明的技术方案是：一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，包括浮筒、连通浮筒内外的疏水亲油过滤单元、置于浮筒内的缓冲单元和疏油亲水过滤单元、及俘能单元； [0007] 所述疏水亲油过滤单元设置于浮筒周面上，基于疏水亲油原理对外部海洋溢油进行初步过滤，并引流至浮筒内部； [0008] 所述缓冲单元与疏水亲油过滤单元的出口对接，用于降低进入浮筒内油液的流速，便于油和水的分层处理； [0009] 所述疏油亲水过滤单元位于分层后的水介质中，基于疏油亲水原理对浮筒内的水介质进行二次过滤，并将过滤后的水排出浮筒； [0010] 所述俘能单元用于向整个装置提供所需电能。 [0011] 本发明的进一步技术方案是：所述浮筒外周面设置有多个入口，各入口外围均设置附体，所述附体的壳体内设置有疏水亲油过滤单元和第一俘能单元； [0012] 所述壳体为两端开口的空腔结构，其一端开口朝向外侧，另一侧开口与浮筒外周面密封贴合，并将所对应浮筒入口包覆于内； [0013] 所述疏水亲油过滤单元沿壳体内侧下壁面设置，包括流管及其入口处设置的孚盛砂和防护罩；所述流管的入口与壳体外侧开口同心密封设置，其出口与浮筒的入口密封对 接，且入口位置高于出口位置，实现对外部油液的引流；通过防护罩阻挡除油液外的漂浮物 进入流道，通过孚盛砂对进入流管入口的油液进行初步过滤。 [0014] 本发明的进一步技术方案是：所述壳体的外开口端为回环形，内开口端为水滴形，两端开口的上缘及壳体上缘均在水平方向平齐，两端开口的下缘及壳体下缘呈抛物线形状 向下弯曲。 [0015] 本发明的进一步技术方案是：所述第一俘能单元包括附体发电平台和PTFE球，多层附体发电平台沿竖直方向依次水平设置于壳体内，所述附体发电平台从上到下包括尼龙 膜、铜电极、丙烯酸树脂；各层附体发电平台上均放置多个PTFE球，当PTFE球与平台间发生 位移时，PTFE球与尼龙膜摩擦产生电子，呈现负电性，尼龙膜失去电子带正电荷，铜电极输 运电荷，产生电流，完成摩擦纳米发电。 [0016] 本发明的进一步技术方案是：所述缓冲单元为截面呈C形的导流管道，所述导流管道同轴设置于浮筒内并在顶部开有多个溢流孔，与浮筒内壁构成环形腔，并将浮筒各入口 全覆盖，将各流管流入的油液汇聚于环形腔内进行缓冲减速，再经溢流孔进入浮筒内完成 油液中油和水的分层。 [0017] 本发明的进一步技术方案是：所述疏油亲水过滤单元位于浮筒下方，从外向内依次包括过滤外壳、PVDF‑PES纳米纤维层、过滤内壳和水泵，所述外壳和内壳的顶面均为封闭 结构，侧壁开有若干通孔；分层后位于下方的水依次流经过滤外壳的通孔、PVDF‑PES纳米纤 维层、过滤内壳的通孔，由水泵抽至通向浮筒外的排水管后排出浮筒。 [0019] 本发明的进一步技术方案是：所述浮筒内还设置有油泵，所述油泵的吸油口延伸至分层后位于上方的油中，将油抽至通向浮筒外的排油管后进行存储。 [0020] 本发明的进一步技术方案是：所述俘能单元包括第一俘能单元、第二俘能单元和第三俘能单元、蓄电池，其中第二俘能单元位于浮筒内的上方，与第一俘能单元结构和发电 原理一致；所述第三俘能单元包括位于浮筒顶部的光伏板，用于将太阳能转化为电能； [0022] 本发明的进一步技术方案是：所述浮筒还设置有水油界面检测仪、警示灯和有机玻璃罩；所述水油界面检测仪用于检测浮筒内分层后水油界面的位置； [0023] 所述警示灯用于显示水油界面的情况；当水油界面位于疏油亲水过滤单元和油泵入口，且油面高于油泵入口时，警示灯为绿灯；其他情况，警示灯发出不同的光，以显示水和 油的位置状态，并通过调节水泵和油泵的旋转速率调节水和油的位置； [0024] 所述有机玻璃罩为透明色，将浮筒上端封闭，保护浮筒内部结构，便于光伏发电时太阳能的获取，并将警示灯光透出便于观察。 [0025] 有益效果 [0026] 本发明的有益效果在于：本发明摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置优势如下：1、解决了海洋溢油处理中工作量大、对海洋环境造成再次的污染问题。2、基于摩擦纳米发电 技术，将海洋上波浪低频运动，高效转化为电能；3、分别采用了疏水亲油和疏油亲水材料， 提高了海洋溢油的收集效率；4、制造成本较低，且施工步骤相对简单。 [0027] 本发明疏水亲油过滤单元采用孚盛砂实现对于溢油的吸收过滤，孚盛砂的原料为沙漠中的风积沙，在风积沙的表面裹上疏水亲油的聚四氟乙烯和聚丙烯混合物，具有相对 密度低、强度高、耐腐蚀等优点，能够进行水油过滤。孚盛砂外部的聚四氟乙烯和聚丙烯混 合物具有疏水亲油的特性，亲油性能使海水中的油通过，疏水性限制水的通过率，便于海洋 溢油的收集。 [0028] 本发明疏油亲水过滤单元采用PVDF‑PES纳米纤维层对油液进行二次过滤，PVDF‑PES纳米纤维层是以PVDF‑PES纳米纤维膜为基底进行微波辅助原位生长羧甲基环糊精‑二 氧化钛，具有孔径合适、孔隙率高、超亲水‑水下超疏油的纳米层结构。PVDF‑PES纳米纤维膜 允许水通过，并防止由于扰动或水油界面低于水油过滤结构时，油通过水泵再次回到海洋。 [0029] 本发明的缓冲单元是由C型导流环道和浮筒内壁构成的环形腔，将初步过滤后的油液汇聚后进行减速，使得油液中的油和水能够快速分层；如果没有导流环道，具有一定速 度的流体在管道出口处直接向中间流，增加了水和油的混合度，水油界面不明晰，油泵会将 水油混合物一起抽出，降低了油的收集效率；而且有一定流速的会作用于水油过滤结构，造 成PVDF‑PES纳米纤维膜的损坏。导流环道使入流沿环道流动，入流通过上面的多个回环形 开孔流入浮筒，降低了水油界面的水油混合度，同时不会冲击浮筒内部的结构。 [0031] 图1是本发明装置的整体外观示意图。 [0032] 图2是本发明装置的整体剖视示意图。 [0033] 图3是本发明的进流流管结构剖视图。 [0034] 图4是本发明的摩擦纳米发电原理图。 [0035] 图5是本发明的浮筒结构剖视示意图。 [0036] 图6是本发明的水油过滤结构剖视图。 [0037] 图7是本发明的导流环道剖视示意图。 [0038] 图8是本发明的浮筒发电平台剖视图。 [0039] 附图标记说明：1是附体，1‑1是附体壳体，1‑2是疏水亲油过滤单元，1‑2‑1是流管，1‑2‑2是孚盛砂，1‑2‑3是防护罩，1‑3是附体发电平台，1‑3‑1是尼龙膜，1‑3‑2是铜电极，1‑ 3‑3是丙烯酸树脂，1‑4是PTFE球；2是浮筒，2‑1是浮筒结构，2‑1‑1是浮筒壳体，2‑1‑2是浮筒 一平台，2‑1‑3是浮筒二平台，2‑1‑4是浮筒三平台，2‑1‑5是浮筒四平台，2‑2是疏油亲水过 滤单元，2‑2‑1是过滤外壳，2‑2‑2是PVDF‑PES纳米纤维层，2‑2‑3是过滤内壳，2‑2‑4是水泵， 2‑3是蓄电池，2‑4是导流环道，2‑5是油泵，2‑6是水油界面检测仪，2‑7是PTFE球，2‑8是浮筒 发电平台，2‑9是光伏板，2‑10是警示灯，2‑11是有机玻璃罩。 具体实施方式[0040] 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0041] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特 定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0042] 基于现有技术采用油绳围油、油泵吸油、化工剂分解等方法对海洋溢油进行处理所产生的缺陷，本发明提供一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，包括浮筒、连通浮筒内 外的疏水亲油过滤单元、置于浮筒内的缓冲单元和疏油亲水过滤单元、及俘能单元；所述疏 水亲油过滤单元设置于浮筒周面上，基于疏水亲油原理对外部海洋溢油进行初步过滤，并 引流至浮筒内部；所述缓冲单元与疏水亲油过滤单元的出口对接，用于降低进入浮筒内油 液的流速，便于油和水的分层处理；所述疏油亲水过滤单元位于分层后的水介质中，基于疏 油亲水原理对浮筒内的水介质进行二次过滤，并将过滤后的水排出浮筒；所述俘能单元用 于向整个装置提供所需电能。 [0043] 具体的，所述浮筒外周面设置有多个入口，各入口外围均设置附体，所述附体的壳体内设置有疏水亲油过滤单元和第一俘能单元；所述壳体为两端开口的空腔结构，其一端 开口朝向外侧，另一侧开口与浮筒外周面密封贴合，并将所对应浮筒入口包覆于内；所述疏 水亲油过滤单元沿壳体内侧下壁面设置，包括流管及其入口处设置的孚盛砂和防护罩；所 述流管的入口与壳体外侧开口同心密封设置，其出口与浮筒的入口密封对接，且入口位置 高于出口位置，实现对外部油液的引流；通过防护罩阻挡除油液外的漂浮物进入流道，通过 孚盛砂对进入流管入口的油液进行初步过滤。 [0044] 具体的，所述壳体的外开口端为回环形，内开口端为水滴形，两端开口的上缘及壳体上缘均在水平方向平齐，两端开口的下缘及壳体下缘呈抛物线形状向下弯曲。 [0045] 具体的，所述第一俘能单元包括附体发电平台和PTFE球，多层附体发电平台沿竖直方向依次水平设置于壳体内，所述附体发电平台从上到下包括尼龙膜、铜电极、丙烯酸树 脂；各层附体发电平台上均放置多个PTFE球，当PTFE球与平台间发生位移时，PTFE球与尼龙 膜摩擦产生电子，呈现负电性，尼龙膜失去电子带正电荷，铜电极输运电荷，产生电流，完成 摩擦纳米发电。 [0046] 具体的，所述缓冲单元为截面呈C形的导流管道，所述导流管道同轴设置于浮筒内并在顶部开有多个溢流孔，与浮筒内壁构成环形腔，并将浮筒各入口全覆盖，将各流管流入 的油液汇聚于环形腔内进行缓冲减速，再经溢流孔进入浮筒内完成油液中油和水的分层。 [0047] 具体的，所述疏油亲水过滤单元位于浮筒下方，从外向内依次包括过滤外壳、PVDF‑PES纳米纤维层、过滤内壳和水泵，所述外壳和内壳的顶面均为封闭结构，侧壁开有若 干通孔；分层后位于下方的水依次流经过滤外壳的通孔、PVDF‑PES纳米纤维层、过滤内壳的 通孔，由水泵抽至通向浮筒外的排水管后排出浮筒。 [0048] 具体的，所述PVDF‑PES纳米纤维层是以PVDF‑PES纳米纤维膜为基底进行微波辅助原位生长羧甲基环糊精‑二氧化钛，得到超亲水‑水下超疏油的纳米层结构。 [0049] 具体的，所述浮筒内还设置有油泵，所述油泵的吸油口延伸至分层后位于上方的油中，将油抽至通向浮筒外的排油管后进行存储。 [0050] 具体的，所述俘能单元包括第一俘能单元、第二俘能单元和第三俘能单元、蓄电池，其中第二俘能单元位于浮筒内的上方，与第一俘能单元结构和发电原理一致；所述第三 俘能单元包括位于浮筒顶部的光伏板，用于将太阳能转化为电能；所述蓄电池分别与第一 俘能单元、第二俘能单元、第三俘能单元连通，用于储存三个俘能单元发电的电能，并对整 个装置供电。 [0051] 具体的，所述浮筒还设置有水油界面检测仪、警示灯和有机玻璃罩；所述水油界面检测仪用于检测浮筒内分层后水油界面的位置；所述警示灯用于显示水油界面的情况；当 水油界面位于疏油亲水过滤单元和油泵入口，且油面高于油泵入口时，警示灯为绿灯；其他 情况，警示灯发出不同的光，以显示水和油的位置状态，并通过调节水泵和油泵的旋转速率 调节水和油的位置；所述有机玻璃罩为透明色，将浮筒上端封闭，保护浮筒内部结构，便于 光伏发电时太阳能的获取，并将警示灯光透出便于观察。 [0052] 本发明解决了海洋溢油处理中工作量大、对海洋环境造成再次的污染问题，实现了低能耗的绿色环保溢油处理。 [0053] 以下结合附图对上述技术方案做进一步说明： [0054] 参照图1所示，本实施例一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，包括附体1和浮筒2。附体1的个数为4～8个，通过焊接的方式连接在浮筒2的侧面。附体1环绕着浮筒，能够 提高浮筒的耐波性，并提供一部分的浮力。 [0055] 参照图2所示，所述附体1包括附体壳体1‑1、疏水亲油过滤单元1‑2、附体发电平台1‑3和PTFE球1‑4。 [0056] 所述附体壳体1‑1是外端为回环形、内端为水滴形的壳体。附体壳体1‑1外端的回环形与内端的水滴形上缘平齐，下缘呈现抛物线形状。回环形进流口可以增加进流流量，且 进流截面变化小，进流更平稳。附体壳体的外形还能够防止海面的波浪上涌。 [0057] 参照图2、3所示，所述疏水亲油过滤单元1‑2位于附体壳体1‑1的内部，包括流管1‑2‑1、孚盛砂1‑2‑2和防护罩1‑2‑3。 [0058] 所述流管1‑2‑1的外端口为回环形，内端口为圆形，流管1‑2‑1贴合附体壳体1‑1的内侧下壁面，从附体壳体1‑1的外端口沿下缘延伸至浮筒2的入口处。所述流管1‑2‑1的外端 口与附体壳体1‑1外端口同心设置，使用时朝向水面，能够让海洋溢油沿流管进入浮筒内。 流管1‑2‑1在孚盛砂1‑2‑2内侧的壁面设置一圈回环形凸起，用于固定孚盛砂1‑2‑2。所述孚 盛砂为回环形，位于流管回环形凸起的外侧，并贴合流管内壁。孚盛砂的原料为沙漠中的风 积沙，在风积沙的表面裹上疏水亲油的聚四氟乙烯和聚丙烯混合物，具有相对密度低、强度 高、耐腐蚀等优点，可用于水油过滤。孚盛砂外部的聚四氟乙烯和聚丙烯混合物具有疏水亲 油的特性，亲油性能使海水中的油通过，疏水性限制水的通过率，便于海洋溢油的收集。 [0060] 所述防护罩1‑2‑3为一种网罩结构，外缘为回环形，位于孚盛砂1‑2‑2的外侧。用于防止海洋表面漂浮物引起装置的阻塞，同时将孚盛砂1‑2‑2固定在内侧。在孚盛砂1‑2‑2放 置在流管1‑2‑1内部后，将防护罩1‑2‑3焊接到流管1‑2‑1的外端。 [0061] 参照图4所示，所述附体发电平台1‑3包括尼龙膜1‑3‑1、铜电极1‑3‑2和丙烯酸树脂1‑3‑3，尼龙膜1‑3‑1位于最上层，中间为铜电极1‑3‑2，下层为丙烯酸树脂1‑3‑3。附体发 电平台1‑3安装在附体1内部，为4～6层，贴合附体壳体1‑1和管道1‑2‑1的曲面。 [0062] 所述PTFE球1‑4即聚四氟乙烯球，在每个附体发电平台1‑3上放置多个PTFE球1‑4；存在扰动时，PTFE球与平台间发生位移时，PTFE球与尼龙膜间摩擦，PTFE球容易得电子，呈 现负电性，尼龙膜失去电子带正电荷，铜电极输运电荷，产生电流，实现摩擦纳米发电。 [0063] 参照图5所示，所述浮筒2包括浮筒结构2‑1、疏油亲水过滤单元2‑2、蓄电池2‑3、导流环道2‑4、水泵2‑5、水油界面检测仪2‑6、PTFE球2‑7、浮筒发电平台2‑8、光伏板2‑9、警示 灯2‑10和有机玻璃罩2‑11。 [0064] 所述浮筒结构2‑1包括浮筒壳体2‑1‑1、浮筒一平台2‑1‑2、浮筒二平台2‑1‑3、浮筒三平台2‑1‑4和浮筒四平台2‑1‑5，都为抗腐蚀高强度合金材料。浮筒壳体2‑1‑1为圆柱形的 壳体结构，其侧面与附体1焊接连接，并在与流管1‑2‑1的出口相连处设置开口，开口的形状 和大小与流管1‑2‑1下端出口剖面一致。同样，在油泵2‑5的排油管道处开口，开口与排油管 道外壁吻合。浮筒三平台2‑1‑4和浮筒四平台2‑1‑5都在中间开圆形孔。 [0065] 参照图6所示，所述疏油亲水过滤单元2‑2包括过滤外壳2‑2‑1、PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2、过滤内壳2‑2‑3和水泵2‑2‑4，疏油亲水过滤单元2‑2安装在浮筒三平台2‑1‑4上。 [0066] 所述过滤外壳2‑2‑1为圆柱形的壳体，顶部封顶，并在侧面开设多个圆形孔，便于水流进入过滤结构的内部。 [0067] 所述PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2，位于过滤外壳2‑2‑1的内部，缠绕在过滤内壳2‑2‑3侧面。PVDF‑PES纳米纤维层是以PVDF‑PES纳米纤维膜为基底进行微波辅助原位生长羧 甲基环糊精‑二氧化钛，具有孔径合适、孔隙率高、超亲水‑水下超疏油的纳米层结构。水和 油在浮筒内部，由于密度的不同，形成天然的分层结构。疏油亲水过滤单元2‑2位于水中， PVDF‑PES纳米纤维层允许水通过，并防止由于扰动或水油界面低于水油过滤结构时，油通 过水泵再次回到海洋。 [0068] 所述过滤内壳2‑2‑3同样为圆柱形的壳体，顶部封顶，在侧面开设长方形的开口，便于水流的通过。过滤内壳位于PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2内部，PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑ 2缠绕在过滤内壳上，过滤内壳为PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2提供支撑。 [0070] 所述蓄电池2‑3为扇形，数量为4～8块，位于浮筒三平台2‑1‑4和浮筒四平台2‑1‑5内，用于储存摩擦纳米发电和光伏发电的电能。 [0071] 参照图7所示，所述导流环道2‑4是剖面为“C”形的环形结构，位于流管1‑2‑1下端出口处，并在上表面开设回环形开孔，开孔位于相邻流管中间；导流环道2‑4与浮筒内壁构 成环形腔，用于缓冲流入浮筒的油液流速。如果没有导流环道，具有一定速度的流体在管道 出口处直接向中间流，增加了水和油的混合度，水油界面不明晰，油泵会将水油混合物一起 抽出，降低了油的收集效率。而且有一定流速的会作用于水油过滤结构，造成PVDF‑PES纳米 纤维层的损坏。导流环道使入流沿环道流动，入流通过上面的多个回环形开孔流入浮筒，降 低了水油界面的水油混合度，同时不会冲击浮筒内部的结构。 [0072] 所述油泵2‑5为离心式泵，位于浮筒二平台2‑1‑3下方。油的入口位于浮筒2的中心，向下延伸，处于油层内部，油泵2‑5排油管从浮筒壳体2‑1‑1的开口伸出。通过涡轮叶片 的抽吸作用将油从下端的入口吸到排油管，并将排油管连接到外部的浮式平台或船只上进 行储存。 [0073] 所述水油界面检测仪2‑6为浸入式检测仪，基于导波雷达界面监测技术，发射并接收发出的电池波，将接收到的信号与被测介质表面反射回来的脉冲信号进行比较，利用两 者频差计算所测距离，测算出水油界面的位置。水油界面检测仪位于浮筒内最下层的发电 平台上，其下端通过浮筒发电平台2‑8最下层和浮筒二平台2‑1‑3，最下端位于疏油亲水过 滤单元2‑2处，可以测量大范围的水油界面。 [0074] 参照图8所示，所述浮筒内PTFE球2‑7和浮筒发电平台2‑8同附体中的PTFE球1‑4和附体发电平台1‑3的材质一样，通过PTFE球和发电平台间的摩擦，产生电能。浮筒发电平台 2‑8为4～6层的圆形平台，每层的发电平台都分布多个PTFE球2‑7，相邻圆形平台间在边缘 处通过柱形环连接，生成一个整体结构。最下层的发电平台位于浮筒二平台2‑1‑3上，且在 最下层的浮筒发电平台2‑8和浮筒二平台2‑1‑3上开小孔，便于水油界面检测仪2‑6下端通 过。 [0075] 所述光伏板2‑9位于浮筒一平台2‑1‑2的上方，并铺满整个浮筒一平台2‑1‑2。光伏板利用海上丰富的太阳能，将其转化为电能。 [0076] 所述警示灯2‑10位于浮筒一平台2‑1‑2的中间，用来显示水油界面的情况。当水油界面位于水油过滤结构和油泵入口，且油面高于油泵入口时，警示灯为绿灯。其他情况，警 示灯发出不同的光，来显示水和油的位置状态，并通过调节水泵和油泵的旋转速率来调节 水和油的位置。 [0077] 所述有机玻璃罩2‑11为圆顶形，将浮筒2上端进行封闭，保护浮筒内部结构。有机玻璃罩为透明色，便于光伏发电时太阳能的获取，且警示灯发出的光能被看到，便于监测装 置的运行状态。 [0078] 本实施例摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置的组装顺序： [0079] 首先，组装附体1，将孚盛砂1‑2‑2放置到流管1‑2‑1入口处回环形凸起的外侧，并将防护罩1‑2‑3焊接到流管1‑2‑1的入口外端，从而使流管1‑2‑1、孚盛砂1‑2‑2和防护罩1‑ 2‑3组合成疏水亲油过滤单元1‑2。将疏水亲油过滤单元1‑2与附体壳体1‑1焊接连接，其中， 流管1‑2‑1入口与附体壳体1‑1外端位于一个平面，流管1‑2‑1沿附体壳体1‑1下缘延伸，至 附体壳体1‑1的内端。将多层的附体发电平台1‑3安装至附体壳体1‑1内部，并将每个平台上 放置多个PTFE球1‑4，至此，完成附体1的组装。然后，组装浮筒2，采用自下而上的顺序。将浮 筒壳体2‑1‑1与浮筒四平台2‑1‑5焊接连接，在浮筒四平台2‑1‑5上安装蓄电池2‑3，将浮筒 三平台2‑1‑4焊接至蓄电池2‑3的上方。将水泵2‑2‑4安装并固定在浮筒三平台2‑1‑4的中 间，水泵2‑2‑4的排水管道通过浮筒三平台2‑1‑4和浮筒四平台2‑1‑5中间的开孔。将PVDF‑ PES纳米纤维层2‑2‑2缠绕至过滤内壳2‑2‑3的侧面，并一起安装到浮筒三平台2‑1‑4中间， 再将过滤外壳2‑2‑1套到PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2上。将导流环道2‑4焊接至附体壳体1‑1 的内壁，并将附体壳体1‑1的入流开口包裹在内部，有开回环形孔的为上面。将油泵2‑5先安 装至浮筒二平台2‑1‑3下面，并将浮筒二平台2‑1‑3与浮筒壳体2‑1‑1焊接连接。浮筒发电平 台2‑8在组装时，先将水油界面检测仪2‑6放至最下层，并在每层的平台上放置多个PTFE球 2‑7，再将每层的平台进行组装。将组装的水油界面检测仪2‑6、PTFE球2‑7和浮筒发电平台 2‑8安装至浮筒二平台2‑1‑3上。将浮筒一平台2‑1‑2安装至浮筒发电平台2‑8上面，并与浮 筒壳体2‑1‑1焊接连接。将光伏板2‑9铺装在浮筒一平台2‑1‑2上面，并将警示灯2‑10安装至 浮筒一平台2‑1‑2的中间。将有机玻璃罩2‑11装到浮筒壳体2‑1‑1的顶端，至此完成浮筒2的 组装。最后，将附体1焊接到浮筒壳体2‑1‑1的侧面，流管1‑2‑1的出流口与浮筒壳体2‑1‑1的 侧面开孔对齐，从而，附体1与浮筒2形成一个整体。 [0080] 本实施例摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置发电原理： [0081] 摩擦纳米发电海洋溢油处理装置在运行时，会受到波浪、海流、风等环境因素的扰动，而发生低频的晃动。PTFE球1‑4在附体发电平台1‑3上移动，在移动过程中尼龙膜1‑3‑1 失去电子，PTFE球得到电子，铜电极1‑3‑2将产生的电流通过电路输送至蓄电池2‑3中。浮筒 内PTFE球2‑7和浮筒发电平台2‑8以同样的方式产生电流，并将电流储存至蓄电池2‑3，光伏 板2‑9则将太阳能转化为电能储存至蓄电池2‑3。 [0082] 本实施例摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置海洋溢油处理原理： [0083] 本装置在工作时，水面和油面都位于流管1‑2‑1的入口截面内。在水油混合物的重力势能和泵的抽吸作用下，水油混合物将从海面吸入到装置内，由于孚盛砂1‑2‑2的疏水亲 油特性，允许油的进入，限制水的进入。而由于孚盛砂1‑2‑2为多孔材料，还会有部分的水进 入装置内部，水油需要进行二次分离。水油混合物沿着流管1‑2‑1流入导流环道2‑4中，并沿 环道上面的回环形开孔向内部流动，水和油由于密度差异，形成自然的分层。在水泵2‑2‑4 抽水时，疏油亲水过滤单元2‑2中的PVDF‑PES纳米纤维层2‑2‑2具有疏油亲水的特性，允许 水的通过，防止油再次回到海水中。油泵2‑5则将上层的油抽吸到外部的浮式平台或船只 上，对溢油进行处理和利用。水油界面检测仪2‑6对水面和油面进行检测，判断水面和油面 的位置。当水油界面位于水泵2‑2‑4和油泵2‑5中间，油面高于油泵2‑2‑4下端入口时，水泵 2‑2‑4和油泵2‑5都处于正常的工作状态，警示灯2‑10为绿色。水油界面和油面位于其他位 置时，则需要调节水泵2‑2‑4和油泵2‑5的旋转速率，警示灯2‑10会根据具体的位置发出不 同的警示。 [0084] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。 |
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