原油採出液含水率的逐年增加，正在給中國這一世界第二大石油進口國帶來嚴峻的挑戰。部分井液的含水率高達95%以上，當前的產出液處理工藝迫切需要實現產業化變革。隨著海上油氣開發向深海邁進，深海平臺的油水分離、深海海底的油水分離、採油井井底油水分離等都迫使人們探索新的分離技術，級數少、重量輕、佔用空間小的油氣水高效處理方法，正隨著交叉學科的發展而不斷湧現。
2016年從澳大利亞留學歸國的深圳技術大學健康與環境工程學院助理教授餘利博士，結合自己在無機材料和高分子材料的研究成果，依託深圳技術大學的產學研和技術轉化平臺，創立了深圳市圳力液體分離科技有限公司（下稱「圳力科技」），致力於實現新型油水分離技術在中國的產業化。
如今，圳力科技自主創新研發的分離裝備，實現了單次分離的水質就可達到高滲透油田回注指標，一平方米的膜分離通量可以達到12噸/小時，已為多個國內油田提供技術服務。通過塗層材料、油田採出液油水分離裝置、含油汙水處理裝置及面向餐飲行業的油水分離廚具等的開發，圳力科技正逐漸實現新型油水分離技術在工業和民用等不同場景中的轉化應用。
餘利踐行自己的科研理念，緊密對接市場需求，在交叉學科研究中發揮最大價值，創新開發實用技術，實現了經濟價值與社會效益的雙贏。
自主創新，讓油水分離變得更簡單
「讓油水分離更簡單」，既有著現實的迫切需求，也是技術研發的必然方向。憑藉新材料技術的不斷突破，這已不再是夢想。
石油作為國家緊缺的戰略儲備物資，在國民經濟及化工生產中的地位舉足輕重，其獲取過程包括勘探與開採、集輸、煉化等。不可忽視的是，幾乎所有油田都要經歷含水開發期，特別是採油速度大和採取注水強化開發的油田，無水採油期一般較短，原油含水率增長快。
原油含水不僅增加了儲存、輸送、煉製過程中設備的負荷，且增加了升溫時的燃料消耗，甚至因為水中含鹽而引起設備和管道的結垢或腐蝕。因此，原油脫水成為石油獲取過程中一個極為重要的環節。
20世紀90年代開始，我國大部分油田開採進入中後期，產出液中含水率逐年增加，部分井液的含水率已達到95%以上，給目前已有的產出液處理工藝帶來新的挑戰。為節約成本、提高效率，降低對已有產出液處理工藝的壓力，經常需要進行油水預分離，即把原油含水率儘量降低到能進電脫罐、汙水含油率降到幾千毫克每升以便進行汙水處理。因此，國內外研究者數十年來一直在尋求級數少、重量輕、佔用空間小的油氣水高效處理方法，以便實現海上油氣、特別是深海油氣的經濟開採。
我國的原油主要來源於陸相油和海相油，陸地油田主要分布在我國的東北部和西部，海上油田主要分布在沿海地區的東部和南部。陸地油田分布廣泛、油井口及聯合站數目眾多、原油成分複雜，原油脫水設備必須具備成本低廉、運輸便捷、不受原油成分限制等高效分離特點。
而與陸地油田不同，受空間、質量及建造成本限制，海上採油平臺對油水分離設備的效率、尺寸要求比陸地油田更加苛刻，針對海上油田生產需求，急需開發高通量、高分離效率的新型油水分離技術及小型化的分離設備。
餘利認為，發展一種設備成本及運營成本低廉、便於維護的中小型分離設備，使之同時具有高效、高通量油水分離性能，提高油田整體經濟和社會效益，既是「中國製造2025」戰略的具體實施，也是當今節能減排、環保等行業的重要要求。
油田採用怎樣的脫水方法須根據原油性質、含水率及乳化程度等參數來確定。當含水率較高時，常採用兩段脫水法，即先用化學沉降法使含水量降低至30%以下，再用電脫水法處理。
化學脫水須使用破乳劑來降低原油與水的界面強度，有利於破壞油水界面雙電層，迫使水滴合併，從而促進油水的沉降分離。為確保原油含水量達標，在最後的沉降罐內安裝高壓電極，使油水在電場作用下，將原油水顆粒界面膜破壞或削弱，強迫水顆粒合併。但是，化學脫水不僅需時較長，加入的破乳劑也會影響回注水水質；電脫水則在處理高含水原油時操作困難、能耗巨大。因此，傳統的電脫水設備對高含水期的原油處理已顯得力不從心。
為發展一種新型節能、分離效率高、處理量大的油水分離技術，世界各國的科學家們將目標聚集在三種膜分離技術上，即無機陶瓷膜、高分子膜及金屬網膜。這三類膜在用於油水分離前，須經過化學改性，使其具有特殊的浸潤性，如超疏水/超親油或超親水/水中超疏油，從而使油水混合物中的油或水高選擇性地通過膜孔道，達到高效分離的目的。
「值得提出的是，由於這些膜表面所修飾的塗層材料難以長期抵禦低表面能、高粘度原油的粘附汙染，在油氣田系統及石油洩漏事故處理的應用仍較為受限。」餘利認為，在油水分離膜領域，仍需重點突破如何避免依賴外界高能輸入、提高膜通量及分離效率及能夠長期抵禦油類物質汙染的自清潔功能等三個方向。
2019年至今，以餘利為負責人及技術帶頭人的圳力科技，在新型油水分離技術領域實現了重大突破。基於固液分離、液液分離和氣液分離多項研究成果，團隊發表重要學術文章6篇，申請國家發明專利4項、實用新型專利8項。在此基礎上，圳力科技自主研發了油田採出液油水分離裝置、含油汙水處理裝置等推動油水分離產業革命的新型裝置。
其中，圳力科技研發的油田採出液油水分離裝置能夠實現自動將水與油進行分離，降低原油中含水量及水中含油量，解決了傳統分離方式能量消耗過多及汙染問題。如油田聯合站油水分離設備不僅分離效率高，其單次分離的水質就可達到我國多個油田的回注指標，且油水分離通量大，一平方米的膜分離通量可以達到12噸/小時。而其較小的設備體積，使其在海上採油平臺上使用更有優勢。
產研結合，依託企業實現技術轉化
圳力科技是依託於深圳技術大學產學研平臺實現科技孵化的初創企業，憑藉領先的液體分離技術，其以工業一體化服務，專注為石油行業提供高效高通量低溫脫水技術。
餘利介紹，依託新型油水分離技術的突破，圳力科技不僅實現了油田採出液油水分離裝置、含油汙水處理裝置等的研發，也在雙重水合水中防油塗層、防高粘度原油塗層及防水親油塗層三大類塗層材料上實現產業化應用。三大類塗層材料聚焦於新型無機及高分子前驅體，採用液相法或氣相法製備，可規模化製備到各類固體基材表面。
作為公司創始人及深圳技術大學液體分離團隊負責人，早在國外讀博士時，餘利就專注於具有特殊功能的無機材料和高分子材料的研究。「這些材料可以應用於多個工業場景，比如礦物浮選、海水淡化、油水分離、汙水淨化、非接觸式傳感與器件操控等。」餘利說。
深圳地理位置優越、經濟環境優越、創業氛圍濃厚，既是中國科技創新的領軍城市，也是年輕人發揮才華、實現夢想的一片熱土。2016年回國後，餘利在深圳大學從事了兩年的博士後研究，他希望將新型油水分離技術實現技術轉化和應用，以解決我國油田及相關工業和民用發展需求為目標。
深圳海上運輸發達，若有貨輪發生大面積石油洩漏未得到及時處理，對海洋經濟將造成不可估量的影響；與此同時，南海油田年產油量在中國海上油田中名列前茅，解決南海油田高效高通量油水分離難題，將會帶來巨大的經濟價值和社會效益；此外，原油/水分離技術也可以應用於多場景民用產品，從源頭上避免地溝油的發生，營造乾淨衛生環境。
正是看到了市場潛藏的巨大需求，圳力科技應運而生。
儘管是一個初創公司，但餘利對企業定位非常明確，依託深圳技術大學液體分離技術團隊，實現以科技引領企業發展。創業初期，企業遇到了很多的困難——技術突破難、專業人才緊缺、資金不充足、實驗場地限制等。
「我們研發的塗層材料和分離膜確實有很好的優勢，但是如何將塗層材料和分離膜集成到分離設備中去，是一個很大的難點。我們沒有流體力學專業的研究人員，也沒有機械設計專業的專家，更沒有在油田裡有長期工作經驗的員工，這就導致我們在研髮油水分離撬裝設備的時候進展比較慢。」餘利說。
為了打開局面，圳力科技在創立之初就參加了中國創新創業大賽，並在6073家參賽企業中脫穎而出，獲得了深圳賽區二等獎。「通過這種方式，獲得了很多專家及相關企業的關注，他們對我們的技術給予了高度評價和認可。此外，我們參加了一些重要的行業展會，也接觸到了很多油田及相關工業的多種需求。」
無論是參加創業大賽，還是參加行業展會，都對圳力科技的技術和產品推廣起到了很大的作用。功夫不負苦心人，通過與機械製造類企業、油田勘探設計研究院、油田服務類企業等行業機構的對接，團隊最終克服了設備設計和設備集成這一短板。
如今，圳力科技已有10人的團隊規模，其中研發團隊有5人，運營團隊有3人，市場部和產品設計部各有1人。麻雀雖小，五臟俱全。規模不大的企業中，獲得海內外博士學位的就有3名，碩士2名。專業背景涵蓋材料學、表界面科學、環境工程等，多種研究背景的交叉，為企業的技術發展提供了人才保障。
目前，企業與中石油、中石化、中油BP、中航油等大型企業合作，技術已經應用於多個工業或民用場景，承接了相關產業訂單。圳力科技正在與勝利油田、吉林油田、西北石油局、南海油田開展緊密的對接。在油氣田系統中，已用於採出液的油水分離、後端含油汙水的淨化與回注等；在其他工業中，相關技術已經用於加油站儲油罐清洗時的油水分離、工業生產氣體中聚結除水除油等；在民用上，企業已經開發了用於餐飲行業的多種濾油廚具等。
餘利與團隊已在規劃企業的未來，希望通過3年時間，實現為20家或以上規模企業提供技術或解決方案，成長為國家高新技術企業，將圳力科技打造成為深圳技術大學產學研領域的一張名片。
孔雀南飛，科研應創造最大價值
作為一個年輕的「80後」科研帶頭人與企業負責人，餘利出生成長於安徽，深受徽州文化、淮河文化、皖江文化和廬州文化的影響。2009年，餘利從安慶師範大學材料化學專業本科畢業，3年後在東華大學獲得了高分子化學與物理專業理學碩士學位。2012年，餘利飛往南半球，在澳大利亞南澳大學礦物與材料學專業攻讀博士學位。
在澳洲的留學，讓已經在高分子化學領域打下牢固知識基礎的餘利，找到了自己的科研方向。在澳洲讀博的第一年，他的工作重點就是研究納米氣泡。在液相中，只要有固體物質，其固液界面就會形成微納米氣泡，而微納米氣泡會影響物質間的相互作用。他的研究方向就是如何降低微納米氣泡在催化劑表面的形成概率來提高催化劑的催化活性。
從2013年起，餘利將工作重點轉向了具有特殊功能材料的研發上面，這其中就包括了油水分離塗層材料、水質淨化材料、非接觸式傳感材料等。通過大量的實驗獲得了豐碩的成果後，餘利陸續以第一或通訊作者身份在ACS Nano、Materials Horizons、Nano Today、Langmuir、Applied Surface Science等國際知名期刊上發表學術論文。
不止於此，餘利還對能夠應用到各行業中的表界面科學產生了極為濃厚的研究興趣。表界面科學是一個非常大的研究學科，可以分為環境表界面科學、生物表界面科學、能源表界面科學及材料表界面科學等4個研究方向。經過一番研究，餘利突然頓悟，如果自己將材料化學與表界面科學交叉融合，將可以產生怎樣的效應，又可以做出多少具有實用價值的科研成果？
正是在將這兩個學科交叉研究的基礎上，餘利將目光聚焦在油水分離行業，致力於實現其核心技術和產業應用上的突破。
「如果你在某個領域非常有成就，鑽研得特別深，但如果不了解其他行業，你的才華是有所浪費的，因為你在這個領域的才華完全可以應用到其他行業中去，交叉學科的研究，就是一種催化劑，也是更好的資源整合。」餘利說，科研人才必須學會發揮自己在一個研究領域中的最大價值。
2016年，學成歸國的餘利到深圳大學光電工程學院光學工程博士後流動站從事博士後研究；2018年，他加入深圳技術大學，在健康與環境工程學院擔任助理教授。回國後，他主持了包括國家自然科學基金青年項目、國家博士後科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市科創委自由探索項目、「孔雀人才」項目及西北石油局兩項橫向科研項目在內的7項基金，在水處理、高分子塗層材料、表面浸潤性、非接觸操控與傳感等前沿領域取得多項創新性研究成果，發表SCI論文40餘篇。
如今，餘利帶領深圳技術大學液體分離團隊，致力於探索油水分離新材料與新技術、汙水處理新材料與淨化技術及非接觸式傳感與器件操控技術等三個領域的核心關鍵技術。
一方面，餘利希望能夠繼續將抗各類油汙染的新型塗層材料規模化應用到各種分離膜或分離設備中，實現油田系統、工業場景及餐飲行業的高效高通量油水分離；另一方面則研究由高吸附活性的微納米無機或有機材料組裝成的宏觀材料用於水質淨化，去除水中的低濃度重金屬離子、有機染料及抗生素等；此外，在非接觸傳感與操控技術上，餘利團隊利用新型塗層材料來感知人體呼吸產生的溼度變化，將這種溼度變化轉變為電學信號或光學信號，實現僅僅通過呼吸這種非接觸式的傳感來操控器件。「這個技術應用面也很廣，比如，開車時司機可以通過呼吸實現另一個重要操作的緊急操控，殘疾人也可以通過呼吸來打電話求助或實現緊急情況的處理等。」
儘管已在油水分離、新型塗層材料上獲得一系列科技成果轉化，但餘利認為，中國在新型塗層材料的研究水平上，與歐洲、北美及日本等地區和國家仍有一些差距，高質量塗層材料核心配方的研發仍缺乏核心關鍵技術，未來仍需改進設備、優化工藝、提升原材料質量、提高研發人員科學素養、加大研發經費投入。
2016年，餘利獲得了深圳市高層次人才「孔雀人才」項目的支持，面向油氣田開發一種高效高通量油水分離材料與設備，解決高粘度原油對分離膜汙染堵塞這一難題。經過3年研究，這一項目已取得很大進展，研發出具有自清潔抗油類物質粘附的塗層材料，讓石油自主脫離塗層表面，完成自清潔。
「這項技術是很難實現的，因為石油粘度大且表面張力小，很容易對分離膜造成汙染堵塞。另外，我們也已經研發出了第一代油水分離設備，它具有油水分離效率高、分離通量大等優勢。」
科研的進步依賴於人才的培養，作為深圳技術大學的一名老師，餘利希望努力提高自己在教學上「深入淺出」的能力，讓學生在課堂上既能聽得懂，也要聽得進。通過培養更多既有工匠精神，也有人文情懷的科研人才，突破更多緊密對接市場需求的核心關鍵技術，轉化更多經濟效益與社會效益雙豐收的科研成果。
專家簡介
餘利，2016年博士畢業於澳大利亞南澳大學，2016—2018年在深圳大學從事博士後研究，2018年6月起就職於深圳技術大學健康與環境工程學院，擔任助理教授，是深圳市「孔雀人才」C類人才獲得者。
長期從事新型塗層材料及其在水處理工程領域的應用，研究方向主要包括高通量油水分離技術與塗層材料、微納材料宏觀組裝體用於含油汙水處理、高分子塗層材料及表面浸潤性控制、非接觸操控與傳感器件等。
2016年回國後主持多項基金，包括國家自然科學基金委青年基金、中石化西北石油局兩項橫向項目、國家博士後科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市科創委自由探索項目、深圳市高層次人才「孔雀人才」項目等。
發表SCI論文40餘篇，其中以第一作者或通訊作者身份發表的論文主要包括Nano Today、ACS Nano、Materials Horizons、Chemical Communications、Langmuir（2篇）、Applied Surface Science（2篇）等，2019年至今共申請國家發明專利4項，實用新型專利8項，其中授權發明和實用新型專利各1項。