CN118724168B - 重力驱动的油水自动分离器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料领域，公开了一种重力驱动的油水自动分离器及其制备方法。该油水自动分离器包括亲水性过滤部和疏水性过滤部。亲水性过滤部包括亲水性本体、亲水性嵌合部和多个第一过滤孔；疏水性过滤部包括疏水性本体、疏水性嵌合部和多个第二过滤孔；所述亲水性嵌合部和疏水性嵌合部相互嵌合形成嵌合区。油水自动分离器制备方法简单，解决了传统油水分离只能获得油或只能获得水，无法同时分离油水的难题。为工业含油废水的处理奠定了基础。

Description

重力驱动的油水自动分离器及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种重力驱动的油水自动分离器及其制备方法。

背景技术

海上油泄漏事件时有发生，会产生了大量含油废水，对环境造成了巨大的影响。除此之外，生活污水和工业含油废水的不合理排放也严重地影响了生态安全。

因此，探索解决油分离和回收的方法迫在眉睫。近年来，开发了各种油水分离技术，包括颗粒和纤维的孔隙材料吸附薄层油相，二维膜材料和三维材料可以大规模分离油水混合物，但是这些材料或者是亲水材料回收水或者是疏水材料回收油，不能同时分离和回收油水，造成资源浪费。

有鉴于此，确有必要开发一种能够同时自动分离油水混合物中的油和水的自动油水分离装置以及其制备方法。

发明内容

为了解决上述现有的技术问题的或其的一部分，本发明的目的在于提供一种重力驱动的油水自动分离器及其制备方法，其中该油水自动分离器能实现油水自动分离回收，且可利用太阳光产生的热量降低粘性油如石油的粘度，加快分离，同时达到灭菌，自清洁的效果。

根据本发明的一个方面，提供了一种重力驱动的油水自动分离器，所述油水自动分离器包括：

亲水性过滤部，包括亲水性本体、设置在亲水性本体一侧的亲水性嵌合部和沿重力方向贯穿所述亲水性本体和亲水性嵌合部的多个第一过滤孔；

疏水性过滤部，包括疏水性本体、设置在疏水性本体一侧的疏水性嵌合部和沿重力方向贯穿所述疏水性本体和疏水性嵌合部的多个第二过滤孔；

所述亲水性嵌合部和疏水性嵌合部相互嵌合形成嵌合区。

进一步的，所述亲水性过滤部的顶表面是朝向嵌合区的中心倾斜的，所述疏水性过滤部的顶表面也是朝向嵌合区的中心倾斜的。

进一步的，所述亲水性嵌合部设置成亲水性锯齿形结构，所述疏水性嵌合部设置成疏水性锯齿形结构，其中所述亲水性锯齿形结构和疏水性锯齿形结构能够相互嵌合。

进一步的，所述亲水性锯齿形结构包括至少一个亲水性锯齿部，所述疏水性锯齿形结构包括至少一个疏水性锯齿部。

进一步的，所述亲水性本体的顶表面与第一个所述亲水性锯齿部的顶表面在同一平面形成所述亲水性过滤部的顶表面；所述疏水性本体的顶表面与第一个所述疏水性锯齿部的顶表面在同一平面形成所述疏水性过滤部的顶表面；所述亲水性过滤部的顶表面与所述疏水性过滤部的顶表面部分交错设置。

进一步的，所述的重力驱动的油水自动分离器，在相互嵌合区中，所述亲水性嵌合部和疏水性嵌合部沿着相互嵌合的边缘形成有允许油水混合物中分离后的油或水流过的缝隙，其中亲水性过滤部上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，所述水的一部分沿着亲水性本体的第一过滤孔流出亲水性本体，所述水的剩余部分沿着亲水性嵌合部中的第一过滤孔到所述缝隙后继续沿着缝隙流动，然后再沿着所述第一过滤孔从上自下留出亲水性嵌合部，油沿着亲水性过滤部的顶表面朝向相互嵌合区流动，并经由所述缝隙并借助于相互嵌合区中的疏水性嵌合部中的第二过滤孔从疏水性过滤部流出，或者经由相互嵌合区上的第二过滤孔向下流动到所述缝隙后，继续沿着缝隙流动并借助于相互嵌合区中的疏水性嵌合部中的第二过滤孔从疏水性嵌合部流出；疏水性过滤部上流过的油水混合物通过重力分离后油水混合物中油沿着疏水性本体的第二过滤孔和沿着疏水性嵌合部中的第二过滤孔流到所述缝隙后，继续沿着缝隙流动并经由相互嵌合区中的第二过滤孔从上自下留出疏水性过滤部，油水混合物中的水沿着疏水性过滤部朝向相互嵌合区流动，并经由所述缝隙或亲水性过滤部表面上的第一过滤孔向下流动到所述缝隙后继续沿着缝隙流动并借助于相互嵌合区中的亲水性嵌合部中的第一过滤孔从亲水性过滤部流出。

进一步的，所述亲水性过滤部包括位于亲水性锯齿结构下方的第一镂空部，所述疏水性过滤部包括位于疏水性锯齿结构下方的第二镂空部，其中所述第一镂空部和第二镂空部构成中空腔体。

进一步的，所述中空腔体内设置有用于支撑所述亲水性过滤部和所述疏水性过滤部的支撑件。

进一步的，所述亲水性过滤部具有通过表面沉积聚吡咯/银获得的亲水表面；所述疏水性过滤部具有通过表面沉积聚吡咯/银/十二烷基硫醇获得的疏水表面。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种上述的重力驱动的油水自动分离器的制备方法，包括以下步骤：

S1.利用3D打印技术打印获得亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体；

S2.对所述亲水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeCl₃的混合溶液处理、银氨溶液处理和葡萄糖处理，得到亲水性过滤部；对所述疏水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeCl₃的混合溶液处理、银氨溶液处理、葡萄糖处理和十二烷基硫醇的醇水溶液处理，得到疏水性过滤部。

S3.将所述亲水性过滤部和疏水性过滤部嵌合在一起形成所述油水自动分离器。

根据本发明实施例所述的重力驱动的油水自动分离器及其制备方法，至少具备以下中的至少一个优点或一个优点的至少一部分：

(1)本发明提供的重力驱动的油水自动分离器通过亲水性嵌合部和疏水性嵌合部相互嵌合形成嵌合区以及嵌合区以及相互嵌合的边缘形成有允许油水混合物中分离后的油或水流过的缝隙的设计，可以实现在重力驱动下自动分离油水混合物，即一侧获得水，一侧获得油，分离效率高；

(2)本发明提供的重力驱动的油水自动分离器的亲水性过滤部的顶表面与疏水性过滤部的顶表面均朝向嵌合区的中心倾斜且交错设置，可以更好地利用重力驱动实现油水混合物中的油或水流向嵌合区，避免了油覆盖在亲水性过滤部的顶表面，同时提高分离效率；

(3)在本发明实施例提供的重力驱动的油水自动分离器及其制备方法中，亲水表面和疏水表面均含有PPy和银，PPy赋予器件优异的光热转化性能，可以利用吸收太阳光产生的热量降低粘性油如石油的粘度，加快分离，银赋予器件抗菌性能，杜绝了细菌的滋生，实现了器件的自清洁性，器件制备方法简单，解决了传统油水分离只能获得油或只能获得水，无法同时分离油水的难题，从而为工业含油废水的处理奠定了基础。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例提供的重力驱动的油水自动分离器中分离状态的亲水性过滤部和疏水性过滤部的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例提供的重力驱动的油水自动分离器中亲水性过滤部和疏水性过滤部相互嵌合状态的结构示意图；

图3示出了根据本发明的另一个实施例提供的具有支撑体的油水自动分离器的结构示意图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例提供的具有罩桶的油水自动分离器的结构示意图；

图5示出了根据本发明的另一个实施例提供的同时具有支撑体和罩桶的油水自动分离器的结构示意图；

图6示出了根据本发明图3所示油水自动分离器在重力驱动下的油水分离原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例，进一步阐述本发明的特点。下述参照附图对本发明的实施方式的说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图1，示出了根据本发明的一个实施例提供的重力驱动的油水自动分离器中分离状态的亲水性过滤部和疏水性过滤部的结构示意图。

本发明的一个实施例提供的重力驱动的油水自动分离器包括：亲水性过滤部110和疏水性过滤部120两个主要部件。

具体地，亲水性过滤部110包括亲水性本体111、设置在亲水性本体111一侧的亲水性嵌合部112和沿重力方向贯穿亲水性本体111和亲水性嵌合部112的多个第一过滤孔113。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要，设置亲水性嵌合部112的尺寸和第一过滤孔113的布置图案等。

疏水性过滤部120包括疏水性本体121、设置在疏水性本体121一侧的疏水性嵌合部122和沿重力方向贯穿所述疏水性本体121和疏水性嵌合部122的多个第二过滤孔123。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要，设置疏水性嵌合部122的尺寸和第二过滤孔123的布置图案等。进一步地，第一过滤孔113可以设置成与第二过滤孔123的布置图案相同，当然也可以设置成不同的。第一过滤孔113和第二过滤孔123的孔径可以根据需要设置。

在一个示例中，第一过滤孔113、第二过滤孔123的孔径均设置为100nm。亲水性嵌合部112和疏水性嵌合部122的尺寸设置成超过各自的亲水性过滤部110和疏水性过滤部120的径向尺寸的一半，从而可以相互嵌合形成嵌合区。这样设置，可以使得最终形成的嵌合区占据整个油水自动分离器的至少一半以上的面积，从而实现更佳的过滤效率。

如图2所示，亲水性过滤部和疏水性过滤部相互嵌合形成嵌合区后得到的整个油水自动分离器的形状呈现圆柱形，这样嵌合区占据圆柱形直径的一半以上，从而可以进行更高效率的油水分离。当然油水自动分离器的形状不限于此，其横截面的形状可以是长方形、正方形、椭圆形等等。

在一个示例中亲水性嵌合部112设置成亲水性锯齿形结构，其包括至少一个亲水性锯齿部，如图所示，设置成3个亲水性锯齿形结构。

类似地，疏水性嵌合部122设置成疏水性锯齿形结构，其包括至少一个疏水性锯齿部，相应地，设置成3个疏水性锯齿形结构。

在一个示例中，亲水性本体111的顶表面与第一个亲水性锯齿部的顶表面在同一平面形成亲水性过滤部110的顶表面；疏水性本体121的顶表面与第一个疏水性锯齿部的顶表面在同一平面形成疏水性过滤部120的顶表面。亲水性嵌合部112的亲水性锯齿形结构和疏水性嵌合部122的疏水性锯齿形结构相互嵌合后，亲水性过滤部110的顶表面和疏水性过滤部120的顶表面均朝向嵌合区的中心倾斜，且部分相互交错。

在嵌合区中，亲水性嵌合部112和疏水性嵌合部122沿着相互嵌合的边缘形成有允许油水混合物中分离后的油或水流过的缝隙。具体的，疏水性嵌合部122的第一个疏水性锯齿部的长度小于其余疏水性锯齿部，亲水性嵌合部112的第一个亲水性锯齿部靠近齿尖的部分顶表面与疏水性嵌合部122的第一个疏水性锯齿部的底表面形成第一缝隙。亲水性嵌合部112的第一个亲水性锯齿部的底表面与疏水性嵌合部122的第二个疏水性锯齿部的顶表面形成第二缝隙。亲水性嵌合部112的第二个亲水性锯齿部的顶表面与疏水性嵌合部122的第二个疏水性锯齿部的底表面形成第三缝隙。亲水性嵌合部112的第二个亲水性锯齿部的底表面与疏水性嵌合部122的第三个疏水性锯齿部的顶表面形成第四缝隙。亲水性嵌合部112的第三个亲水性锯齿部的顶表面与疏水性嵌合部122的第三个疏水性锯齿部的底表面形成第五缝隙。第一至第五缝隙形成允许液体流动的通道。

在一个示例中，在嵌合区中，第一个亲水性锯齿部位于第一个疏水性锯齿部的上方，各个亲水性锯齿部与各个疏水性锯齿部的边缘(顶表面或底表面)依次形成第一至第五缝隙。

在一个示例中，嵌合区下方具有中空腔体。

如图3所示，在一个示例中，该油水自动分离器包括支撑部140，支撑部140设置在中空腔体内，用于支撑亲水性过滤部110和疏水性过滤部120，同时支撑部130的顶表面与第三个亲水性锯齿部的底表面形成第六缝隙。支撑部140的设计可以防止过滤得到的油和水再次混合。

如图4所示，在一个示例中，该油水自动分离器包括罩桶130。罩桶130套设在亲水性过滤部110和疏水性过滤部120相互嵌合形成的整体结构的外围，用于防止亲水性过滤部110与疏水性嵌合部120分离。优选的，罩桶130的高度高于亲水性过滤部110和疏水性过滤部120相互嵌合形成的整体结构，可以防止油水混合物从亲水性过滤部110和疏水性过滤部120的顶表面外流，使操作更方便。

如图5所示，在一个示例中，该油水自动分离器包括罩桶130和支撑部140。

本发明实施例提供的油水自动分离器在重力驱动下进行油水分离的工作原理如图6所示。

亲水性过滤部110上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，水的一部分沿着亲水性本体111的第一过滤孔113流出亲水性本体111，水的剩余部分沿着亲水性嵌合部112中的第一过滤孔113到缝隙后继续沿着缝隙流动，然后再沿着第一过滤孔113从上自下流出亲水性嵌合部112，油沿着亲水性过滤部110的顶表面朝向嵌合区流动，经由缝隙并借助于嵌合区中的疏水性嵌合部122中的第二过滤孔123从疏水性过滤部120流出；疏水性过滤部120上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，油的一部分沿着疏水性本体121的第二过滤孔123流出疏水性本体121，油的剩余部分沿着疏水性嵌合部122中的第二过滤孔123到缝隙后继续沿着缝隙流动，然后再沿着第二过滤孔123从上自下流出疏水性嵌合部122，水沿着疏水性过滤部120的顶表面朝向嵌合区流动，并经由缝隙并借助于嵌合区中的亲水性嵌合部112中的第一过滤孔113从亲水性过滤部流出。

具体的，亲水性过滤部110上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，水的一部分沿着亲水性本体111的第一过滤孔113流出亲水性本体111，水的剩余部分沿着亲水性嵌合部112中的第一过滤孔113到第二缝隙后继续沿着第二缝隙流动至第三缝隙，然后再沿着第一过滤孔从上自下流动至第四缝隙，再沿着第四缝隙流动至第五缝隙，然后再沿着第一过滤孔113从上自下流出亲水性嵌合部110到达第六缝隙，顺着第六缝隙从支撑体140靠近亲水性过滤部110的一侧流出。

疏水性过滤部120上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，油的一部分沿着疏水性本体121的第二过滤孔123流出疏水性本体121，油的剩余部分沿着疏水性嵌合部122中的第二过滤孔123流到第一缝隙后继续沿着第一缝隙流动至第二缝隙，然后再沿着第二过滤孔123从上自下流至第三缝隙后继续沿着第三缝隙流至第四缝隙，在第四缝隙流动的时候，油沿着第二过滤孔123流到第五缝隙，然后顺着第五缝隙流出疏水性嵌合部120，从支撑体140靠近疏水性过滤部120的一侧流出。

本发明实施例提供了一种重力驱动的油水自动分离器的制备方法，包括以下步骤：

S1.利用3D打印技术打印获得亲水性过滤部基体(器件a)和疏水性过滤部基体(器件b)。

在本发明的一个示例中，利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯分别获得亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体，两个基体的过滤孔的孔径为100微米。

S2.对所述亲水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeC l ₃的混合溶液处理、银氨溶液处理和葡萄糖处理，得到亲水性过滤部；对所述疏水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeC l ₃的混合溶液处理、银氨溶液处理、葡萄糖处理和十二烷基硫醇的醇水溶液处理，得到疏水性过滤部。

在本发明的一个示例中，碱处理过程为：将亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

在本发明的一个示例中，吡咯和FeC l ₃的混合溶液处理过程为：将碱处理后的亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为1g/L-5g/L，FeC l ₃的浓度为0.2g/L-1g/L。然后取出，去离子水冲洗，得到镀上聚吡咯的亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体。

在本发明的一个示例中，银氨溶液处理过程为：将镀上聚吡咯的亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体浸泡在银氨溶液中20min进行处理，然后加入浓度为2-10g/L的葡萄糖溶液反应2h，其中，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L。

在本发明的一个示例中，十二烷基硫醇的醇水溶液处理过程为：将经过银氨溶液处理后的疏水性过滤部基体浸泡在浓度为1g/L-5g/L的十二烷基硫醇的醇水溶液，得到疏水性过滤部。

实施例1

(1)利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯获得可契合的两分式过滤基体器件a和器件b，器件a和器件b的打印孔径为100微米。并将器件a和b用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

(2)在碱处理后的器件a上做亲水处理，具体方法为：处理后的器件a浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为1g/L，FeC l ₃的浓度为0.2g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件a浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L,葡萄糖的浓度为2-10g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干待用。

(3)在碱处理后的b上做水处理，具体方法为：处理后的器件b浸泡在吡咯和FeC l₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为1g/L，FeC l ₃的浓度为0.2g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件b浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为2g/L,葡萄糖的浓度为4g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干。烘干后的器件b浸泡在1g/L的HS的醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1：1。室温浸泡时间为24小时后，依次用乙醇和去离子水清洗，烘箱60℃烘干待用。

(4)油水分离时将制备好的器件a和器件b，契合在一起使用。

实施例2

(1)利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯获得可契合的两分式过滤基体器件a和器件b，器件a和器件b的打印孔径为100微米。并将器件a和b用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

(2)在碱处理后的器件a上做亲水处理，具体方法为：处理后的器件a浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为5g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件a浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为2g/L,葡萄糖的浓度为4g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干待用。

(3)在碱处理后的器件b上做水处理，具体方法为：处理后的器件b浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为5g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件b浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L,葡萄糖的浓度为2-10g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干。烘干后的器件b浸泡在5g/L的HS的醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1：1。室温浸泡时间为24小时后，依次用乙醇和去离子水清洗，烘箱60℃烘干待用。

(4)油水分离时将制备好的器件a和器件b，契合在一起使用。

实施例3

(1)利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯获得可契合的两分式过滤基体器件a和器件b，器件a和器件b的打印孔径为100微米。并将器件a和b用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

(2)在碱处理后的器件a上做亲水处理，具体方法为：处理后的器件a浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为5g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件a浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L,葡萄糖的浓度为2-10g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干待用。

(3)在碱处理后的器件b上做水处理，具体方法为：处理后的器件b浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为5g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯后的器件b浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为2g/L,葡萄糖的浓度为4g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干。烘干后的器件b浸泡在3g/L的HS的醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1：1。室温浸泡时间为24小时后，依次用乙醇和去离子水清洗，烘箱60℃烘干待用。

(4)油水分离时将制备好的器件a和器件b，契合在一起使用。

实施例4

(1)利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯获得可契合的两分式过滤基体器件a和器件b，器件a和器件b的打印孔径为100微米。并将器件a和b用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

(2)在碱处理后的器件a上做亲水处理，具体方法为：处理后的器件a浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为2g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件a浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L,葡萄糖的浓度为2-10g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干待用。

(3)在碱处理后的器件b上做水处理，具体方法为：处理后的器件b浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为3g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件b浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度2g/L,葡萄糖的浓度为4g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干。烘干后的b浸泡在5g/L的HS的醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1：1。室温浸泡时间为24小时后，依次用乙醇和去离子水清洗，烘箱60℃烘干待用。

(4)油水分离时将制备好的器件a和器件b，契合在一起使用。

实施例5

(1)利用DLP3D打印技术打印聚丙烯酸酯获得可契合的两分式过滤基体器件a和器件b，器件a和器件b的打印孔径为100微米。并将器件a和b用质量分数5％的NaOH溶液浸泡20分钟后，去离子水清洗，烘箱60℃烘干。

(2)在碱处理后的器件a上做亲水处理，具体方法为：处理后的器件a浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为4g/L，FeC l ₃的浓度为1g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件a浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为1-5g/L,葡萄糖的浓度为2-10g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干待用。

(3)在碱处理后的器件b上做水处理，具体方法为：处理后的器件b浸泡在吡咯和FeC l ₃的混合溶液中冰箱(4℃)保存24小时，混合溶液中吡咯的浓度为5g/L，FeC l ₃的浓度为0.2g/L。然后取出，去离子水冲洗，随后将镀上聚吡咯的器件b浸泡在银氨溶液中20min，之后加入葡萄糖溶液反应2h，银氨溶液中加入的硝酸银的浓度为2g/L,葡萄糖的浓度为4g/L。然后取出，去离子水冲洗，烘箱60℃烘干。烘干后的器件b浸泡在3g/L的HS的醇水溶液中，乙醇和水的质量比为1：1。室温浸泡时间为24小时后，依次用乙醇和去离子水清洗，烘箱60℃烘干待用。

(4)油水分离时将制备好的器件a和器件b，契合在一起使用。

对实施例1-5中的器件a、b的亲疏水性质、光热性质测试结果如下表所示：

表1实施例1-5中的器件a、b的接触角测试结果

实施例	器件a(°)	器件b(°)
			1	0	152
2	0	158
			3	0	151
4	0	150
			5	0	152
未化学处理PA	78	78

由表1接触角测试结果可知，经过化学处理后，器件a具有超亲水性，可以使水通过，油不过。器件b具有超疏水性，水不通过，油可以通过。

表2.实施例1-5中的器件a、b的光热转化结果(氙灯模拟一个太阳强度，辐射时间为5min)

实施例	器件a(℃)	器件b(℃)
			1	58	58
2	57	56
			3	58	55
4	60	59
			5	60	57
未化学处理PA	42	42

由表2的光热转换测试结果可知，相对比未化学处理的PA，器件a和b都显示出优异的太阳光转换热性能，优异的光热转换性能，有助于处理和回收高粘度的油污染物。

根据本发明实施例所述的重力驱动的油水自动分离器及其制备方法，至少具备以下中的至少一个优点或一个优点的至少一部分：

(1)本发明提供的重力驱动的油水自动分离器通过亲水性嵌合部和疏水性嵌合部相互嵌合形成嵌合区以及嵌合区以及相互嵌合的边缘形成有允许油水混合物中分离后的油或水流过的缝隙的设计，可以实现在重力驱动下自动分离油水混合物，即一侧获得水，一侧获得油，分离效率高；

(2)本发明提供的重力驱动的油水自动分离器的亲水性过滤部的顶表面与疏水性过滤部的顶表面均朝向嵌合区的中心倾斜且交错设置，可以更好地利用重力驱动实现油水混合物中的油或水流向嵌合区，避免了油覆盖在亲水性过滤部的顶表面，同时提高分离效率；

(3)在本发明实施例提供的重力驱动的油水自动分离器及其制备方法中，亲水表面和疏水表面均含有PPy和银，PPy赋予器件优异的光热转化性能，可以利用吸收太阳光产生的热量降低粘性油如石油的粘度，加快分离，银赋予器件抗菌性能，杜绝了细菌的滋生，实现了器件的自清洁性，器件制备方法简单，解决了传统油水分离只能获得油或只能获得水，无法同时分离油水的难题，从而为工业含油废水的处理奠定了基础。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施方式进行改变，这些改变也应视为落入本发明的保护范围内。本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (9)

1.一种重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，所述油水自动分离器包括：

亲水性过滤部，包括亲水性本体、设置在亲水性本体一侧的亲水性嵌合部和沿重力方向贯穿所述亲水性本体和亲水性嵌合部的多个第一过滤孔；

疏水性过滤部，包括疏水性本体、设置在疏水性本体一侧的疏水性嵌合部和沿重力方向贯穿所述疏水性本体和疏水性嵌合部的多个第二过滤孔；

所述亲水性嵌合部和疏水性嵌合部相互嵌合形成嵌合区；

在嵌合区中，所述亲水性嵌合部和疏水性嵌合部沿着相互嵌合的边缘形成有允许油水混合物中分离后的油或水流过的缝隙，

其中亲水性过滤部上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，所述水的一部分沿着亲水性本体的第一过滤孔流出亲水性本体，所述水的剩余部分沿着亲水性嵌合部中的第一过滤孔到所述缝隙后继续沿着缝隙流动，然后再沿着所述第一过滤孔从上自下流出亲水性嵌合部，油沿着亲水性过滤部的顶表面朝向嵌合区流动，并经由所述缝隙并借助于嵌合区中的疏水性嵌合部中的第二过滤孔从疏水性过滤部流出；

疏水性过滤部上流过的油水混合物通过重力分离成水和油，所述油的一部分沿着疏水性本体的第二过滤孔流出疏水性本体，所述油的剩余部分沿着疏水性嵌合部中的第二过滤孔到所述缝隙后继续沿着缝隙流动，然后再沿着所述第二过滤孔从上自下流出疏水性嵌合部，水沿着疏水性过滤部的顶表面朝向嵌合区流动，并经由所述缝隙并借助于嵌合区中的亲水性嵌合部中的第一过滤孔从亲水性过滤部流出。

2.根据权利要求1所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述亲水性过滤部的顶表面是朝向嵌合区的中心倾斜的，

所述疏水性过滤部的顶表面也是朝向嵌合区的中心倾斜的。

3.根据权利要求2所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述亲水性嵌合部设置成亲水性锯齿形结构，

所述疏水性嵌合部设置成疏水性锯齿形结构，

其中所述亲水性锯齿形结构和疏水性锯齿形结构能够相互嵌合。

4.根据权利要求3所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述亲水性锯齿形结构包括至少一个亲水性锯齿部，

所述疏水性锯齿形结构包括至少一个疏水性锯齿部。

5.根据权利要求4所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述亲水性本体的顶表面与第一个所述亲水性锯齿部的顶表面在同一平面形成所述亲水性过滤部的顶表面；

所述疏水性本体的顶表面与第一个所述疏水性锯齿部的顶表面在同一平面形成所述疏水性过滤部的顶表面。

6.根据权利要求1所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述油水自动分离器包括所述嵌合区下方的中空腔体。

7.根据权利要求6所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述油水自动分离器还包括支撑件和/或罩桶；

所述支撑件设置在所述中空腔体内，用于支撑所述亲水性过滤部和所述疏水性过滤部；

所述罩桶套设在所述亲水性过滤部和所述疏水性过滤部相互嵌合形成的整体结构的外围，用于防止所述亲水性过滤部与所述疏水性嵌合部分离。

8.根据权利要求1所述的重力驱动的油水自动分离器，其特征在于，

所述亲水性过滤部具有通过表面沉积聚吡咯/银获得的亲水表面；

所述疏水性过滤部具有通过表面沉积聚吡咯/银/十二烷基硫醇获得的疏水表面。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的重力驱动的油水自动分离器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1. 利用3D打印技术打印获得亲水性过滤部基体和疏水性过滤部基体；

S2. 对所述亲水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeCl₃的混合溶液处理和银氨溶液处理，得到亲水性过滤部，然后对所述疏水性过滤部基体依次进行碱处理、吡咯和FeCl₃的混合溶液处理、银氨溶液处理和十二烷基硫醇的醇水溶液处理，得到疏水性过滤部；

S3. 将所述亲水性过滤部和疏水性过滤部嵌合在一起形成所述油水自动分离器。