[发明专利]一种利用气膜制备微泡的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微泡制备领域，尤其涉及一种利用气膜制备微泡的装置及方法。

背景技术

微泡体积极其微小，具有与普通气泡不同的特殊性质，具有气泡尺寸小、比表面积大、吸附效率高、存在时间长、传质效率高、表面电荷电位高以及可释放出自由基等特性，在气浮净水、水体增氧、生物制药、精密化学反应等领域有重要应用价值。

微泡的制备有多种方法，比如利用流体的剪切力或者压力梯度将气泡打碎成更小的微泡的气泡破碎法；利用超声波作用于气泡或者气体出口产生进而产生微泡的超声法；借助微通道产生微泡的微流体法；通过液压的变化使原先溶解在水中的气泡以微泡的形式析出的溶解气法。

但在微泡的应用推广过程中现有的微泡制备方法结构复杂，制造成本高，需要很高的流速和压力，运行维护不便，大大提高了用户的使用成本。开发新型的微泡制备技术，以弥补现有微泡制备技术的不足，增加微泡制备技术的应用领域成为了当务之急。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低成本、低能耗、性能优越、适于推广的微泡的制备装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用气膜制备微泡的装置，该装置包括：喷嘴、螺旋桨和气膜破碎室；

喷嘴用于形成射流，射流在液面上形成浮水液滴；

气膜破碎室用于形成耦合外力场；

浮水液滴的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡；

流体在螺旋桨的推动下沿浮水液滴运动方向的反方向循环运动，并将微泡带入液面以下。

优选地，气膜破碎室包括冲击波发生器和电极中的一个或多个的复合。

优选地，喷嘴可以转动。

优选地，流体具有表面活性剂。

优选地，喷嘴一端与所述气膜破碎室相通。

本发明提供了一种利用气膜制备微泡的方法,该方法包括：

通过喷嘴形成射流，射流在液面上形成浮水液滴；

通过气膜破碎室形成耦合外力场；

浮水液滴的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡；

通过螺旋桨的推动，流体沿浮水液滴运动方向的反方向循环运动，并将微泡带入液面以下。

优选地，外力场为冲击波、电场力中的一个或多个的复合。

优选地，射流与液面之间的角度小于45°。

优选地，利用气膜制备微泡的方法还包括向流体中加入表面活性剂。

优选地，利用气膜制备微泡的方法还包括流体通过喷嘴形成射流。

本发明实施例实现了利用气膜制备微泡，通过浮水液滴与液体之间气膜的破碎形成微泡，微泡在外力场的作用下进一步破碎可以形成微米级到毫米级尺寸不同的微泡，经过液体的循环，可以有效提高液体中微泡的含量。操作方法简单、设备成本低廉，不需要很高的流速和压力，可以满足大规模工业应用的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种利用气膜制备微泡的装置示意图；

图2为本发明实施例提供的浮水液滴在液体表面运动原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种利用气膜制备微泡的方法示意图；

图4为本发明实施例提供的浮水液滴气膜形成微泡原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细、清楚、完整的说明，附图中，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种利用气膜制备微泡的装置示意图。如图1所示，该装置包括：喷嘴1、螺旋桨2和气膜破碎室3，喷嘴1用于形成射流，射流在液面上形成浮水液滴，气膜破碎室3用于形成耦合外力场，浮水液滴的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡，流体在螺旋桨2的推动下沿浮水液滴运动方向的反方向循环运动，并将微泡带入液面以下。

在一个例子中，气膜破碎室3包括冲击波发生器5和电极4中的一个或多个的复合。冲击波发生器5用于向反气泡破碎室2的流体中发射冲击波，使反气泡破碎室3中的反气泡破碎形成微泡。电极4可以产生的电场的极化作用，使得较大的气泡或微泡破裂,形成体积更小的微泡。在一个例子中，冲击波发生器5发射的冲击波和电极产生的电场力的作用下相互耦合，在液体中形成相互混合的体系，用于使浮水液滴产生的微泡进一步破碎。