[发明专利]一种快速简易制备纳米气泡的方法

说明书

本发明所使用微混合器无需运动部件，制备过程耗能低，但微腔体内能量密度耗散高，转化为气泡界面能的效率高。另外混合瞬时均一，因此所生成的气泡直径小、分布窄，处于纳米级。本发明方法安全、低能耗、设备简单、易于操作、可连续、制备速度快，所制备的纳米气泡具有尺寸小和单分散性优异的特点。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，特别涉及一种瞬时制备纳米气泡的方法。

背景技术

气泡是一种气体分散于液体或固体中所形成的多相分散体系。在常规气泡形成后，随时间会由于气泡间聚并或由于上浮所导致的外压下降而尺寸增大。此外，随着气泡在液体中尺寸的增大，气体在液体中的溶解度会急剧减小，从而导致气泡尺寸的自加速增大至微米级或更大。因此，常规气泡较难在液体里稳定悬浮而存在。

纳米气泡是由众多平均直径小于200nm的气泡分散于分散相中所组成的分散体系。纳米气泡因粒径小，布朗运动大，不易上浮，在液体里可以较长时间稳定存在。其具有大的比表面积，可以促进气液两相间的反应，并可大大增加气体在液体中气溶量。存在于容器等固液界面的纳米气泡可以降低液体在输运管道中的阻力，存在于液液或液固界面间的气体可以增强乳液液滴或悬浮液颗粒稳定性的作用。因此，在医疗、石化、水体净化、水产养殖、食品加工、灭菌等领域具有宽广的应用前景。

纳米气泡分散体系作为一种热力学非平衡态系统，并不会自发形成，需要有额外的有效能量输入。通过常规气体鼓泡的方法无法获得纳米气泡，常规方法通过采用爆气装置加压气体的方式将高压气体通入液体。爆气工艺需要提供高压气体，在加压气体的同时会产生大量热而浪费大量电能；过程需要特殊爆气耐高压装置，应用场景受限，且操作安全性不高。因此，爆气工艺的经济性、安全性不够，这些弊端阻碍了纳米气泡在更多领域的实际应用。而常规滴加搅拌法能量利用率低，只能形成微米级或更大的气泡，气泡的迅速上浮导致其直径自迅速加速增大。此外因为混合不均一，气泡的粒径大小分布较宽。本发明报道一种安全、低能耗、装置简单、易于操作、可连续、可快速制备尺寸小且单分散性的纳米气泡的制备新方法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做简化或省略以避免使本部分、说明书摘要以及发明名称的目的不够清晰，然而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，针对上述现有技术的不足，本发明提供一种简单快速制备纳米气泡的新方法，该方法安全、低能耗、装置简单、易于操作、可连续，所制备的纳米气泡具有气泡尺寸小和单分散性优异的特点。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种快速简易制备纳米气泡的方法，其特征在于：包括，

将气体溶于液态溶液中，然后使该液态溶液与液态反溶剂同时高速流入微混合器的混合腔体中，两液体在腔体内充分混合；

液体在腔体内高速流动过程中出现真空化，同时气体在混合液体中溶解度瞬时下降达到过饱和，纳米级气泡继而析出；

纳米气泡漂浮在混合液体中，随混合液体从混合器出口流出，完成纳米气泡的制备。

作为本发明所述快速简易制备纳米气泡的方法的一种优选方案，其中：所述气体包括但不限于空气、氧气、二氧化碳、氮气、氢气、烯烃气体中的一种或几种。

作为本发明所述快速简易制备纳米气泡的方法的一种优选方案，其中：所述液态溶剂与液态反溶剂包括但不限于水、醇、酮、THF、DMF、DMSO能互相溶解的溶剂中的一种或几种。

作为本发明所述快速简易制备纳米气泡的方法的一种优选方案，其中：所述液态溶液与液态反溶剂，其中，

气体在液态溶液里的溶解度比在液态反溶剂里溶解度大。