一種利用反氣泡制備微泡的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微泡制備領域，尤其涉及一種利用反氣泡制備微泡的裝置。
【背景技術】
[0002]微泡具有氣泡尺寸小、比表面積大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特點。在水中通入微納米氣泡，可有效分離水中固體雜質、快速提高水體氧濃度、殺滅水中有害病菌、降低固液界面摩擦系數，從而在氣浮凈水技術、水體增氧、臭氧水消毒和微納氣泡減阻等領域中應用中比宏觀氣泡有更高的效率，應用前景也更為廣闊。
[0003]微泡的制備有多種方法，比如利用流體的剪切力或者壓力梯度將氣泡打碎成更小的微泡的氣泡破碎法；利用超聲波作用于氣泡或者氣體出口產生進而產生微泡的超聲法；借助微通道產生微泡的微流體法；通過液壓的變化使原先溶解在水中的氣泡以微泡的形式析出的溶解氣法。
[0004]現有的微泡制備裝置結構復雜，制造成本高，需要很高的流速和壓力，運行維護不便，大大提高了用戶的使用成本。開發新型的微泡制備技術，以彌補現有微泡制備技術的不足，增加微泡制備技術的應用領域成為了當務之急。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種低成本、低能耗、性能優越、適于推廣的微泡的制備裝置。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供了一種利用反氣泡制備微泡的裝置，該裝置包括:反氣泡發生器、反氣泡破碎室和大氣泡過濾器；
[0007]反氣泡發生器用于在流體中產生反氣泡；
[0008]反氣泡破碎室用于將一種或多種力耦合形成外力場；
[0009]反氣泡的氣膜在外力場的作用下破碎形成微泡；
[0010]微泡在大氣泡過濾器溢流界面的過濾作用下析出。
[0011]優選地，反氣泡發生器包括射流或液滴產生系統、容器和液膜產生裝置。
[0012]優選地，射流或液滴產生系統包括噴嘴，用于在氣體中形成射流，由此產生液滴。
[0013]優選地，射流或液滴產生系統包括滴流嘴，凝結器或振動器，用于產生液滴。
[0014]優選地，液膜產生裝置包括液膜框架，用于形成液膜。
[0015]優選地，容器具有泡沫層。
[0016]優選地，反氣泡破碎室包括沖擊波發生器、電極和攪拌器中的一種或多種。
[0017]優選地，利用反氣泡制備微泡的裝置中的流體具有表面活性劑。
[0018]優選地，反氣泡發生器、反氣泡破碎室和大氣泡過濾器依次連通形成循環系統。
[0019]本實用新型實施例實現了利用反氣泡制備微泡的裝置，通過反氣泡發生器產生反氣泡，并通過外立場使反氣泡的氣膜破碎形成微米級到毫米級尺寸不同的微泡，經過篩選可以得到所需尺寸的微泡，控制反應的循環可以控制流體中微泡的含量。本實用新型經過篩選和流體的循環，高效穩定的實現了微米級的微泡的大量制備。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的一種利用反氣泡制備微泡的裝置示意圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例提供的反氣泡發生器的裝置示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例提供的反氣泡氣膜形成微泡原理示意圖；
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細、清楚、完整的說明，附圖中，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]圖1為本實用新型實施例提供的一種利用反氣泡制備微泡的裝置示意圖。如圖1所示，該裝置包括:反氣泡發生器1、反氣泡破碎室2和大氣泡過濾器3，其中，反氣泡發生器1用于在流體中產生反氣泡，反氣泡破碎室2用于形成耦合外力場，反氣泡的氣膜在外力場的作用下破碎形成微泡，大氣泡過濾器3具有氣液溢流界面，用于析出微泡中體積較大的氣泡。
[0025]如圖2所示，反氣泡發生器1包括射流或液滴產生系統8、容器9和液膜產生裝置
10。射流或液滴產生系統可以包括至少一個噴嘴，用于形成若干在氣體中產生射流，射流墜落過程中由于瑞利-帕拉廷(Rayleigh-Platean)不穩定性散落成一串小液滴。射流或液滴可以落在氣泡的交界區域，該交界區域通常是兩個氣泡的交界面或多個氣泡的交界軸附近。液滴未必一定要落在交接線或者交接點上，根據具體液滴下落速度、液滴直徑、肥皂泡的大小和氣泡液膜的厚度，落點可以偏離交接線或交接點一個或多個液滴直徑的距離。需要指出，液滴下落可以依靠重力，也可以是其他慣性力，比如離心力，也可以是電磁力等等；當然方向不限于向下，也可以是其他方向。隨著液滴的下墜和氣泡液膜的變形，氣泡之間的氣泡液膜逐漸包裹住液滴，并在液滴外側和液膜內側之間形成了一個氣膜。采用水栗從進管栗取流體，并且通過管道向噴流嘴提供流體，并且進一步采用閥門進行流體速度和流體量的調節。除了由射流散落形成液滴外，也可以采取滴水法、凝結法或振動法產生單個或多個液滴。滴水法中，依靠重力和表面張力使液滴從滴流嘴處斷裂脫落而成。在凝結法，水汽在密閉空間空化飽和后在密閉容器頂部凝結成水，使水滴增大，直至脫落形成液滴(脫落原理與滴水法一樣)。在振動法，通過振動使液面失穩，形成液滴。流體可以是無機溶液(例如水、液氨、液態二氧化碳等)，也可以是有機溶液(苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯等)；可以是溶液也可以是乳化液或懸浮液；可以添加各種溶質(如鹽等)、染料、熒光物質、催化劑或反應物、顆粒物、磁性物質或可磁化的物質等等，對流體的描述不限于此。液膜產生裝置10可以是至少一個噴流嘴，用于向容器9中的液體里流輸送氣體，并在容器9中的液體中形成氣泡。氣泡上升，在液面上形成泡沫。進而，形成漂浮氣液界面上的泡沫層。如果與氣泡的液膜接觸之前射流散落成液滴，那么由于表面活性劑的作用，在液滴與氣泡的液膜之間形成了一個氣體層。隨著液滴的下墜和氣泡液膜的變形，氣泡之間的氣泡液膜逐漸包裹住液滴，并在液滴外側和液膜內側之間形成了一個氣膜。由氣膜包裹的液滴在氣泡交接液膜面上或者多個氣泡的交接軸上繼續下墜與液面接觸并進入液體內部，隨后掙脫液膜的束縛，形成反氣泡。優選地，氣體可以是空氣，也可以根據惰性、密度、溶解度等標準選擇其他氣體(如氬氣、氮氣、六氟化硫等)。
[0026]反氣泡破碎室2包括沖擊波發生器4、電極6和攪拌器5中的一種或多種。沖擊波發生器4用于向反氣泡破碎室2的流體中發射沖擊波，使反氣泡破碎室2中的反氣泡破碎形成微泡。反氣泡發生器1產生的反氣泡進入反氣泡破碎室2形成氣液相互混合的體系，由于電極6產生的電場的極化作用，使得較大的液滴、氣泡破裂，形成微泡。攪拌器5利用電能轉化為機械能，進一步使反氣泡及較大的氣泡破碎形成微泡。優選地，流體可以是有機物、無機物、溶液、高分子聚合物、乳濁液、懸濁液等等。
[0027]大氣泡過濾器3具有較大的氣液溢流界面，流體流過該界面，可以使較大的氣泡析出液面，而較小的微泡仍保留在流體中。
[0028]優選地，流體中具有表面活性劑，降低了液膜的表面的張力，增加液膜的穩定性，從而保證了反氣泡及微泡的穩定性。
[0029]優選地，反氣泡發生器1、反氣泡破碎室2和大氣泡過濾器3依次連通形成循環系統。
[0030]圖3為本實用新型實施例提供的反氣泡氣膜形成微泡原理示意圖。如圖3所示，反氣泡11具有一層薄薄的氣膜12，這層氣膜在外力場的作用下破裂分裂成許多微泡13。反氣泡破碎室中沖擊波發生器發射的沖擊波、電極產生的外加電場及攪拌器的機械攪拌中的一種或多種相互耦合形成外力場。
[0031]大氣泡過濾器內筒底部有入水口，含有大氣泡的流體從底部進入后向上部流動，并從內筒溢流進入外筒。因為氣泡在浮力的作用下上浮的速度慢，下進上出的設置有利于加快氣泡上浮的速度，另外增加了流體和大氣接觸的機會，有利于體積較大的氣泡浮出液面，減少大氣泡的數量，而體積較小的氣泡則一直存在于流體中。通過大氣泡過濾器的氣液溢流界面可以有效的析出微泡中體積較大的。
[0032]控制流體在反氣泡發生器、反氣泡破碎室和大氣泡過濾器構成的循環系統中循環的次數，從而調節微泡的含量。反氣泡發生器產生的反氣泡跟隨流體進入反氣泡破碎室，經過反氣泡破碎室中外力場的作用下，破碎形成微泡。微泡隨流體進入大氣泡過濾器析出其中體積較大的微泡，而流體進一步循環進入反氣泡發生器，隨著循環次數的增加微泡的含量隨之上升。
[0033]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種利用反氣泡制備微泡的裝置，其特征在于，所述裝置包括:反氣泡發生器、反氣泡破碎室和大氣泡過濾器； 所述反氣泡發生器用于在流體中產生反氣泡； 所述反氣泡破碎室用于將一種或多種力耦合形成外力場； 所述反氣泡的氣膜在所述外力場的作用下破碎形成微泡； 所述微泡在所述大氣泡過濾器溢流界面的過濾作用下析出。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反氣泡發生器包括射流或液滴產生系統、容器和液膜產生裝置。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述射流或液滴產生系統包括噴嘴，用于在氣體中形成射流，由此產生液滴。4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述射流或液滴產生系統包括滴流嘴，凝結器或振動器，用于產生液滴。5.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述液膜產生裝置包括液膜框架，用于形成液膜。6.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述容器具有泡沫層。7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反氣泡破碎室包括沖擊波發生器、電極和攪拌器中的一種或多種。8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置中的流體具有表面活性劑。9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反氣泡發生器、所述反氣泡破碎室和所述大氣泡過濾器依次連通形成循環系統。
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用反氣泡制備微泡的裝置。在一個實施例中，所述裝置包括：反氣泡發生器、反氣泡破碎室和大氣泡過濾器；反氣泡發生器用于在流體中產生反氣泡；反氣泡破碎室用于將一種或多種力耦合形成外力場；反氣泡的氣膜在外力場的作用下破碎形成微泡；微泡在大氣泡過濾器溢流界面的過濾作用下析出。本實用新型實施例通過反氣泡的破碎形成微泡，經過篩選和流體的循環，高效穩定的實現了微米級的微泡的大量制備。
【IPC分類】C02F1/24, C02F7/00
【公開號】CN205035110
【申請號】CN201520687910
【發明人】白立新, 林偉軍, 鄧京軍, 李超, 徐德龍, 白麗榮
【申請人】中國科學院聲學研究所
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月7日