[发明专利]一种高效除雾集水用烟雾除雾器及其制备方法

说明书

一种高效除雾集水用烟雾除雾器及其制备方法，属于烟雾除雾器制备领域。制备过程如下：（1）除雾器置于无水乙醇中冲洗后干燥待用；（2）干燥后除雾器用PP处理剂浸泡后烘干；（3）将有机树脂及疏水气相二氧化硅微粉分散于有机溶剂中，得到粘接层；（4）将酸性链式水性硅溶胶分散于碱性水溶液中，加入正硅酸四乙酯和疏水处理剂，再加入微米级颗粒，获得非均匀润湿性涂层；（5）将步骤（3）所得到的除雾器半固化后，在步骤（4）中制备出的杂化超疏水涂层中浸渍提拉，烘干即可。所述烟雾除雾器具有较好的强化冷凝结露、高效集水除雾效果以及良好的耐久性，且制备成本低、易于规模化应用，在快速除雾、水收集、换热等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于烟雾除雾器制备技术领域，具体涉及一种高效除雾集水用烟雾除雾器及其制备方法。

背景技术

由于世界人口的急剧增长、工业用水量的剧增和环境污染的加剧，清洁水资源的短缺已经严重影响到了人类的基本生存，并引起了全世界的广泛关注。目前，蒸汽作为一种能源广泛应用于水的净化和海水淡化领域，如火力发电厂、大型海水淡化系统、沙漠集水、太阳能蒸馏等系统。除雾器是大量蒸汽系统设备中节水和保护环境的重要装置，安装在淋水盘上方，当上升的气流挟带水滴通过除雾装置时，水滴碰触到除雾器壁面被阻止继续上升，从而被回收，空气及捕捉不到的微小液滴就会继续上升而排放到外界环境中。因而开发一种强化冷凝集水技术用于雾水收集、工业水循环是解决水资源危机的有效途径之一。

自然界中具有增强集水效率特性的蜘蛛丝、仙人掌、沙漠甲虫等非均匀润湿性表面的研究，引起了人们极大的兴趣。当前制备二维的水收集仿生表面，多数采用光刻技术、反应离子刻蚀、光催化技术、不同润湿性材料的复合技术、激光加工技术等手段，这些技术手段设备成本高，制备工艺复杂，难以规模化制备。同时，目前文献中制备的水收集表面在各种工况下的耐久性有待提高，严重制约了集水设备的使用寿命和应用领域。

除雾器所用原料为聚丙烯（PP），是一种无毒、无臭、无味的高结晶的聚合物，对水有较高的稳定性，易于成型且具有极高的表面光泽度，对涂层粘附力差导致严重的掉漆问题，其表面涂层基膜结合力和耐久性有待提升。同时，该除雾器整体呈球状，内部有扇形排列分布，结构复杂，为表面涂层的均匀制备造成难度。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在水收集表面制备工艺复杂、在各种工况下的耐久性差以及规模化制备困难等技术问题，本发明提供一种高效除雾集水用烟雾除雾器及其制备方法，制备的除雾器表面能够显著提高水雾收集效率，增强滴状冷凝强化结露效果，具有良好的基膜结合力、涂抹硬度和稳定的机械耐久性，同时本申请制备工艺简单、环境污染小、保存时间长，适用于各种形状基底表面，能够大规模制备。

技术方案：一种高效除雾集水用烟雾除雾器的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）基底的清洗：将除雾器置于无水乙醇中清洗，去除表面灰尘杂质，干燥后备用；

（2）底漆处理剂处理：将干燥后的除雾器用PP处理剂浸泡后烘干，使表面预粗糙化；

（3）树脂粘结层制备：将有机树脂和疏水气相二氧化硅微粉分散于有机溶剂中，有机树脂在有机溶剂中的质量浓度为15-40%，所述疏水气相二氧化硅微粉分散在有机溶剂中的质量浓度为0.5-1%，搅拌均匀后得到树脂粘接剂，采用浸渍提拉的方式于基底表面形成树脂粘结层；

（4）非均匀润湿性涂层制备，其中按比例计算，体积份单位为mL时质量份单位为g：将1-15体积份酸性纳米链式硅溶胶、2-10体积份25-28 wt.%氨水、6-16体积份去离子水、0.1-1体积份正硅酸四乙酯、0.1-2体积份疏水处理剂分散于60-100体积份无水乙醇中，连续机械搅拌12-48 h，然后加入颗粒粒径为5-30 μm的杂化颗粒，杂化颗粒与无水乙醇的比值为1 g:(250-500) mL，经机械搅拌和自然静置后获得非均匀润湿性涂层；