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(fēng)機(jī)將空氣中的霧水迅速導(dǎo)入至霧水加熱箱中，通過定向疏導(dǎo)霧水的流動(dòng)方向，增加霧水和加熱器的接觸時(shí)間來提高霧水的溫度，當(dāng)升溫的霧水進(jìn)入低溫的霧水反應(yīng)箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應(yīng)箱的內(nèi)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(zhì)，為今后開展有關(guān)霧水的科研活動(dòng)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)工程領(lǐng)域，特別是涉及一種霧水收集器及霧水收集方法。

【背景技術(shù)】
[0002]霧，是近地層空氣中懸浮著大量微細(xì)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(duì)人體健康和對(duì)整個(gè)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(yán)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(xué)成分，如重金屬鹽、高濃度的離子、嚴(yán)重酸化的霧水、霧中吸附的塵埃以及病菌等對(duì)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(qiáng)濃霧天氣，由于濃霧中含有大量的污染物，導(dǎo)致這四天南京市各大醫(yī)院受濃霧影響的患者數(shù)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(dāng)海霧凝結(jié)成霧水不斷地附著在園林綠化植物葉片上后，對(duì)植物會(huì)產(chǎn)生鹽害作用，嚴(yán)重影響了植物的正常生長(zhǎng)。因此，需要了解霧水的化學(xué)特征，才能對(duì)怎樣防霧和怎樣治霧提供一定的科學(xué)依據(jù)。但是，另一方面，目前國(guó)內(nèi)關(guān)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(dú)特的微納米結(jié)構(gòu)，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(gè)半球狀隆起的頂部又有一個(gè)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(jí)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(jí)空氣層，只能與半球狀隆起頂部的幾個(gè)點(diǎn)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?cè)诜鲁杷牧戏矫娴难芯恳膊粩嗉哟?。一般認(rèn)為超疏水材料應(yīng)同時(shí)具備兩個(gè)條件:(I)大的接觸角(通常以大于150°為界限)；(2)低的滾動(dòng)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(dòng)角分別為160°和2°。目前，已經(jīng)有不少學(xué)者以荷葉表面的微納米結(jié)構(gòu)為模板，制作出類荷葉表面結(jié)構(gòu)的膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，針對(duì)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(zhì)。
[0008]為實(shí)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(yīng)箱，所述霧水加熱箱的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)接口，所述霧水反應(yīng)箱的底部設(shè)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(nèi)頂面、內(nèi)底面分別設(shè)有第一導(dǎo)熱隔離板、第二導(dǎo)熱隔離板，所述第一導(dǎo)熱隔離板與所述第二導(dǎo)熱隔離板交替設(shè)置，所述霧水加熱箱的內(nèi)頂面、內(nèi)底面、第一導(dǎo)熱隔離板以及第二導(dǎo)熱隔離板之間形成霧水通道，所述霧水通道中至少設(shè)有一組加熱器，所述霧水反應(yīng)箱的內(nèi)壁設(shè)有制冷機(jī)構(gòu)，所述霧水反應(yīng)箱內(nèi)部設(shè)有霧水附著機(jī)構(gòu)，并且所述霧水收集器內(nèi)部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層。
[0009]優(yōu)選地，所述霧水加熱箱與霧水反應(yīng)箱的外壁均為隔熱保溫材料。
[0010]優(yōu)選地，所述霧水反應(yīng)箱內(nèi)部的溫度設(shè)置為I?5°C。
[0011]優(yōu)選地,所述霧水反應(yīng)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(jī)構(gòu)由縱橫交錯(cuò)設(shè)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(nèi)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(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層。
[0014]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)接口通過管道連接有風(fēng)機(jī)。
[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(zhǔn)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(fēng)機(jī)接口處通過管道連接風(fēng)機(jī)，并打開所述制冷機(jī)構(gòu)I?2分鐘，使霧水反應(yīng)箱內(nèi)部的溫度控制在I?5°C ;
[0020]E、打開加熱器和風(fēng)機(jī)，開始霧水收集，完成霧水收集后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和加熱器。
[0021]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0022]本發(fā)明通過風(fēng)機(jī)將空氣中的霧水迅速導(dǎo)入至霧水加熱箱中，通過定向疏導(dǎo)霧水的流動(dòng)方向，增加霧水和加熱器的接觸時(shí)間來提高霧水的溫度，當(dāng)升溫的霧水進(jìn)入低溫的霧水反應(yīng)箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應(yīng)箱的內(nèi)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(zhì)，為今后開展有關(guān)霧水的科研活動(dòng)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(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1為霧水收集器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為霧水附著機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中，I?霧水加熱箱；2?霧水反應(yīng)箱；3?風(fēng)機(jī)接口 ；4?集水管；5?集水瓶；6?第一導(dǎo)熱隔離板；7?制冷機(jī)構(gòu)；8?霧水附著機(jī)構(gòu)；9?加熱器；10?第一片狀組件；11?第二片狀組件；12?第二導(dǎo)熱隔離板。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)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(yīng)箱2。所述霧水加熱箱I的內(nèi)頂面、內(nèi)底面分別設(shè)有第一導(dǎo)熱隔離板6、第二導(dǎo)熱隔離板12，所述第一導(dǎo)熱隔離板6與所述第二導(dǎo)熱隔離板12交替設(shè)置，所述霧水加熱箱I的內(nèi)頂面、內(nèi)底面、第一導(dǎo)熱隔離板6以及第二導(dǎo)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(shè)有一組加熱器9。在本發(fā)明中，設(shè)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(jīng)過加熱的霧水進(jìn)入霧水反應(yīng)箱2的內(nèi)部時(shí)，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(yīng)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(jìn)一步，所述霧水通道A用于定向疏導(dǎo)霧水的流動(dòng)方向，增加霧水和加熱器9的接觸時(shí)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(nèi)與外界的熱交換。所述霧水加熱箱I的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)接口 3，所述風(fēng)機(jī)接口 3通過管道連接有風(fēng)機(jī)，通過所述風(fēng)機(jī)能夠?qū)㈧F快速抽入所述霧水加熱箱I內(nèi)。
[0032]霧水反應(yīng)箱2包括由制冷機(jī)構(gòu)7和霧水附著機(jī)構(gòu)8。所述制冷機(jī)構(gòu)7位于霧水反應(yīng)箱2的內(nèi)壁，所述制冷機(jī)構(gòu)7由冷凝管構(gòu)成，所述冷凝管至少部分環(huán)繞霧水反應(yīng)箱的內(nèi)壁，并且所述冷凝管為銅冷凝管，在該銅冷凝管中導(dǎo)入的是1°C左右的循環(huán)冷卻水。通過調(diào)控措施，保證霧水反應(yīng)箱2內(nèi)部的溫度控制在I?5°C，霧水反應(yīng)箱2的外壁采用隔熱保溫材料，以減少箱體內(nèi)與外界的熱交換。當(dāng)經(jīng)過升溫的霧水進(jìn)入霧水反應(yīng)箱后，由于急劇的低溫，霧水會(huì)迅速冷凝變?yōu)橐簯B(tài)，并大量附著在所述霧水反應(yīng)箱2內(nèi)部的霧水附著機(jī)構(gòu)8上。
[0033]如圖2所示，所述霧水附著機(jī)構(gòu)8由縱橫交錯(cuò)設(shè)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(nèi)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(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層。霧水反應(yīng)箱2內(nèi)縱橫垂直交錯(cuò)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(jìn)一步，所述霧水反應(yīng)箱2的底部設(shè)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(yīng)箱2的底面與水平面的夾角為I?10°，并且所述霧水反應(yīng)箱2的內(nèi)壁均附有微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)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(yīng)箱2的底面經(jīng)過集水管4匯入到集水瓶5內(nèi)。
[0035]在本發(fā)明中，霧水收集器內(nèi)部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層，這些微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層使得霧水或者霧氣難以附著在霧水收集裝置的內(nèi)壁，霧水能夠迅速向下流動(dòng)，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(zhì)，進(jìn)一步以便為開展對(duì)霧水的科研活動(dòng)提供優(yōu)質(zhì)的霧水原料。
[0036]實(shí)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(zhǔn)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(diǎn)后，應(yīng)對(duì)地面進(jìn)行簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(duì)所述霧水收集器內(nèi)部進(jìn)行清洗，重點(diǎn)清洗霧氣與霧水收集器內(nèi)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(fēng)機(jī)接口 3處通過管道連接風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)的引風(fēng)，大量的霧氣進(jìn)入霧水收集器內(nèi)，使得霧水收集更加高效。打開所述制冷機(jī)構(gòu)I?2分鐘，使霧水反應(yīng)箱2內(nèi)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(fēng)機(jī)，開始霧水收集，完成霧水收集后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)將空氣中的霧水迅速導(dǎo)入至霧水加熱箱中，通過定向疏導(dǎo)霧水的流動(dòng)方向，增加霧水和加熱器的接觸時(shí)間來提高霧水的溫度，當(dāng)升溫的霧水進(jìn)入低溫的霧水反應(yīng)箱后，由于霧水的熱冷溫差大，能夠以微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層為載體，迅速冷凝為液態(tài)，并在微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層上形成球狀水珠，在重力作用下，沿著霧水反應(yīng)箱的內(nèi)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(zhì)，為今后開展有關(guān)霧水的科研活動(dòng)提供有力的保障。
[0046]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)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(yīng)箱(2)，所述霧水加熱箱(I)的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)接口(3)，所述霧水反應(yīng)箱(2)的底部設(shè)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(nèi)頂面、內(nèi)底面分別設(shè)有第一導(dǎo)熱隔離板(6)、第二導(dǎo)熱隔離板(12)，所述第一導(dǎo)熱隔離板(6)與所述第二導(dǎo)熱隔離板(12)交替設(shè)置，所述霧水加熱箱(I)的內(nèi)頂面、內(nèi)底面、第一導(dǎo)熱隔離板(6)以及第二導(dǎo)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(shè)有一組加熱器(9)，所述霧水反應(yīng)箱(2)的內(nèi)壁設(shè)有制冷機(jī)構(gòu)(7)，所述霧水反應(yīng)箱(2)內(nèi)部設(shè)有霧水附著機(jī)構(gòu)(8)，并且所述霧水收集器內(nèi)部與霧水的接觸面至少部分表面附有微納米級(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層。
2.根據(jù)權(quán)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(yīng)箱(2)的外壁均為隔熱保溫材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水反應(yīng)箱(2)內(nèi)部的溫度設(shè)置為I?5°C。
4.根據(jù)權(quán)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(yīng)箱(2)的底面與水平面的夾角為I?10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述霧水附著機(jī)構(gòu)(8)由縱橫交錯(cuò)設(shè)置的第一片狀組件(10)與第二片狀組件(11)組成。
6.根據(jù)權(quán)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(nèi)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(jí)的超疏水結(jié)構(gòu)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧水收集器，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)接口(3)通過管道連接有風(fēng)機(jī)。
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(zhǔn)備步驟，包括整理地面以及采用去離子水清洗上述權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)權(quán)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(fēng)機(jī)接口(3)處通過管道連接風(fēng)機(jī)，并打開所述制冷機(jī)構(gòu)(7)1?2分鐘，使霧水反應(yīng)箱⑵內(nèi)部的溫度控制在I?5°C ; E、打開加熱器(9)和風(fēng)機(jī)，開始霧水收集，完成霧水收集后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)和加熱器(9)。
【文檔編號(hào)】G01N1/24GK104390817SQ201410697258
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】翟鵬輝, 譚德遠(yuǎn), 高彥波, 王婉清, 邢萌萌, 樊蓓莉, 郭宏凱, 蔡飛 申請(qǐng)人:北京東方園林股份有限公司