[发明专利]微米气泡装置

说明书

技术领域

粒径在50微米以下的气泡(微米气泡)、在破灭时形成的活性氢氧基(hydroxyl radical)能使化合物分解或使其失去活性，特别是对使用有机涂料时产生的挥发性有机化合物的分解起了重要作用。本发明旨在通过使用本装置可轻松达到排气和排水的公害标准、提升作业环境。

背景技术

微米气泡在破灭时对化合物的分解机能已逐渐被阐明，但是作为理论背景、自由氢氧基(称作活性氢氧基)理论更具说服力(专利公开2008-93612号记载)。本专利申请人在专利申请2008-180727号中、已对微米气泡对挥发性有机化合物(以下称作VOC)的分解能力进行了验证。本次发明的专利申请是上述专利的延伸。活性氢氧基的有效生成，使鳉鱼在喷涂排放的废液中都得以保持存活状态。

发明内容

在反应筒内，喷涂气雾流与气泡喷雾流的接触时间非常短暂，另外、流速和水微粒子直径及被水微粒子包含的微米气泡的粒径的选定等方面进行了反复的试验。虽然采用了空穴方式来产生微米气泡，但是、要使空穴(空洞、即微米气泡)的粒径达到上述专利申请中图2所述的粒径分布(1～40μm)要求，需要相当的努力才能达到。与此同时，还必须阐明微米气泡在破灭时分解化合物的作用原理。

用微米气泡发生器(可产生内含大量微米气泡的水微粒子)，和让水微粒子浮游的轴流风机，使水微粒子流与喷涂气雾混流、令VOC或有机树脂涂料附着于这些水微粒子群、并通过微米气泡的破灭使VOC或有机涂料失去活性。

微米气泡破灭时氢氧基离子变成活性氢氧基。生成的活性氢氧基的半衰期仅10的-9次方秒。破灭前微米气泡的外壁表面的氢氧基离子浓度和微米气泡近旁的VOC浓度越高效果越好。本发明的原理是，让含有大量微米气泡的水微粒子群浮游落下、使分散在气流中的VOC等浓缩附着于水微粒子表面，当微米气泡粒径急剧缩小时、气泡外壁表面的氢氧基离子浓度升高、因附着产生的电荷移动和压力变动使微米气泡破灭，此时产生的活性氢氧基(hydroxyl radical)能瞬间接触到VOC，并使其失去活性或被分解。一般来说，喷涂气雾的有机树脂涂料到达水溶液表面的话，会凝集、硬化，但是由于附着于水微粒子在混流中因活性氢氧基的作用而不发生反应，所以不会因硬化生成喷涂淤渣。

作为微米气泡的产生方法，被熟知的方式有高速旋转回流法、特殊文丘里管、还有空穴现象等方式。水管压力也可以产生空穴现象。微米气泡发生器1的部分切割截取出来作为图2来说明。放大文丘里管11与压扩部12的连接部分。高速水流在压扩部因突然减速而产生乱流、这个漩涡能量会在空穴现象发生的位置产生微米气泡。文丘里管11的内径是3.2毫米、压扩部位12的内径是5.5毫米，锥形部位10连接水压为0.4Mpa、流量为30L/ml的水源。

产生的微米气泡的粒径分布是，在10～19μm范围是高峰值、两侧分别是30～40μm和2～9μm。峰值粒径的气泡数量为10000个/10ml。微米气泡发生器1由出口处配置喷水器13构成。由此、微米气泡水流以圆锥薄膜状喷洒出来。如果仅按上述配置，是无法得到数毫升内含微米气泡的水微粒子群的。

在反应筒3的上部、安装向下喷洒气泡喷雾流的微米气泡产生器1，在其上方安装产生上升气流的轴流风机。被吸入到吸入筒4的喷涂气雾流经过轴流风机2从上方排出。以薄膜状喷洒出来的微米气泡水流受上升气流扇动、不断回旋上升并进一步微粒子化、生成气泡喷雾流8。要设定上升气流的流速，使内含大量气泡径在40μm以下的微米气泡的水微粒子群能以浮游状态落下。

将有机树脂溶于有机溶剂，用喷涂枪6向被喷涂物喷雾。喷涂气雾会附着于被喷涂物然后硬化。这种喷涂气雾中含有VOC。被吸入到吸入筒4的喷涂气雾流伴随着上升气流上升、在气泡喷雾流8的区域内被搅拌、含有VOC的喷涂气雾的绝大部分就会附着于水微粒子群。被内含大量微米气泡的水微粒子捕捉到的喷涂气雾、在水微粒子下落过程中被分解。有机树脂涂料不发生反应、不硬化而变成稀松的状态，VOC失去活性。反应筒3上部的排气出口处测得的VOC测量值为98vol-ppmC(以环境署第61号公告为基准的测量)，就是一个佐证。另外，吸入筒4的入口处的VOC值为2300vol-ppmC。微米气泡破灭时的这种特异分解作用稍后进行阐述，喷涂气雾依据库仑定律附着于带有电荷的水微粒子，分散在气流中的喷涂气雾使水微粒子表面的浓度升高。在气泡喷雾流8内慢慢地浮游落下的水微粒子里面的微米气泡、其气泡外壁表面的氢氧基离子的浓度不断增高、其粒径则急剧地缩小、直至破灭。喷涂气雾附着时的电荷移动和压力变动促进了微米气泡的破灭、或者说、水微粒子在接触到底部水溶液受到冲击时破灭的可能性很高。