[0001] 本发明属于原油回收技术领域，具体涉及一种原油回收的装置及方法。

[0002] 原油泄漏会造成对海洋生态的严重破坏，造成严重的经济损失。因此，急需发展一种快速、便捷、环保的原油回收方法。

[0003] 由于原油的粘度较大(>1Pa·s)，传统的吸附材料对其吸附效果有限。Yu等通过通电产生焦耳热的方式对石墨烯包覆海绵进行加热，降低与海绵接触的原油的粘度，尾端加自吸泵将原油抽到回收罐中(Yu,S.et al.Nat.Nanotechnol.2017,12,434.)。这种方法可以实现原油连续回收，但实际应用的时候需要大功率的泵辅助吸油，这引起了操作的不方便也引起额外的电能损耗。

[0004] 因此，考虑到海水表面原油回收的实际应用场景，发展一种低成本、便捷、有效、绿色、可循环使用的原油回收方法，以解决现有方法存在的种种问题。

[0005] 需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

[0046] 以下内容提供了不同的实施例或范例，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本公开。在本公开中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应当被视为在本文中具体公开。

[0047] 本公开提供一种太阳光驱动原油回收的方法，包括施加太阳光照于吸光组件表面，在吸光组件表面产生温度梯度，进而促进原油从低温区向高温区扩散，最终在重力作用下滴落在回收桶中。本公开的装置也可通过额外引入其他光源，进一步提高吸光组件表面的温度，进而提高原油的回收效率。

[0048] 根据本发明，现有原油回收的方法多存在回收效率低、污染能耗高、设备操作复杂等问题。为此，本发明结合特定装置设计了一种太阳光驱动回收原油的方法。该方法通过对吸光材料施加太阳光照，利用光热效应产生的温度梯度，促进原油黏度降低进而向高温区扩散，最终实现原油的绿色无污染、连续化回收，并大大降低了原油回收成本。

[0049] 参阅图1，其代表性地示出了本公开提出的一示例性实施方式的太阳光驱动原油回收的装置。下面将结合图1对本公开提出的太阳光驱动原油回收进行详细说明。本公开提出的方法是以应用于原油回收为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本公开的相关设计应用于其他类型的有机物回收，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本公开提出的装置的原理的范围内。

[0050] 如图1所示，在本实施方式中，本公开提出的原油回收的装置主要包括聚光组件、吸光组件以及回收组件。需说明的是，图1仅是本公开原油回收的装置的部分示意图，并未示出如太阳光源、浮球等结构。下面将结合图1，对本公开提出的原油回收装置的一示例性实施方式的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

[0051] 结合图1所示，在本实施方式中，该原油回收装置包括聚光组件、吸光组件100以及回收组件，其中，回收组件包括壳体210和回收罐220，壳体210具有中空腔，且开设有与中空腔连通的第一顶部开口，回收罐220由壳体210的第一顶部开口伸入并容置在中空腔内，回收罐220开设有第二顶部开口，回收的原油由第二顶部开口进入回收罐220内，且回收罐220的第二顶部开口与壳体210的第一顶部开口平齐。考虑到回收罐220的罐体壁厚不会很厚，第二顶部开口基本上与第一顶部开口重合。壳体210的底部具有配重部，壳体210底部的周围悬挂浮球保证整个装置可悬浮在海水水面上，其内部回收罐220用于回收由吸光组件100吸附后滴落的原油。聚光组件包括支撑架和聚光透镜400，聚光透镜400通过支撑架与吸光组件100连接。其中支撑架为两个，即支撑架310和支撑架311，支撑架310和311间隔设置在吸光组件100上。通过调节支撑架310和311之间的间距来调节上端聚光透镜400与吸光组件100之间的间距。

[0052] 下面结合图1具体阐述本公开制光驱动回收原油的工艺流程。

[0053] 首先，吸光组件100设置于回收罐220的顶部，且吸光组件100的尺寸大于壳体210的第一顶部开口的尺寸，也就是说，吸光组件100由壳体210的顶面向四周延伸预设距离，从而遮挡壳体210和回收罐220的顶部开口，吸光组件100的四周接触原油，这样使得吸光组件100具有更大的与原油接触的面积，从而提高回收效率。吸光组件100上设置有可变距离的支撑架310和311，用于支撑聚光透镜400。壳体210的底部具有配重部，壳体210的底部的四周设置有浮球，以保证整体装置能稳定的悬浮于海水表面。

[0054] 在一些实施例中，吸光组件100的构成包括但不限于泡沫材料和其表面至少上表面的包覆的吸光层，吸光层的组分包括但不仅限于石墨烯、碳纳米管、氧化石墨烯、碳纳米微球、MXene、金属纳米粒子，吸光层制备的方法包括但不限于涂覆法、高温碳化、高温沉积和转移法中的一种或多种。此外，在一些实施例中，本公开所用的光源不仅限与自然界中的太阳光源，也可通过外加光源进一步提高吸光组件表面的温度。

[0055] 具体地，在工作时，整体装置浮于泄露原油的海面上，吸光组件100四周与原油直接接触，悬挂于支架310和311上的聚光透镜400将太阳光聚焦在吸光组件100表面，形成中间高四周低的温度梯度。由于原油的黏度和表面张力随温度升高而降低，吸光组件100四周吸附的原油会倾向于向温度更高的中心位置扩散，进而受到重力的作用滴落在回收罐220中。一般地，可通过调节调节聚光透镜400与吸光组件100之间的距离调节吸光组件表面的光斑大小和温度场分布，一般来说吸光组件的中心位置温度优选的在60‑120℃，四周的温度在40‑60℃，四周和中心点温度差范围为10‑50℃。需要说明的是，根据实际需要，本公开的装置也可通过多级透镜组聚焦或额外引入其他光源，进一步提高吸光组件表面的温度，进而提高原油的回收效率。

[0056] 综上，本公开通过提供一种新的光驱动原油回收的方法，以实现海洋环境下原油的回收。利用太阳光在吸光组件表面产生温度梯度，使原油黏度和表面张力降低，进而向高温区域扩散，最终让吸附于吸光组件中的原油在重力作用下滴落在回收筒中。相较于原油回收的其他方法，采用本公开的装置操作简便、回收成本低、对环境无污染，在无外加能量2
的情况下可实现原油的连续回收，单位时间内回收原油质量可达1.5kg/(h·m)，具有良好的应用前景。

[0057] 本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

[0058] 下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。如无特殊说明，本发明采用的试剂或材料等均可从市售购得。

[0059] 实施例1

[0060] 1)将剪切好合适尺寸的石英纤维毡(武汉鑫友泰光电科技有限公司)浸渍于1M氯化铁溶液中，超声处理20min。干燥后将其置于管式炉中，在氩气保护条件下升温至700℃，通入50sccm氢气还原5min后通入20sccm乙烯生长20min后再随炉冷却降温，得到吸光组件。

[0061] 2)将如上述通过化学气相沉积制备的吸光组件置于如图1所示的装置上，选择焦距为10cm的聚焦透镜置于吸光组件正上方7cm处固定。

[0062] 3)将步骤2)得到的装置悬浮于原油和水液面上，打开太阳光模拟器，使得模拟太阳光通过光学透镜直射在吸光组件表面，装置即可实现原油的自发沿石英纤维毡直接滴落入回收桶内。

[0063] 图2和图3分别为实施例1步骤1再石英纤维毡表面生长的碳纳米管扫面电子显微镜和拉曼光谱图，可知石英纤维毡表面包覆了均匀、结晶性良好的碳纳米管。图4为回收筒内原油质量随时间变化的关系，说明了该装置可长时间稳定工作。

[0064] 实施例2

[0065] 1)将石墨烯浆料(南京先丰纳米材料有限公司)涂敷在10cm直径的三聚氰胺泡沫表面，通过调节浆料浓度和涂敷次数使得中间5cm直径的圆周内石墨烯层厚度约为10微米，周围石墨烯层厚度为5微米。

[0066] 2)将步骤1)所得石墨烯包覆泡沫安装在如图1所示的装置上。之后，保持装置悬浮于原油和水液面上，打开太阳光模拟器，装置即可实现原油的自发沿泡沫直接滴落入回收桶内。

[0067] 图5为实施例2涂敷后泡沫表面面电阻面扫描图，可以看到石墨烯层厚的差别在表面引起了面电阻梯度。图6为施加太阳光照后泡沫结构中心点和周围区域升降温过程中温度变化情况，可以看到通过控制涂覆层厚度的方法可以在太阳光照条件下在泡沫结构的吸光组件表面自发产生温度梯度。

[0068] 综上，本公开通过提供一种新型光驱动原油回收的装置，以实现海洋环境下原油的回收。利用太阳光在吸光材料表面产生温度梯度，使原油黏度和表面张力降低，进而向高温区域扩散，最终实现原油的连续回收。相较于原油回收的其他方法，采用本公开的装置操作简便、回收成本低、对环境无污染，在无外加能量的情况下可实现原油的连续回收，单位时间内回收原油质量可达单位面积的吸光组件单位时间内回收原油质量可达1.5kg/(h·2
m)，具有良好的应用前景。

[0069] 本领域技术人员应当注意的是，本公开所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本公开的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本公开不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。