超疏水网格与电场驱动的水雾收集性能研究

发布时间：2024-04-14 22:09

　　随着社会的发展与人口增长,淡水资源的短缺问题变得日益严峻,通过有效的手段实现淡水资源的开发利用成为迫在眉睫的议题。在自然界,浓雾中蕴含着丰富的淡水资源,此外,人类生产活动带来的水分蒸发问题同样产生了大量的水雾。因此,通过捕集空气中的水雾将可以实现淡水资源的有效利用。首先,利用超疏水涂层强化不锈钢网格的水雾收集效果。通过水热反应在不锈钢网格表面原位生长沸石涂层,进一步利用全氟癸基三氯硅烷(FDTS)疏水改性制备出稳固的超疏水涂层。研究了水热反应时间和疏水改性时间对涂层表面形貌、化学组成、水接触角的影响,并进一步考察了不同润湿状况下网格的水雾收集性能、超疏水涂层的稳定性。结果表明,在水热反应24 h,疏水改性24 h后,不锈钢网表面具有最佳的微纳米级别的粗糙度,并且嫁接较多的含F基团,表面水接触角达到155°,对水滴的粘滞力极低,具有良好的超疏水性。水雾收集实验表明,超疏水网格可以大大降低网孔堵塞,改善网格空气动力学效率;与未处理的不锈钢网相比,其液滴的脱落时间大大降低,收集速率为4200 mg/(cm²·h),提升高达93%,连续20 h的使用性能不下降。此外超疏水...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1网状捕雾器示意图

传统的网状雾收集器[19-22],通常由支撑结构(杆或者框架)支撑的二维网状结构组成,垂直地面设置于雾流通过的空间,如图1.1所示。当携带雾滴的空气通过网状结构时,微小的雾滴便会撞击到网格线表面。在撞击时,液滴粘附到网格线上,随着与其他进入的雾滴凝聚,水滴逐渐长大。当它们达到临界....

图1.2拉舍尔网雾捕集器

1956年[23],位于智利北部安托法加斯塔的北方天主教大学利用编织网进行了第一次水雾收集实验。自1987年以来[24],使用编织聚烯烃拉舍尔网格,如图1.2所示,Schemnauer及其同事在世界许多干旱的地区,例如西非(纳米比亚),南美(智利和秘鲁)和非洲中部的沿海沙漠,进行....

图1.3空气动力学效率与遮阴系数的关系

式中C0为压降系数;Cd为不透水的的等形板的阻力系数。Rivera揭示了最大收集效率的理想遮阴系数范围为0.5到0.6,如图1.3所示。虽然此模型估算最佳的阴影系数使得雾流最大化的运动向网格纤维,但可以通过更改网格中纤维的大小和数量(在给定阴影系数的约束范围内)来减少空气阻力,从....

图1.4不同的雾收集器的性能

Shi[35]等人则提出了另一种避免这些问题的方法。如图1.4所示,他们使用了小型的垂直排列的金属丝(“雾竖琴”)来代替传统的十字形网格。在实验室条件下,比较了三种不同线径的竖琴的收集率与常规等效网格的收集率。证明了竖琴结构有效的减少了水滴的钉扎里,使其不受阻碍的沿着竖琴平行导线....

本文编号：3955302