一种仿生毛细分离板及其油水分离装置

1.本发明属于化学处理设备领域，具体涉及一种仿生毛细分离板及其油水分离装置。


背景技术：

2.在人类生活或工业生产过程中会产生大量的含油废水，这些含油废水的主要成分包括水和一种或多种油液成分；并以水包油型或油包水型等形式的乳状液状态存在。这些含油废水流入到自然界中会造成严重的水污染或土壤污染，影响多种生物的健康。对含油废水进行油水分离，并进行分类回收处理和再利用，是解决含油废水污染问题的主要途径。
3.现有的油水分离方法主要包括：重力分离法、超声波法、吸附法、微生物法、电解法、化学凝聚法和膜分离技术等。其中，重力分离法是目前处理油水混合最常用的分离方法，可以处理大批量油水混合物，分离效果稳定，但缺点是占地面积大，分离效率低。超声波法的分离效果也相对较好，但超声波设备价格昂贵，处理过程的应用成本较高。利用吸附法可以处理油水混合物中的溶解油，且分离水质好。但是吸附处理过程需要建设占地面积较大的处理场地，吸附设备的投资高；且吸附处理过程的吸附剂难以回收，处理成本也相对较高。化学凝聚法可以处理油水中的乳化油，化学凝聚法的油水处理操作简单，技术成熟，但设备占地面积大，要添加大量药剂，易产生二次污染。电解法的除油效率高，操作可持续性强，但耗能高，设备复杂，且电解会产生易爆炸气体氢气。膜分离法借助膜的孔径大小，截留大分子、颗粒、胶体等物质，分离效率高，操作简单，但设备的维护成本高，热稳定性差，且不耐腐蚀。
4.针对现有的各项油水分离技术存在的种种弊端，有必要提供一种油水分离效果好，使用成本较低，易于进行推广应用的新型油水分离技术或设备；解决日益严峻的含油废水的污染问题。目前还没有相关的可供使用的设备或方法。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中各类油水分离技术存在的成本高昂、分离效果较差的问题。本发明提供一种仿生毛细分离板及其油水分离装置。
6.本发明采用以下技术方案实现：
7.一种仿生毛细分离板，其用于通过毛细作用对油水混合液中的油分和水分进行组分分离。仿生毛细分离板包括基板，以及连接在基板上的叶瓣阵列。
8.其中，基板为矩形板；基板的上表面含有一条向下凹陷的沟道。沟道与基板的长度方向平行，且沟道将基板上表面分隔为形状的大小相同的两个区域，分别为第一扩散区和第二扩散区。
9.叶瓣阵列分别分布在第一扩散区和第二扩散区内。叶瓣阵列由多个叶瓣状的翘片按照矩形阵列的排列方式构成。第一扩散区和第二扩散区内的叶瓣阵列中所有翘片的朝向和分布密度相同。每个翘片倾斜连接在基板上，翘片与基板间的倾斜角r为40
°
。具体的，基
板上的翘片均沿基板的沟道一侧倾斜指向沟道的另一侧。其中，翘片的尖端距基板所在平面的高度h不大于800μm。翘片的长度l小于1245μm。宽度w小于500μm。在第一扩散区或第二扩散区内的叶瓣阵列中，首尾相邻的两个翘片的根部间距d1等于待分离的两类液体组分的毛细管长度的任意一个中间值；侧面相邻的两个翘片的侧面间距d2小于d1。
10.作为本发明进一步的改进，每个翘片展开时呈卵型，且翘片沿横向和纵向均具有弧度。定义翘片的基部至尖端的连线方向为纵向，垂直于纵向的翘片两侧连线方向为横向；则在叶瓣阵列中，每片翘片的横向曲率半径ρ1为400μm，纵向曲率半径ρ2为650μm。
11.作为本发明进一步的改进，仿生毛细分离板采用亲水性材料制备而成，以使得不同组分的油水混合液均可以使得仿生毛细分离板润湿。
12.作为本发明进一步的改进，仿生毛细分离板采用apium pp材料或光敏树脂制备，并通过3d打印加工而成。
13.本发明还包括一种油水分离装置，该油水分离装置用于将油水混合液根据表面张力的差异分离为油分液体和水分液体。该油水分离装置包括：仿生毛细分离板、箱体、导管，以及阀门。
14.本发明还包括一种油水分离装置，油水分离装置用于将油水混合液中的不同组分根据表面张力的差异分离为油分液体和水分液体。该油水分离装置包括：仿生毛细分离器、箱体、导管和阀门。
15.仿生毛细分离器采用两片如前述仿生毛细分离板对称叠放得到；两片仿生毛细分离板叠放时的间隙使得其上的翘片靠近但不接触。仿生毛细分离器中基板侧面的周向上设置内陷的u形插槽；仿生毛细分离板中沟道的底部设置贯穿基板的通孔。
16.箱体内包含相互隔绝的储液腔和分离腔；储液腔的竖直高度高于分离腔。储液腔的上方连通一个进液口。分离腔的内壁上设置多片用于连接仿生毛细分离器的水平隔板；水平隔板的厚度与基板侧面的u形插槽的宽度相匹配，以使得仿生毛细分离器可以沿相邻两块隔板之间的间隙插接在隔板上。水平隔板和仿生毛细分离板插接后的组合体将分离腔分隔为上腔体和下腔体。在上腔体内，仿生毛细分离板中第一扩散区域和第二扩散区域的外侧边缘处分别顺接有用于收集油分或水分的导流槽；导流槽分别连通箱体上的油液出口和水分出口。
17.导管用于连通储液腔和分离腔的下腔体，以使得储液腔内的流体可以自流到分离腔的下腔体内。阀门安装在导管上；阀门用于调节从储液腔流入到分离腔的下腔体内的流体的流速。
18.作为本发明进一步的改进，在箱体中，当隔板上同时插接的仿生毛细分离器的数量为多个时，每个仿生毛细分离器的沟道的延伸方向均相互平行。且相邻两个仿生毛细分离器中对应仿生毛细分离板中翘片的朝向相反，以使得相邻两个毛细分离器中相互靠近的一侧收集到的液体组分相同。
19.作为本发明进一步的改进，箱体的至少其中一个侧壁上设置可开合的箱门，通过开启箱门进而更换箱体内的仿生毛细分离器。箱门与箱体的主体部分的连接处设置密封垫或密封圈，分隔板和仿生毛细分离器的连接处也设置密封垫或密封圈。
20.作为本发明进一步的改进，储液腔上方的进液口呈上口径大于下口径的漏斗状。且在进液口与储液腔的连通处设置可拆卸的过滤板。所述过滤板用于滤除流到储液腔内的
流体中的固形物杂质。
21.作为本发明进一步的改进，分离腔内设置有用于检测分离腔内液位高度的液位计。
22.或者在箱体的侧壁上设置用于观察分离腔内液位高度的观察窗。且在液位计或观察窗处设置与仿生毛细分离器齐平的标记线，标记线作为液相分离过程中的液位警戒线。
23.作为本发明进一步的改进，油水分离装置中还包括一个控制器，阀门采用电磁阀。控制器与液位计、电磁阀电连接；控制器用于获取所述液位计的检测结果；并根据一个预设的“液位高度-电磁阀开度”对照表对电磁阀的开度进行动态调整，以使得分离腔中的液位高度始终与仿生毛细分离器齐平。
24.本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
25.本发明根据生物界中南洋杉等具有的特殊的叶片结构产生的分流特性，设计出一种特殊的仿生毛细分离板，该仿生毛细分离板中特殊的叶瓣阵列可以使得油水混合液中具有不同表面张力的组分在其上按照不同的路径进行扩散。
26.利用设计出的仿生毛细分离板的特殊性能，本发明进一步设计出了一个可以实现自驱动的油水分离装置，该装置不仅可以将油水混合液中的油分和水分有效分离开来，而且还可以分离其它具有不同表面张力的互不相溶组分构成的混合乳液。
27.本发明提供的油水分离装置结构简单，生产制造成本低廉，可以用于各类不同组分油水混合液的组分分离，适用性广泛。在用于处理含油废水时，分离效果较好，使用成本较低。同时，本发明提供的设备的体积较小，可以在各类型场景下应用，产品具有极大的推广应用的前景。
附图说明
28.图1为本发明实施例1中提供的一种仿生毛细分离板结构示意图。
29.图2和图3为本发明实施例1中仿生毛细分离板上翘片的结构示意图。
30.图4和图5为本发明实施例1翘片和基板组合状态下的局部结构示意图。
31.图6为本发明实施例2中提供的一种油水分离装置(仅使用一组仿生毛细分离器)的结构示意图。
32.图7为本发明实施例2的仿生毛细分离器中使用的仿生毛细分离板的结构示意图。
33.图8为本发明实施例2提供的油水分离装置中使用的仿生毛细分离器的结构示意图。
34.图9为本发明实施例2中使用两组仿生毛细分离器的油水分离装置的结构示意图。
35.图中标记为：
36.1、基板；2、翘片；3、箱体；4、导管；5、阀门；6、仿生毛细分离器；7、过滤板；8、水平隔板；11、沟道；12、通孔；13、插槽；31、储液腔；32、分离腔；33、进液口。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.实施例1
39.本实施例提供一种仿生毛细分离板，其用于通过毛细作用对油水混合液中的油分和水分进行组分分离。如图1所示，仿生毛细分离板包括基板1，以及连接在基板1上的叶瓣阵列。
40.其中，基板1为矩形板；基板1的上表面含有一条向下凹陷的沟道11。沟道11与基板1的长度方向平行，且沟道11将基板1上表面分隔为形状的大小相同的两个区域，分别为第一扩散区和第二扩散区，对应图1中沟道11的左右两侧。
41.叶瓣阵列分别分布在第一扩散区和第二扩散区内。叶瓣阵列由多个叶瓣状的翘片2按照矩形阵列的排列方式构成。第一扩散区和第二扩散区内的叶瓣阵列中所有翘片2的朝向和分布密度相同。如图2和图3所示，每个翘片2倾斜连接在基板1上，翘片2与基板1间的倾斜角r为40
°
。具体的，基板1上的翘片2均沿基板1的沟道11一侧倾斜指向沟道11的另一侧。其中，翘片2的尖端距基板1所在平面的高度h不大于800μm。翘片2的长度l小于1245μm。宽度w小于500μm。在第一扩散区或第二扩散区内的叶瓣阵列中，首尾相邻的两个翘片2的根部间距d1等于待分离的两类液体组分的毛细管长度的任意一个中间值；侧面相邻的两个翘片2的侧面间距d2小于d1。
42.本发明的仿生毛细分离板主要通过对自然界中南洋杉叶片对不同流体的选择性分流特性的结构仿真实现分离效果。在南洋杉叶片具有一个特殊的分流特性；当在南洋杉叶片的表面倾倒水时，水会朝一个方向铺开；而向叶片上倾倒酒精，则会朝另一个方向铺开。出现这一特性的原因是南洋杉叶片独特的结构对使得具有不同张力的两类流体在毛细作用影响下朝不同方向流动。具体的，低表面张力的流体会顺着叶片的倾斜方向流动，而高表面张力的流体会逆着叶片的倾斜方向流动。
43.本实施例根据该特性设计出如图1的仿生毛细分离片，结合图1的结果可以看出，本实本实施例在一个基板1中间蚀刻出一条向下凹陷的沟道11；而沟道11两侧密布有大量的与南洋杉叶片结构类似的翘片2，这些翘片2和棘轮上的棘齿也很相似，但是首尾相邻的两个翘片2的根部之间存在一定的间隙。翘片2构成的叶瓣阵列在在沟道11的左右两侧分布状态相同，因此沟道11左侧向左延伸的方向均顺着翘片2的倾斜方向，而沟道11右侧向右延伸的方向均逆着翘片2的倾斜方向。
44.本实施例的每个翘片2根部间距d1设置为待分离的两中液相组分的毛细管长度的中间值之后，沟道11内的油液混合物中的油分和水分向外扩散时会受到不同的毛细作用力吸引，液体运动时前沿的驱动力可以足够克服钉扎效应；进而表现出油分和水分分别向两侧扩散的自分离效果。且分离过程依靠流体内部的驱动力自发实现，无需人工进行干预。
45.本实施例提供的仿生毛细分离板的使用方法如下：将待分离的油水混合液加入到基板1中间的沟道11内之后，油水混合液中的水分子和油分子会由于收到不同的毛细作用力而分别沿着翘片2的基部和尖端两个方向扩散，分别到达第一扩散区和第二扩散区。进而实现在油水混合液中对油分和水分进行有效分离的技术效果。
46.为了提高本实施例中仿生毛细分离板的分离效率，本实施例还对叶瓣阵列中的每个翘片2的结构进行进一步改良。具体的，如图4和图5所示，每个翘片2展开时呈卵型，且翘片2沿横向和纵向均具有弧度。定义翘片2的基部至尖端的连线方向为纵向，垂直于纵向的翘片2两侧连线方向为横向；则在叶瓣阵列中，每片翘片2的横向曲率半径ρ1为400μm，纵向
曲率半径ρ2为650μm。采用如图4和图5的特殊仿生结构，可以将不同的流体在叶瓣阵列上产生毛细作用的效果进一步增强，提升流体在叶瓣阵列上的扩散效率，进而提升仿生毛细分离板油液分离效率。
47.特别地，在应用于分离最常规的食用油和水的油液混合物时，将叶瓣阵列中首尾相邻的两个翘片2的根部间距d1设置为750μm，并将侧边相邻的两个翘片2的侧面间距d2设置为400μm时，可以得到最佳的分离效果。
48.考虑到不同材料对不同组分的亲和性不同，因此材料对油水混合液中各组分的亲和性对于最终的油水分离效果也具有一定的影响。本实施例提供的仿生毛细分离板采用亲水性材料制备而润湿；进而为后续过程中产生选择性的定向流体扩散运动状态奠定基础。成，以使得不同组分的油水混合液均可以使得仿生毛细分离板
49.除了材料亲和性之外，为了保证仿生毛细分离板的使用寿命；材料的耐高温、耐腐蚀等耐候性，以及结构强度等性能也是需要考量的指标。为了保证良好的结构强度和耐候性能，提高材料的使用寿命。本实施例中的仿生毛细分离板采用apium pp材料或光敏树脂制备而成。
50.由于本实施例提供的仿生毛细分离板具有微米级别的精细的微观结构，且该结构对产品的性能具有至关重要的影响。因此本实施例提供的仿生毛细分离板通过3d打印的技术加工而成。
51.实施例2
52.在实施例的仿生毛细分离板的基础上，本实施例进一步提供了如图6所示的一种油水分离装置，该油水分离装置用于将油水混合液根据表面张力的差异分离为油分液体和水分液体。该油水分离装置包括：仿生毛细分离器6、箱体3、导管4，以及阀门5。
53.其中，如图7所示，仿生毛细分离器6采用两片如实施例1中的仿生毛细分离板对称叠放构成，两片仿生毛细分离板的间距使得其上的翘片2靠近但不接触。
54.为了将仿生毛细分离板安装到箱体3内进行使用，如图8所示，本实施例在仿生毛细分离板的基板1侧面的周向上设置内陷的u形插槽13；进而便于将仿生毛细分离板插接在箱体3内的水平隔板8上。且在在本实施例的仿生毛细分离板中，沟道11的底部设置贯穿基板1的通孔12；通孔12可以便于待分离的油水混合物进入到两片仿生毛细分离板中间的沟道11内。
55.箱体3内包含相互隔绝的储液腔31和分离腔32；储液腔31的竖直高度高于分离腔32。储液腔31的上方连通一个进液口33。分离腔32的内壁上设置多片用于连接仿生毛细分离器6的水平隔板8；水平隔板8的厚度与基板1侧面的u形插槽13的宽度相匹配，以使得仿生毛细分离器6可以沿相邻两块隔板之间的间隙插接在隔板上。水平隔板8和仿生毛细分离板插接后的组合体将分离腔32分隔为上腔体和下腔体。在上腔体内，仿生毛细分离器6中第一扩散区域和第二扩散区域的外侧边缘处分别顺接有用于收集油分或水分的导流槽。导流槽分别连通箱体3上的油液出口和水分出口。
56.在本实施例中，结合图6还可以发现，两片仿生毛细分离板上连接的水平隔板8自然形成了一个封闭空间，因此通过对水平隔板8进行适当的变形设计，可以构成所需的导流槽，进而承接分离后的不同液体组分。
57.导管4用于连通储液腔31和分离腔32的下腔体，以使得储液腔31内的流体可以自
流到分离腔32的下腔体内。阀门5安装在导管4上；阀门5用于调节从储液腔31流入到分离腔32的下腔体内的流体的流速。
58.该油水分离装置的使用方法如下：用户将待分离的油水混合液通过进液口33加注到箱体3的储液腔31内。保持导管4处于导通状态，因此待分离的油水混合液会不断地匀速流入到分离腔32中，进而导致分离腔32中的液位高度不断升高，当分离腔32的液位高度达到与仿生毛细分离器6中间的沟道11底部时，待分离的油水混合液会沿通孔12进入到沟道11内，并保持液面高度持续上升。
59.当液面达到与仿生毛细分离器6中的翘片2所在表面齐平的高度时，待分离的油水混合液会受到叶瓣阵列的吸引而产生分散效果，其中的油分或水分分别经过第一扩散区域或第二扩散区域向外侧扩散.当油分或水分流到扩散区域的边缘时，则会流到导流槽内，导流槽分别收集油分和水分，并将二者从油液出口和水分出口处导出到箱体3外。
60.由于储液腔31的高度大于高于分离腔32，因此储液腔31内的液体在重力作用下会持续流入到分离腔32内，且仿生毛细分离板上的不同组分在达到基板1边缘后会被导流槽导出，因此这种扩散过程会不断持续下去，直到储液腔31内待分离的油水混合液耗尽。在整个装置的运行过程中，只需要保证液位分离腔32内待分离的油水混合物的液位高度高于下层基板1上表面，且小于叶瓣阵列中翘片2的最高点即可。
61.本实施例提供的装置的分离过程中，利用的能量是油水混合液在储液腔31内相对较高位置而具有重力势能。即分离过程中无需额外通过其它机械设备进行动力输出，分离过程可以自发完成；因此具有较低的工作能耗。同时，该设备中仿生毛细分离器6可以进行重复使用，当翘片2间隙被杂质堵塞导致分离效果变差时。只需要对仿生毛细分离器6进行拆解和清洗即可。因此该装置的也几乎不会存在高昂的耗材成本。综上可知，本实施例提供的油水分离装置在应用过程中的成本几乎仅来源于设备购置成本。同样的，该装置结构简单，批量化生产时的制造成本较低，因此非常适合进行推广应用，可以产生很好的经济效益和环保价值。
62.为了提高本实施例提供的油水分离装置的分离效率。还可以在油水分离装置中同时使用多个仿生毛细分离器6，本实施例中，图9提供的油水分离装置即为同时使用两组仿生毛细分离器6的产品。此时，当箱体3内的水平隔板8上同时插接的仿生毛细分离器6的数量为多个时，应当使得每块仿生毛细分离板的沟道11的延伸方向均相互平行，且相邻两块仿生毛细分离器6中翘片2的朝向相反。这样可以使得相邻两个毛细分离板中相互靠近的一侧收集到的液体组分相同，便于进行组分收集。在图9中，标记为
“ⅰ”
的是油液的收集区域，标记为
“ⅱ”
的是水分的收集区域。
63.在本实例提供的油水分离装置中，箱体3的至少其中一个侧壁上设置可开合的箱门。通过开启箱门进而更换箱体3内的仿生毛细分离器6。根据前文的描述可知，仿生毛细分离板中叶瓣阵列的排列密度主要由待分离的两类组分的表面张力决定。因此在分离不同组分的油水混合液时，就应当选择使用不同型号的仿生毛细分离器6(型号不同，则翘片2的尺寸、排列密度不同)。
64.本实施例将仿生毛细分离器6设计为插接的可拆卸连接方式，并将箱体3的箱门设置为可开合的结构；都是为了在分离不同油水混合液时，便于对仿生毛细分离器6进行更换。同时也便于在分离相同油液混合物时，对被杂质堵塞的仿生毛细分离器6进行更换。
65.本实施例的装置中在很对结构处都应用到了连通器的原理，因此为了保证装置中各结构的连接紧密度，并保证不同腔体间的密闭性，需要对各个可拆卸结构的连接进行密封处理。此外，本实施例在箱体3内的不同腔体中还开设有用于平衡内部腔体气压的气孔。同时，本实施例还在箱门与箱体3的主体部分的连接处设置密封垫或密封圈。在分隔板和仿生毛细分离器6的连接处也设置了密封垫或密封圈。
66.本实施例中，储液腔31上方的进液口33呈上口径大于下口径的漏斗状。为了避免储液腔31中待分离的油水混合物中的固形物杂质对仿生毛细分离板造成堵塞，本实施例在进液口33与储液腔31的连通处设置可拆卸的过滤板7。过滤板7用于滤除流到储液腔31内的流体中的固形物杂质。过滤板7的可拆卸设计可以便于对过滤板7进行更换或清洁。在结构上，可以采用在进液口33与储液腔31的连接处设置凸台结构，并将过滤板7搭接在凸台上的连接方式。
67.由于在该装置的使用过程中需要对分离腔32内的液位高度进行控制，因此在其它优选的实时方案中，分离腔32内还设置有用于检测分离腔32内液位高度的液位计。或箱体3的侧壁上设置用于观察分离腔32内液位高度的观察窗。
68.同时，在液位计或观察窗处设置与仿生毛细分离板的基板1上表面齐平的标记线，标记线作为液相分离过程中的液位警戒线。使用人员只需要调节阀门5的开度，使得分离腔32内的液位始终保持在靠近液位警戒线处，即可保证装置中组分分离工作的持续进行。
69.在其它实施例中，还可以将该设备设计为一个自动化的装置。将阀门5的调节设计为有控制器自动调节的形式，进一步降低设备运行过程对人工的依赖。具体的，油水分离装置还包括一个控制器，阀门5采用电磁阀。控制器与液位计、电磁阀电连接。控制器用于获取液位计的检测结果；并根据一个预设的“液位高度-电磁阀开度”对照表对电磁阀的开度进行动态调整：调节过程中，当分离腔32内的液位降低过快时则增大阀门5开度，当液位增高过快时则降低阀门5开度。进而使得分离腔32中的液位高度始终保持与仿生毛细分离器6中的翘片2大致齐平的状态。
70.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种仿生毛细分离板，其用于通过毛细作用对油水混合液中的油分和水分进行组分分离；其特征在于，所述仿生毛细分离板包括：基板，其为矩形板；所述基板的上表面含有一条向下凹陷的沟道；所述沟道与基板的长度方向平行，且所述沟道将基板上表面分隔为形状的大小相同的两个区域，分别为第一扩散区和第二扩散区；以及叶瓣阵列，其分别分布在所述第一扩散区和第二扩散区内；叶瓣阵列由多个叶瓣状的翘片按照矩形阵列的排列方式构成；第一扩散区和第二扩散区内的叶瓣阵列中所有翘片的朝向和分布密度相同；每个翘片倾斜连接在所述基板上，翘片与基板间的倾斜角r为40
°
，翘片的尖端距基板所在平面的高度h不大于800μm；翘片的长度l小于1245μm；宽度w小于500μm；在所述叶瓣阵列中，首尾相邻的两个翘片的根部间距d1等于待分离的两类液体组分的毛细管长度的任意一个中间值；侧面相邻的两个翘片的侧面间距d2小于d1。2.如权利要求1所述的仿生毛细分离板，其特征在于：所述翘片展开时呈卵型，且翘片沿横向和纵向均具有弧度；定义翘片的基部至尖端的连线方向为纵向，垂直于纵向的翘片两侧连线方向为横向；则在所述叶瓣阵列中，每片翘片的横向曲率半径ρ1为400μm，纵向曲率半径ρ2为650μm。3.如权利要求1所述的仿生毛细分离板，其特征在于：所述仿生毛细分离板采用亲水性材料制备而成，以使得不同组分的油水混合液均可以使得所述仿生毛细分离板润湿。4.如权利要求3所述的仿生毛细分离板，其特征在于：所述仿生毛细分离板采用apium pp材料或光敏树脂制备，并通过3d打印加工而成。5.一种油水分离装置，其用于将油水混合液根据表面张力的差异分离为油分液体和水分液体，其特征在于：所述油水分离装置包括：仿生毛细分离器，其采用两片如权利要求1-4任意一项所述仿生毛细分离板以含翘片的板面为相对面，对称叠放构成；两片所述仿生毛细分离板的间隙使得其上的翘片靠近但不接触；所述仿生毛细分离器中基板侧面的周向上设置内陷的u形插槽；所述仿生毛细分离板中沟道的底部设置贯穿基板的通孔；箱体，其内包含相互隔绝的储液腔和分离腔，所述储液腔的竖直高度高于分离腔；所述储液腔的上方连通一个进液口；所述分离腔的内壁上设置多片用于连接仿生毛细分离器的水平隔板，所述水平隔板的厚度与所述基板侧面的u形插槽的宽度相匹配，以使得所述仿生毛细分离器可以沿相邻两块隔板之间的间隙插接在隔板上；水平隔板和仿生毛细分离板插接后的组合体将分离腔分隔为上腔体和下腔体；在所述上腔体内，仿生毛细分离板中第一扩散区域和第二扩散区域的外侧边缘处分别顺接有用于收集油分或水分的导流槽；导流槽分别连通箱体上的油液出口和水分出口；导管，其用于连通所述储液腔和分离腔的下腔体，以使得所述储液腔内的流体可以自流到所述分离腔的下腔体内；以及阀门，其安装在所述导管上；所述阀门用于调节从储液腔流入到分离腔的下腔体内的流体的流速。6.如权利要求5所述的油水分离装置，其特征在于：在所述箱体中，当隔板上同时插接的仿生毛细分离器的数量为多个时，每个仿生毛细分离器的沟道的延伸方向均相互平行；且相邻两个仿生毛细分离器中对应仿生毛细分离板中翘片的朝向相反，以使得相邻两个毛
细分离器中相互靠近的一侧收集到的液体组分相同。7.如权利要求5所述的油水分离装置，其特征在于：所述箱体的至少其中一个侧壁上设置可开合的箱门，通过开启箱门进而更换箱体内的所述仿生毛细分离器；所述箱门与箱体的主体部分的连接处设置密封垫或密封圈，分隔板和仿生毛细分离器的连接处也设置密封垫或密封圈。8.如权利要求5所述的油水分离装置，其特征在于：所述储液腔上方的进液口呈上口径大于下口径的漏斗状；且在进液口与储液腔的连通处设置可拆卸的过滤板；所述过滤板用于滤除流到储液腔内的流体中的固形物杂质。9.如权利要求5所述的油水分离装置，其特征在于：所述分离腔内设置有用于检测分离腔内液位高度的液位计；或所述箱体的侧壁上设置用于观察分离腔内液位高度的观察窗；且在所述液位计或观察窗处设置与仿生毛细分离器齐平的标记线，所述标记线作为液相分离过程中的液位警戒线。10.如权利要求9任意一项所述的油水分离装置，其特征在于：所述油水分离装置还包括一个控制器，所述阀门采用电磁阀；所述控制器与液位计、电磁阀电连接；所述控制器用于获取所述液位计的检测结果；并根据一个预设的“液位高度-电磁阀开度”对照表对电磁阀的开度进行动态调整，以使得分离腔中的液位高度始终与仿生毛细分离器齐平。

技术总结
本发明属于化学处理设备领域，具体涉及一种仿生毛细分离板及其油水分离装置。仿生毛细分离板包括基板和叶瓣阵列。其中，基板的上表面含有沟道；沟道将基板上表面分隔为第一扩散区和第二扩散区。叶瓣阵列分别分布在第一扩散区和第二扩散区内。叶瓣阵列由翘片按照矩形阵列的排列方式构成。油水分离装置包括仿生毛细分离器、箱体、导管，以及阀门。仿生毛细分离器两片仿生毛细分离板构成；箱体内包含相互隔绝的储液腔和分离腔；仿生毛细分离器插接箱体内的水平隔板上，并将分离腔分隔为上腔体和下腔体。导管用于连通储液腔和下腔体。阀门用于调节流体的流速。本发明解决了现有技术中各类油水分离技术存在的成本高昂、分离效果较差的问题。题。题。


技术研发人员：李新宇 张元昊 余光海 廖煜民
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/5/25