海上石油在开采和运输过程中难免发生泄漏,油膜大面积铺展,对海洋生态环境产生严重影响。目前的处理方法存在着回收不完全、含水量高、二次污染等诸多缺点。具有超疏水-超亲油表面的丝网在油水分离方面表现出良好性能,其原理是根据油与水在丝网表面浸润性的极端差异,油可以迅速渗透,而水则不可以铺展,最终达到油水分离。基于此,为回收海上浮油,本文设计了一套新型油水分离装置。该系统主体采用倒圆台形状,分油部位采用具有超疏水-超亲油性的不锈钢丝网。设计完成后,搭建油水分离实验平台,对油水分离装置在静止水面和波动水面的分油情况展开实验研究。本文通过采用硫酸铜溶液增加丝网表面粗糙度,而后用硬脂酸进行低表面能修饰,成功制备出超疏水-超亲油表面,水滴在改性后丝网上的静态接触角为156.4°,滚动角为4.96°。在油水分离过程中,丝网可以重复使用多次,耐静态水压和动态水压方面也有良好的表现。油在表面张力和重力的共同作用下流进装置储油腔中,而水被丝网挡在装置外面,经过检测,回收的油中不含有水分。仿照船体的稳定性校核原理,本文对设计的油水分离装置进行校核计算,证明该装置可以很好的自浮于水面,倾斜0°-15°时仍然会通过自身调节保持稳定性。实验过程中,发现在静止水面工作时,由于水和油表面张力的作用,会形成水环,阻挡浮油与水的接触,进而回收效率较低,每个工况都会剩余0.5 L,而在波动水面则会阻止水环的形成,最终分油效率达到94%。为此,本文揭示了水环的形成机理,并提出让油水分离装置做自身振荡的方法,改善了在静止水面工作的缺点。本文设计的新型油水分离装置在静止水面和波动水面都能高效稳定地实现油水分离,具有一定的推广性,可等比例放大到实际应用中。此外,对油在水面的铺展情况进行了机理解释,对以后海上浮油的处理具有一定指导意义。