一种亲疏水复合雾水收集装置及方法

本发明属于雾水收集领域，更具体地，涉及一种亲疏水复合雾水收集装置及方法。

背景技术：

1、雾中含有悬浮的大量水滴和冰晶，其高效收集对于缓解干旱和半干旱地区的水资源短缺问题，具有重要的经济价值和社会效益。传统的雾水收集依赖于雾滴与收集器的惯性碰撞，效率低。对收集器表面进行化学改性是提升雾水收集效率的理想方案之一。在雾网中掺入聚偏氟乙烯纤维、制备图案化仿生janus膜等均可提升集水性能，但是上述优化方法对雾流的方向、大小等非常敏感，仅在指定雾流方向和高雾气浓度的环境条件下高效运行，限制了雾水收集技术的广泛应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种亲疏水复合雾水收集装置及方法，能够拓宽雾水收集的雾气浓度作用范围，同时降低收集效率对雾气来流方向的敏感程度，实现雾气宽谱、多向、灵活收集。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种亲疏水复合雾水收集装置，包括：

3、高压电极，用于电离空气产生正负离子，使环境雾流中的液滴荷电；

4、地网捕获系统，包括复合地电极和转动模块；所述复合地电极包括依次排列的外层亲水地电极、内层亲水地电极、外层疏水地电极，在环境雾流方向与高压电极平行设置从而与高压电极形成空间电场，以捕获在空间电场作用下被驱动至到复合地电极附近的荷电液滴；所述转动模块用于在环境雾气含水量高于第一阈值时转动所述复合地电极以使所述外层疏水地电极成为正对雾气来流方向的首层，在环境雾气含水量低于第一阈值时转动所述复合地电极以使所述外层亲水地电极成为正对雾气来流方向的首层；

5、集水槽，用于收集从雾网上滑落的液滴。

6、按照本发明的第二方面，提供了一种雾水收集方法，应用于如第一方面所述的装置，包括：

7、s1，在高压电极上施加直流高压使其放电电离空气，以使雾流中的雾滴荷电；

8、s2，当环境雾气含水量高于第一阈值时，转动模块调整复合地电极的方向，使外层疏水地电极成为正对雾气来流方向上的首层，从而使环境雾气首先通过内层亲水地电极与外层疏水地电极之间形成的浓雾收集区；当环境雾气含水量低于第一阈值时，转动模块调整复合地电极的方向，使外层亲水地电极成为正对雾气来流方向上的首层，从而使环境雾气首先通过外层亲水地电极与内层亲水地电极之间形成的薄雾收集区；

9、s3，持续监测环境雾气含水量，循环步骤s2，直至雾气含水量小于第二阈值。

10、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

11、1、本发明所提供的装置兼具亲水和疏水性能，可以拓宽雾水收集的雾气浓度作用范围，降低收集效率对雾气来流方向的敏感程度，实现雾气宽谱、多向、灵活收集。

12、2、本发明提供的“亲水-亲水-疏水”地电极复合结构以实现宽雾气浓度范围内的高效雾水收集为目标，在薄雾环境下，通过“亲水-亲水”结构实现雾滴的多次收集，提升雾水收集效率；在浓雾环境下，通过“疏水-亲水”结构实现凝结雾滴的跨层定向输运，加快收集速率。

13、3、本发明提供的雾水收集装置制作成本低、地网收集系统结构灵活多变，可以根据实际需求自行增加或减少雾网层数，不仅适用于雾水收集领域，还可以用于工业废水、蒸气的回收利用，具有大规模商业应用的潜力。

技术特征：

1.一种亲疏水复合雾水收集装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，各地电极为线电极、网电极、筒电极或板电极。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述外层亲水地电极、内层亲水地电极、外层疏水地电极通过连接件连接，所述转动模块通过转动所述连接件带动所述复合地电极转动。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压电极表面附着金属纳米颗粒。

5.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述高压电极为线电极、网电极、针电极或刀片电极。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外层亲水地电极的接触角范围为5°～60°，所述外层疏水地电极的接触角范围为120°～160°。

7.一种雾水收集方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种亲疏水复合雾水收集装置及方法，属于雾水收集领域，该装置包括高压电极、地网捕获系统和集水槽；考虑到雾气的发生与强度往往存在随机性波动，地网捕获系统包括“亲水‑亲水‑疏水”复合结构及转动模块，转动模块可灵活转动复合结构的朝向捕获荷电雾滴，能够在宽雾气浓度范围内实现不同雾流方向上的有效收集，实现薄雾下雾水收集的可行性，提升浓雾下雾水收集的高效性，同时满足雾水收集来流方向的多向性。从而拓宽雾水收集的雾气浓度作用范围，降低收集效率对雾气来流方向的敏感程度，实现雾气宽谱、多向、灵活收集。

技术研发人员：张明,肖梦涵,李传,于克训,郑玮,潘垣
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16