一种利用反气泡制备微泡的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微泡制备领域，尤其涉及一种利用反气泡制备微泡的装置。
【背景技术】
[0002]微泡具有气泡尺寸小、比表面积大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特点。在水中通入微纳米气泡，可有效分离水中固体杂质、快速提高水体氧浓度、杀灭水中有害病菌、降低固液界面摩擦系数，从而在气浮净水技术、水体增氧、臭氧水消毒和微纳气泡减阻等领域中应用中比宏观气泡有更高的效率，应用前景也更为广阔。
[0003]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。
[0004]现有的微泡制备装置结构复杂，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。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型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。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用反气泡制备微泡的装置，该装置包括:反气泡发生器、反气泡破碎室和大气泡过滤器；
[0007]反气泡发生器用于在流体中产生反气泡；
[0008]反气泡破碎室用于将一种或多种力耦合形成外力场；
[0009]反气泡的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡；
[0010]微泡在大气泡过滤器溢流界面的过滤作用下析出。
[0011]优选地，反气泡发生器包括射流或液滴产生系统、容器和液膜产生装置。
[0012]优选地，射流或液滴产生系统包括喷嘴，用于在气体中形成射流，由此产生液滴。
[0013]优选地，射流或液滴产生系统包括滴流嘴，凝结器或振动器，用于产生液滴。
[0014]优选地，液膜产生装置包括液膜框架，用于形成液膜。
[0015]优选地，容器具有泡沫层。
[0016]优选地，反气泡破碎室包括冲击波发生器、电极和搅拌器中的一种或多种。
[0017]优选地，利用反气泡制备微泡的装置中的流体具有表面活性剂。
[0018]优选地，反气泡发生器、反气泡破碎室和大气泡过滤器依次连通形成循环系统。
[0019]本实用新型实施例实现了利用反气泡制备微泡的装置，通过反气泡发生器产生反气泡，并通过外立场使反气泡的气膜破碎形成微米级到毫米级尺寸不同的微泡，经过筛选可以得到所需尺寸的微泡，控制反应的循环可以控制流体中微泡的含量。本实用新型经过筛选和流体的循环，高效稳定的实现了微米级的微泡的大量制备。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例提供的一种利用反气泡制备微泡的装置示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例提供的反气泡发生器的装置示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例提供的反气泡气膜形成微泡原理示意图；
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细、清楚、完整的说明，附图中，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]图1为本实用新型实施例提供的一种利用反气泡制备微泡的装置示意图。如图1所示，该装置包括:反气泡发生器1、反气泡破碎室2和大气泡过滤器3，其中，反气泡发生器1用于在流体中产生反气泡，反气泡破碎室2用于形成耦合外力场，反气泡的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡，大气泡过滤器3具有气液溢流界面，用于析出微泡中体积较大的气泡。
[0025]如图2所示，反气泡发生器1包括射流或液滴产生系统8、容器9和液膜产生装置
10。射流或液滴产生系统可以包括至少一个喷嘴，用于形成若干在气体中产生射流，射流坠落过程中由于瑞利-帕拉廷(Rayleigh-Platean)不稳定性散落成一串小液滴。射流或液滴可以落在气泡的交界区域，该交界区域通常是两个气泡的交界面或多个气泡的交界轴附近。液滴未必一定要落在交接线或者交接点上，根据具体液滴下落速度、液滴直径、肥皂泡的大小和气泡液膜的厚度，落点可以偏离交接线或交接点一个或多个液滴直径的距离。需要指出，液滴下落可以依靠重力，也可以是其他惯性力，比如离心力，也可以是电磁力等等；当然方向不限于向下，也可以是其他方向。随着液滴的下坠和气泡液膜的变形，气泡之间的气泡液膜逐渐包裹住液滴，并在液滴外侧和液膜内侧之间形成了一个气膜。采用水栗从进管栗取流体，并且通过管道向喷流嘴提供流体，并且进一步采用阀门进行流体速度和流体量的调节。除了由射流散落形成液滴外，也可以采取滴水法、凝结法或振动法产生单个或多个液滴。滴水法中，依靠重力和表面张力使液滴从滴流嘴处断裂脱落而成。在凝结法，水汽在密闭空间空化饱和后在密闭容器顶部凝结成水，使水滴增大，直至脱落形成液滴(脱落原理与滴水法一样)。在振动法，通过振动使液面失稳，形成液滴。流体可以是无机溶液(例如水、液氨、液态二氧化碳等)，也可以是有机溶液(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悬浮液；可以添加各种溶质(如盐等)、染料、荧光物质、催化剂或反应物、颗粒物、磁性物质或可磁化的物质等等，对流体的描述不限于此。液膜产生装置10可以是至少一个喷流嘴，用于向容器9中的液体里流输送气体，并在容器9中的液体中形成气泡。气泡上升，在液面上形成泡沫。进而，形成漂浮气液界面上的泡沫层。如果与气泡的液膜接触之前射流散落成液滴，那么由于表面活性剂的作用，在液滴与气泡的液膜之间形成了一个气体层。随着液滴的下坠和气泡液膜的变形，气泡之间的气泡液膜逐渐包裹住液滴，并在液滴外侧和液膜内侧之间形成了一个气膜。由气膜包裹的液滴在气泡交接液膜面上或者多个气泡的交接轴上继续下坠与液面接触并进入液体内部，随后挣脱液膜的束缚，形成反气泡。优选地，气体可以是空气，也可以根据惰性、密度、溶解度等标准选择其他气体(如氩气、氮气、六氟化硫等)。
[0026]反气泡破碎室2包括冲击波发生器4、电极6和搅拌器5中的一种或多种。冲击波发生器4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2中的反气泡破碎形成微泡。反气泡发生器1产生的反气泡进入反气泡破碎室2形成气液相互混合的体系，由于电极6产生的电场的极化作用，使得较大的液滴、气泡破裂，形成微泡。搅拌器5利用电能转化为机械能，进一步使反气泡及较大的气泡破碎形成微泡。优选地，流体可以是有机物、无机物、溶液、高分子聚合物、乳浊液、悬浊液等等。
[0027]大气泡过滤器3具有较大的气液溢流界面，流体流过该界面，可以使较大的气泡析出液面，而较小的微泡仍保留在流体中。
[0028]优选地，流体中具有表面活性剂，降低了液膜的表面的张力，增加液膜的稳定性，从而保证了反气泡及微泡的稳定性。
[0029]优选地，反气泡发生器1、反气泡破碎室2和大气泡过滤器3依次连通形成循环系统。
[0030]图3为本实用新型实施例提供的反气泡气膜形成微泡原理示意图。如图3所示，反气泡11具有一层薄薄的气膜12，这层气膜在外力场的作用下破裂分裂成许多微泡13。反气泡破碎室中冲击波发生器发射的冲击波、电极产生的外加电场及搅拌器的机械搅拌中的一种或多种相互耦合形成外力场。
[0031]大气泡过滤器内筒底部有入水口，含有大气泡的流体从底部进入后向上部流动，并从内筒溢流进入外筒。因为气泡在浮力的作用下上浮的速度慢，下进上出的设置有利于加快气泡上浮的速度，另外增加了流体和大气接触的机会，有利于体积较大的气泡浮出液面，减少大气泡的数量，而体积较小的气泡则一直存在于流体中。通过大气泡过滤器的气液溢流界面可以有效的析出微泡中体积较大的。
[0032]控制流体在反气泡发生器、反气泡破碎室和大气泡过滤器构成的循环系统中循环的次数，从而调节微泡的含量。反气泡发生器产生的反气泡跟随流体进入反气泡破碎室，经过反气泡破碎室中外力场的作用下，破碎形成微泡。微泡随流体进入大气泡过滤器析出其中体积较大的微泡，而流体进一步循环进入反气泡发生器，随着循环次数的增加微泡的含量随之上升。
[0033]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用反气泡制备微泡的装置，其特征在于，所述装置包括:反气泡发生器、反气泡破碎室和大气泡过滤器； 所述反气泡发生器用于在流体中产生反气泡； 所述反气泡破碎室用于将一种或多种力耦合形成外力场； 所述反气泡的气膜在所述外力场的作用下破碎形成微泡； 所述微泡在所述大气泡过滤器溢流界面的过滤作用下析出。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反气泡发生器包括射流或液滴产生系统、容器和液膜产生装置。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述射流或液滴产生系统包括喷嘴，用于在气体中形成射流，由此产生液滴。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述射流或液滴产生系统包括滴流嘴，凝结器或振动器，用于产生液滴。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述液膜产生装置包括液膜框架，用于形成液膜。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述容器具有泡沫层。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反气泡破碎室包括冲击波发生器、电极和搅拌器中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中的流体具有表面活性剂。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反气泡发生器、所述反气泡破碎室和所述大气泡过滤器依次连通形成循环系统。
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用反气泡制备微泡的装置。在一个实施例中，所述装置包括：反气泡发生器、反气泡破碎室和大气泡过滤器；反气泡发生器用于在流体中产生反气泡；反气泡破碎室用于将一种或多种力耦合形成外力场；反气泡的气膜在外力场的作用下破碎形成微泡；微泡在大气泡过滤器溢流界面的过滤作用下析出。本实用新型实施例通过反气泡的破碎形成微泡，经过筛选和流体的循环，高效稳定的实现了微米级的微泡的大量制备。
【IPC分类】C02F1/24, C02F7/00
【公开号】CN205035110
【申请号】CN201520687910
【发明人】白立新, 林伟军, 邓京军, 李超, 徐德龙, 白丽荣
【申请人】中国科学院声学研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月7日