一種霧水收集器及霧水收集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種霧水收集器及霧水收集方法，本發(fā)明通過風機將空氣中的霧水迅速導入至霧水加熱箱中，通過定向疏導霧水的流動方向，增加霧水和加熱器的接觸時間來提高霧水的溫度，當升溫的霧水進入低溫的霧水反應箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級的超疏水結構層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級的超疏水結構層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應箱的內腔通過集水管流入集水瓶中。因此，本發(fā)明具有較高的霧水收集率，且能夠最大程度的保留霧水中的原有物質，為今后開展有關霧水的科研活動提供有力的保障。
【專利說明】一種霧水收集器及霧水收集方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)工程領域，特別是涉及一種霧水收集器及霧水收集方法。
【背景技術】
[0002]霧，是近地層空氣中懸浮著大量微細水滴的可見集合體。霧滴的平均直徑多在10 μ m以下，密度約為17?108/m3。清潔的霧水對人體健康和對整個陸地生態(tài)系統(tǒng)是十分有利的。
[0003]但是，隨著全球環(huán)境問題的日益嚴重，大氣污染物與霧滴之間相互作用，許多城市霧水已被污染。霧水中的化學成分，如重金屬鹽、高濃度的離子、嚴重酸化的霧水、霧中吸附的塵埃以及病菌等對人體健康和生態(tài)環(huán)境都造成了很大的影響。
[0004]2006年，12月24日?12月27日，南京市出現(xiàn)連續(xù)4天的強濃霧天氣，由于濃霧中含有大量的污染物，導致這四天南京市各大醫(yī)院受濃霧影響的患者數量明顯增多；在濱海地區(qū)，由于海霧中含有大量的可溶性鹽，當海霧凝結成霧水不斷地附著在園林綠化植物葉片上后，對植物會產生鹽害作用，嚴重影響了植物的正常生長。因此，需要了解霧水的化學特征，才能對怎樣防霧和怎樣治霧提供一定的科學依據。但是，另一方面，目前國內關于霧水的采集裝置卻普遍存在霧水收集率過低的問題。
[0005]荷花“出淤泥而不染”這一現(xiàn)象來源于荷葉表面獨特的微納米結構，即自然界的“超疏水原理”。通過電子顯微鏡可以清晰地看到荷葉表面布滿了類似于半球狀的隆起，在每個半球狀隆起的頂部又有一個尖狀的凸頂。研究表明，在所有半球狀隆起間的凹陷部位布滿了空氣，形成一層納米級厚的空氣層。這就使得在荷葉上的雨水或霧水隔著一層極薄的納米級空氣層，只能與半球狀隆起頂部的幾個點接觸，水珠和荷葉表面的接觸面積僅有2%?3%，從而降低兩者間的摩擦力，水珠在自身表面張力作用下形成球體，不粘附荷葉自由滾落。
[0006]受自然界超疏水現(xiàn)象的啟示，人們在仿超疏水材料方面的研究也不斷加大。一般認為超疏水材料應同時具備兩個條件:(I)大的接觸角(通常以大于150°為界限)；(2)低的滾動角(一般以小于10°為界限)。通常情況下荷葉的水接觸角和滾動角分別為160°和2°。目前，已經有不少學者以荷葉表面的微納米結構為模板，制作出類荷葉表面結構的膜。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明的目的是，針對目前霧水采集裝置普遍存在霧水收集率過低的問題，提出一種霧水收集器及霧水收集方法，以獲得較高的霧水收集率，且能夠最大程度的保留霧水中的原有物質。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種霧水收集器，所述霧水收集器包括互相連通的霧水加熱箱與霧水反應箱，所述霧水加熱箱的上部設有風機接口，所述霧水反應箱的底部設有集水管以及與所述集水管相連的集水瓶，其中，所述霧水加熱箱的內頂面、內底面分別設有第一導熱隔離板、第二導熱隔離板，所述第一導熱隔離板與所述第二導熱隔離板交替設置，所述霧水加熱箱的內頂面、內底面、第一導熱隔離板以及第二導熱隔離板之間形成霧水通道，所述霧水通道中至少設有一組加熱器，所述霧水反應箱的內壁設有制冷機構，所述霧水反應箱內部設有霧水附著機構，并且所述霧水收集器內部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層。
[0009]優(yōu)選地，所述霧水加熱箱與霧水反應箱的外壁均為隔熱保溫材料。
[0010]優(yōu)選地，所述霧水反應箱內部的溫度設置為I?5°C。
[0011]優(yōu)選地,所述霧水反應箱的底面與水平面的夾角為I?10°。
[0012]優(yōu)選地，所述霧水附著機構由縱橫交錯設置的第一片狀組件與第二片狀組件組成。
[0013]優(yōu)選地，所述第一片狀組件與第二片狀組件均的內壁由厚度為I?5_的不銹鋼材料制成，外壁至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層。
[0014]優(yōu)選地，所述風機接口通過管道連接有風機。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提供一種霧水收集方法，所述方法包括如下步驟:
[0016]A、霧水收集準備步驟，包括整理地面以及采用去離子水清洗所述的霧水收集器；
[0017]B、將所述的霧水收集器放在整理好的地面上，并固定平穩(wěn)；
[0018]C、在所述集水瓶中放入少量礦物油，之后將所述集水管伸入所述集水瓶中；
[0019]D、在風機接口處通過管道連接風機，并打開所述制冷機構I?2分鐘，使霧水反應箱內部的溫度控制在I?5°C ;
[0020]E、打開加熱器和風機，開始霧水收集，完成霧水收集后，關閉風機和加熱器。
[0021]基于上述技術方案，本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0022]本發(fā)明通過風機將空氣中的霧水迅速導入至霧水加熱箱中，通過定向疏導霧水的流動方向，增加霧水和加熱器的接觸時間來提高霧水的溫度，當升溫的霧水進入低溫的霧水反應箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級的超疏水結構層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級的超疏水結構層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應箱的內腔通過集水管流入集水瓶中。因此，本發(fā)明具有較高的霧水收集率，且能夠最大程度的保留霧水中的原有物質，為今后開展有關霧水的科研活動提供有力的保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1為霧水收集器結構示意圖；
[0025]圖2為霧水附著機構結構示意圖；
[0026]其中，I?霧水加熱箱；2?霧水反應箱；3?風機接口 ；4?集水管；5?集水瓶；6?第一導熱隔離板；7?制冷機構；8?霧水附著機構；9?加熱器；10?第一片狀組件；11?第二片狀組件；12?第二導熱隔離板。
【具體實施方式】
[0027]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種霧水收集器，所述霧水收集器包括互相連通的霧水加熱箱I與霧水反應箱2。所述霧水加熱箱I的內頂面、內底面分別設有第一導熱隔離板6、第二導熱隔離板12，所述第一導熱隔離板6與所述第二導熱隔離板12交替設置，所述霧水加熱箱I的內頂面、內底面、第一導熱隔離板6以及第二導熱隔離板12之間形成霧水通道A。
[0030]所述霧水通道A中至少設有一組加熱器9。在本發(fā)明中，設置所述加熱器9的目的是為了增高霧水的溫度，但是霧水的溫度也不能太高，溫度控制在40?70°C，以免出現(xiàn)氣化現(xiàn)象。經過加熱的霧水進入霧水反應箱2的內部時，將具有較大的溫度差，能夠顯著提高霧水冷凝速率。并且所述霧水加熱箱I與霧水反應箱2保持連通，并且連通部位位于所述霧水收集器的上部，以保證后續(xù)的冷凝效率。
[0031]進一步，所述霧水通道A用于定向疏導霧水的流動方向，增加霧水和加熱器9的接觸時間，以提高霧水的溫度。所述霧水加熱箱I的外壁采用隔熱保溫材料，以減少箱體內與外界的熱交換。所述霧水加熱箱I的上部設有風機接口 3，所述風機接口 3通過管道連接有風機，通過所述風機能夠將霧快速抽入所述霧水加熱箱I內。
[0032]霧水反應箱2包括由制冷機構7和霧水附著機構8。所述制冷機構7位于霧水反應箱2的內壁，所述制冷機構7由冷凝管構成，所述冷凝管至少部分環(huán)繞霧水反應箱的內壁，并且所述冷凝管為銅冷凝管，在該銅冷凝管中導入的是1°C左右的循環(huán)冷卻水。通過調控措施，保證霧水反應箱2內部的溫度控制在I?5°C，霧水反應箱2的外壁采用隔熱保溫材料，以減少箱體內與外界的熱交換。當經過升溫的霧水進入霧水反應箱后，由于急劇的低溫，霧水會迅速冷凝變?yōu)橐簯B(tài)，并大量附著在所述霧水反應箱2內部的霧水附著機構8上。
[0033]如圖2所示，所述霧水附著機構8由縱橫交錯設置的第一片狀組件10與第二片狀組件11組成。所述第一片狀組件10與第二片狀組件11均的內壁由厚度為I?5mm的不銹鋼材料制成，外壁至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層。霧水反應箱2內縱橫垂直交錯的第一片狀組件10與第二片狀組件11越密集，為霧水提供的附著面積就越大，匯集的霧水就越多。
[0034]進一步，所述霧水反應箱2的底部設有集水管4以及與所述集水管4相連的集水瓶5。優(yōu)選地，所述霧水反應箱2的底面與水平面的夾角為I?10°，并且所述霧水反應箱2的內壁均附有微納米級的超疏水結構層，以保證收集到的液態(tài)霧水在重力作用下沿著霧水反應箱2的底面經過集水管4匯入到集水瓶5內。
[0035]在本發(fā)明中，霧水收集器內部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層，這些微納米級的超疏水結構層使得霧水或者霧氣難以附著在霧水收集裝置的內壁，霧水能夠迅速向下流動，以保證霧水高效的收集。由此大大的提高了霧水收集效率，并且最大程度地保留霧水中的原有物質，進一步以便為開展對霧水的科研活動提供優(yōu)質的霧水原料。
[0036]實施例2
[0037]本發(fā)明還提供了一種霧水收集方法，所述方法包括如下步驟:
[0038]A、霧水收集準備步驟，包括整理地面以及采用去離子水清洗所述的霧水收集器。
[0039]在選擇好收集地點后，應對地面進行簡單整理。將地面上明顯的凸物如石塊、樹枝等移開，盡可能保證地面平整，以保證霧水收集器能夠安置穩(wěn)定。為保證實驗數據的準確性，避免有灰塵、污潰、殘液等混入收集的霧水中，每次收集前都用去離子水對所述霧水收集器內部進行清洗，重點清洗霧氣與霧水收集器內部的接觸面。
[0040]B、將所述的霧水收集器放在整理好的地面上，并固定平穩(wěn)；
[0041]C、在所述集水瓶5中放入少量礦物油，以減少霧水的蒸發(fā)。之后將所述集水管4伸入所述集水瓶5中2?3cm處，以防止霧水灑落。
[0042]D、在風機接口 3處通過管道連接風機，通過風機的引風，大量的霧氣進入霧水收集器內，使得霧水收集更加高效。打開所述制冷機構I?2分鐘，使霧水反應箱2內部的溫度控制在I?5°C，以保證較佳的冷凝效果。
[0043]E、打開加熱器9和風機，開始霧水收集，完成霧水收集后，關閉風機和加熱器9。
[0044]本發(fā)明的霧水收集器，除降雨天氣不能使用外，其他環(huán)境均可適用。
[0045]本發(fā)明通過風機將空氣中的霧水迅速導入至霧水加熱箱中，通過定向疏導霧水的流動方向，增加霧水和加熱器的接觸時間來提高霧水的溫度，當升溫的霧水進入低溫的霧水反應箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級的超疏水結構層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級的超疏水結構層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應箱的內腔通過集水管流入集水瓶中。因此，本發(fā)明具有較高的霧水收集率，且能夠最大程度的保留霧水中的原有物質，為今后開展有關霧水的科研活動提供有力的保障。
[0046]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種霧水收集器，其特征在于:所述霧水收集器包括互相連通的霧水加熱箱(I)與霧水反應箱(2)，所述霧水加熱箱(I)的上部設有風機接口(3)，所述霧水反應箱(2)的底部設有集水管(4)以及與所述集水管(4)相連的集水瓶(5)，其中，所述霧水加熱箱(I)的內頂面、內底面分別設有第一導熱隔離板(6)、第二導熱隔離板(12)，所述第一導熱隔離板(6)與所述第二導熱隔離板(12)交替設置，所述霧水加熱箱(I)的內頂面、內底面、第一導熱隔離板(6)以及第二導熱隔離板(12)之間形成霧水通道(A)，所述霧水通道㈧中至少設有一組加熱器(9)，所述霧水反應箱(2)的內壁設有制冷機構(7)，所述霧水反應箱(2)內部設有霧水附著機構(8)，并且所述霧水收集器內部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層。
2.根據權利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水加熱箱(I)與霧水反應箱(2)的外壁均為隔熱保溫材料。
3.根據權利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水反應箱(2)內部的溫度設置為I?5°C。
4.根據權利要求1或2或3所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水反應箱(2)的底面與水平面的夾角為I?10°。
5.根據權利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水附著機構(8)由縱橫交錯設置的第一片狀組件(10)與第二片狀組件(11)組成。
6.根據權利要求5所述的霧水收集器，其特征在于:所述第一片狀組件(10)與第二片狀組件(11)均的內壁由厚度為I?5mm的不銹鋼材料制成，外壁至少部分表面附有微納米級的超疏水結構層。
7.根據權利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述風機接口(3)通過管道連接有風機。
8.一種霧水收集方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: A、霧水收集準備步驟，包括整理地面以及采用去離子水清洗上述權利要求1?7中任意一項權利要求中所述的霧水收集器； B、將所述的霧水收集器放在整理好的地面上，并固定平穩(wěn)； C、在所述集水瓶(5)中放入少量礦物油，之后將所述集水管(4)伸入所述集水瓶(5)中； D、在風機接口(3)處通過管道連接風機，并打開所述制冷機構(7)1?2分鐘，使霧水反應箱⑵內部的溫度控制在I?5°C ; E、打開加熱器(9)和風機，開始霧水收集，完成霧水收集后，關閉風機和加熱器(9)。
【文檔編號】G01N1/24GK104390817SQ201410697258
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】翟鵬輝, 譚德遠, 高彥波, 王婉清, 邢萌萌, 樊蓓莉, 郭宏凱, 蔡飛 申請人:北京東方園林股份有限公司