一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置

本发明属于黏油分离，具体是一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置。

背景技术：

1、随着石油泄漏数量的增加，严重的水污染问题日益突出，使人类活动与环境之间的关系更加紧迫。因此，泄漏原油的回收问题已成为亟待解决的问题。其中，重油占原油总储量的40%以上。然而，由于其高粘度和低流动性，重质原油工作的回收率面临着巨大的困难。近年来，亲油疏水材料作为最有前途的油水分离技术受到广泛关注。在此基础上，开发了两种主要的分离方式，包括吸附体和多孔过滤膜。

2、吸附体具有多孔结构可以选择性地把原油吸收到孔道中，如石墨烯海绵，碳纳米管凝胶，还有二维材料薄膜等。为了提高吸附效率，通常需要使用机械泵辅助回收。但是，这些方法仅适用于低粘度的轻质原油（1-100mpa·s）。众所周知，提高原油的温度可以有效地降低其粘度。近年来，人们开发了一种焦耳加热石墨烯吸收剂，通过降低粘度来提高吸收效率。随后，人们相继开发出基于太阳光光热和电磁热等各种能源的原油回收策略。但是，这些加热器仍存在一些缺点，比如：高能耗(~145℃·cm2·w-1）、热响应时间长（~300 s）和加热速率慢（0.25-2℃/s）等。此外，在自底而上的回收过程中还需要额外的能量，这可能会导致柔性吸附剂的变形。

3、除吸收体外，多孔过滤膜也被广泛应用于油水分离领域。原油在自身重力的作用下更容易渗透通过孔隙而水则被孔隙阻塞。该技术可大规模制备，且不需要额外的能量消耗。但它同样受制于重油的高粘性，此外，原油粘附在过滤膜表面导致其被污染。因此，开发新的分离装置仍然是迫切需要的。可加热多孔过滤膜是一种可应用于油水分离的很有前途的途径。银纳米线薄膜（snw）是一种透明导电膜，具有出色的导电性（6.3×107s•m-1）和导热性（429w·m-1·k-1），同时在施加电压后银纳米线薄膜会产生焦耳加热效应。因此，利用银纳米线薄膜制作的多孔过滤薄膜可以大大缩短热响应时间并且减少能量的消耗，相较于传统的分离方式具有极大的优势。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，包括设置在底部的多孔银纳米线薄膜分离器；

2、周侧为对应设置的两面pan薄膜，对应设置的两面亲水的和多孔的水流通道；

3、水通过亲水壁渗透并流出后，原油与多孔银纳米线薄膜分离器的多孔银纳米线薄膜面接触，加热后的油通过多孔银纳米线薄膜分离器向下流动，实现油水分离。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

5、本发明能够利用银纳米线薄膜的高导电性和导热系数，可以实现通电后多孔过滤膜的快速加热，实现更短的热响应时间；使用飞秒激光对银纳米线薄膜进行加工，形成通孔微锥阵列，并用sio2纳米颗粒装饰在多孔过滤膜的银纳米线薄膜表面，防止水浸润，进而实现原油的单向渗透；通过改变电压和孔的参数，控制原油的渗透速度；最后，石油的渗透避免了外力的使用，从而减少了额外的能源消耗。

6、本申请提出的该油水分离装置，通过设置的多孔银纳米线薄膜和亲水多孔pan薄膜，能够实现可以大规模制备，表现出良好的产业化前景；多孔银纳米线薄膜在超低电压下可以实现原油的选择性渗透，表现出优异的低能耗性能，从而使得该油水分离装置能够很好的进行油水分离；本发明为粘性原油的分离和采集提供了一条新的研究途径。

技术特征：

1.一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，其特征在于，包括设置在底部的多孔银纳米线薄膜分离器；

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，其特征在于，多孔银纳米线薄膜分离器包括银纳米线薄膜，银纳米线薄膜上借助飞秒激光开设有若干个通孔，若干个通孔形成通孔微锥阵列；

3.根据权利要求2所述的一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，其特征在于，所述多孔银纳米线薄膜分离器由下述方法制备得到，具体为：

4.根据权利要求3所述的一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，其特征在于，银纳米线薄膜为125μm厚的pi薄膜，并涂有100nm厚的银纳米线，其固有电阻为20-30ω。

技术总结
本发明公开了一种基于多孔银纳米线薄膜的油水分离装置，涉及黏油分离技术领域，能够利用银纳米线薄膜的焦耳热效应，可以实现通电后多孔过滤膜的快速加热，实现更短的热响应时间；使用飞秒激光对银纳米线薄膜进行加工，形成通孔微锥阵列，并用SiO<subgt;2</subgt;纳米颗粒装饰在多孔过滤膜的银纳米线薄膜表面，防止水浸润，进而实现原油的单向渗透；通过改变电压和孔的参数，控制原油的渗透速度；最后，石油的渗透避免了施加外力，从而减少了额外的能源消耗。本发明为粘性原油的分离和采集提供了一条新的研究途径。

技术研发人员：吴东,王世鹏,胡有地
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/23