本发明属于海洋溢油处理，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：
1、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。
2、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。
技术实现思路
1、要解决的技术问题：
2、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。
3、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；
4、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；
5、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；
6、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；
7、所述俘能单元用于向整个装置提供所需电能。
8、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；
9、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；
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
15、本发明的进一步技术方案是：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。
16、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。
17、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；
18、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。
19、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；
20、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；
21、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。
22、有益效果
23、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。
24、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。
25、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。
26、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。
27、优选的，本发明附体壳体位于外端的开口为回环形，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。且附体壳体的外形还能够防止海面的波浪上涌。
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；
2.根据权利要求1所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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；
3.根据权利要求2所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
4.根据权利要求2所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
5.根据权利要求2所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
7.根据权利要求6所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
8.根据权利要求1-7任一项所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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。
9.根据权利要求8所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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；
10.根据权利要求9所述一种摩擦纳米发电的海洋溢油处理装置，其特征在于：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；
