一种姿态自动调整的无动力撇油器技术领域
本发明涉及一种姿态自动调整的无动力撇油器，具体是指一种用于大面积
水上溢油处理的姿态自动调整的无动力撇油器。
背景技术
近年来国内外多次发生水上石油泄漏事故，造成了严重的环境污染和经济
损失。一方面，随着陆上石油资源的日渐枯竭，海底石油资源已成为重要的石
油来源。另一方面，目前石油贸易约一半是通过海洋运输实现。因此，水上溢
油收集技术具有重要的现实意义和应用价值。
超疏水-超亲油材料由于对水和油具有相反的极端润湿性而被广泛用于水上
溢油收集方面的研究。专利CN102979066A公开了一种吸附与分离水面溢油的
装置，通过盛放于超疏水-超亲油金属丝网内的块状聚氨酯海绵来吸附浮油，但
由于每次吸附后得通过挤压才能收集浮油，故不便应用于水上大面积浮油的去
除。专利CN103276707A公开了一种浮油收集设备及其制备方法和应用，通过
管子和泵将超疏水超亲油多孔材料所吸附的浮油收集起来，但泵压较高时，水
会进入多孔材料和收集装置，使得所收集油的纯度降低，特别是该浮油收集设
备为无防护装置的串联结构，极易被复杂的工况(如大风大浪、漂浮物)破坏。
专利CN103255749A公开了一种海上浮油收集装置，该装置由轮叶、附有疏水
亲油网的浮桶及收油管所组成，但该发明需要在收油船的拖动下工作，难以在
浅水和礁石环境下使用。专利CN102464381A公开了一种水面浮油的收集方
法，将多孔疏水亲油层覆盖在集油腔式外壁，依靠油和水不同的界面张力来吸
附油，但该方法采用的多孔亲油层为覆膜硅砂，疏水和亲油能力差，疏水亲油
层的压差在0-20kPa时，油和水透过疏水亲油层的体积流量之比达到1.5-3:1，
导致收集效率低，所收集油的纯度较差(小于85％)，且覆膜硅砂失效后难于
更换，此外，该装置表面被油膜覆盖后，由于内外压力差，浮油很难进入集油
腔室。专利CN103774629A公开了一种水面浮油的收集装置，该装置由防护罩、
超疏水-超亲油滤芯、通气管、密封圈、连接件、集油腔、排油口盖子和坠子组
成，浮油通过超疏水-超亲油滤芯吸附、收集并最终转移到集油腔中，但该装置
不具备姿态自动调整功能，超疏水-超亲油滤芯的高度决定了集油腔中收集油的
高度，集油有效体积比较小，所收集油的体积约为装置整体体积的50％，但集
油速度快，适用于需快速除油的场合。文献(ACSAppliedMaterials&Interfaces
2014,6:19858-19865)公开了一种基于选择性润湿性钢网的自驱动一步油去除
法，将超疏水-超亲油不锈钢网覆盖在桶状容器开口端组成集油装置，装置以与
水平面呈一定倾斜角度方式浸入到浮油-水混合物中，使部分超疏水网与浮油及
下面的水接触，进而吸附并收集浮油。由于每次吸油过程中该装置的倾斜角度
固定，导致集油有效体积比较小，所收集油的体积不到桶状容器体积的60％，
且收集油的存储稳定性差，收集到的油不及时取走后，会在遭受风浪、洋流时
易从侧面的超疏水-超亲油网中溢出，造成二次水上污染，该装置适合于做成大
后安装在除油船两侧，集油、取油同时进行的场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种姿态自动调整、集油有效体积比大、储油稳定
性高、不易造成二次水上污染、可长期放置在受污水面的无动力撇油器。
本发明的技术方案具体如下：
一种姿态自动调整的无动力浮油收集器，包括压紧盖、超疏水-超亲油多孔
隔板、集油器和配重块；所述的压紧盖位于集油器开口处，对超疏水-超亲油多
孔隔板进行压紧和定位；所述的超疏水-超亲油多孔隔板对水的接触角大于
150°，对油的接触角小于10°；所述超疏水-超亲油多孔隔板具有孔状结构，孔
径为微米级；所述集油器材料为非易碎材料；所述配重块置于集油器上，浮油
收集器在水面初始姿态为微量倾斜状态，微量倾斜状态向上倾斜角度约为5°；
吸油过程中由于浮心和重心的改变自动调整姿态，吸满油后的浮油收集器竖直
立在水中；集油器出口处的超疏水-超亲油多孔隔板部分浸没在油水界面之间。
所述的集油器为桶状结构或其他结构形式。
所述的配重块置于集油器的外部或内部。
所述的压紧盖、超疏水-超亲油多孔隔板位于集油器开口的外部。
本发明的装置在吸油过程中姿态自动调整、集油有效体积比更大。吸油过程
中，重心和浮心的变化，使得装置的倾斜角度逐渐变大，当集油器装满后，装
置发生突然翻转，停止吸油过程，达到最大体积吸油量，集油有效体积比大于
90％。
本发明的装置储油稳定性高、不易造成二次水上污染。吸满油后的撇油器竖
直立在水中，此时的超疏水-超亲油多孔隔板位于上部，在遭受风浪、洋流时，
所收集到的油也很难从上部的多孔隔板中逃逸，导致高的储油稳定性并不易造
成二次水上污染。
本发明可自适应水面环境变化。当出现恶劣水面环境时，在配重块和集油器
内油的重力作用下可保持开口朝上的状态，抗干扰能力强。
本发明适用范围广，收集效率高。对十六烷、正己烷、玉米油，原油等均能
达到90％以上的收集率。
本发明可原位收集溢油。装置直接投放在溢油水面，收集后的油纯度高，无
需再次提纯。
附图说明
图1是本发明的装置示意图。
图2是超疏水-超亲油多孔隔板结构图。
图3是本发明的姿态自动调整原理示意图。
图4为本发明对不同油类的分离率。
图中：1水面溢油；2超疏水-超亲油多孔隔板；3压紧盖；4集油器；5水；
6配重块。
具体实施方式
实施例1
一种姿态自动调整的无动力撇油器如图1所示，包括超疏水-超亲油多孔隔
板2、压紧盖3、集油器4和配重块6。本实施例所采用的超疏水-超亲油多孔隔
板为经化学刻蚀和低表面能处理的泡沫铜，具体结构如图2所示。孔径在
10μm-100μm，孔壁有更细微的纳米级结构。将本装置投于水中，油膜处于超
疏水-超亲油多孔隔板之间。隔板的超疏水性使得水被阻隔在装置外部，超亲油
性使得油从隔板的孔结构中穿过进入集油器。收集水面溢油的初始状态时，装
置的重心和浮心位于一条竖直线上，如图3(a)所示。随着集油器内油量的增多，
装置的重心和浮心发生变化，倾斜角度也随之增大，如图3(b)所示。当装置倾斜
角度继续增大后，会发生突然翻转，使得装置开口朝上，停止收集水面溢油。
分别将正己烷，十六烷，矿物油、玉米油加入水中，模拟水面溢油。将本
发明装置放入油水混合液中，装置开始工作并收集浮油，80s后发现水面已无肉
眼可见浮油。将收集到的油的质量和加入水中的油的质量进行比较，计算吸油
率，结果如图4所示。对正己烷，十六烷，矿物油、玉米油的吸油率分别达到
98.5％、97.6％、94.3％、91.9％。本发明不限于本实施例提到的油类，对于原油、
非极性有机溶剂等也能达到收集目的。