通过弯液面蒸发控制物质的方法

通过弯液面蒸发控制物质的方法
【专利摘要】用于控制存在于液体中的物质的方法；大量液体达到产生大量液体的可观的蒸发的温度条件和压力条件；配置至少一个固体表面，该固体表面部分位于大量液体内部且部分位于大量液体外部，以便建立液体的在固体表面的至少弯液面；控制该弯液面的形状和/或尺寸和/或范围和/或位置和/或温度，以控制液体通过所述弯液面的蒸发；还控制这些物质的任何沉积。
【专利说明】通过弯液面蒸发控制物质的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制存在于液体中的物质(substance)的方法及其用途。
[0002]特别地，本发明涉及用于分离存在于液体中的至少一种物质的设备，该设备是这些方法的用途。

【背景技术】
[0003]根据“工程”领域中对词语“控制(control) ”给出的公知含义和广义含义，本文中使用的“物质的控制”是指旨在减少或保持恒定或增加这些物质的活动；因此，本文中使用的“物质的控制”既不是指简单证明存在哪些物质，也不是仅仅指存在的物质的量的简单测量。
[0004]存在于例如水(但不限于水)的液体中的物质的控制具有许多实际用途。
[0005]存在几种已知的执行该操作的方法；存在已知的物理类型的方法和已知的化学类型的方法；存在已知的操作一类物质的方法并且存在已知的仅操作一种或两种物质的方法。


【发明内容】

[0006]发明人旨在提供液体和物质两者的广泛用途的控制方法。
[0007]特别地，发明人重点关注固体物质，S卩，以很小尺寸的、小尺寸的或中等尺寸的固体颗粒的形式存在于液体中的固体物质；大的且重的固体颗粒趋于自然沉淀。然而，根据本发明的方法在其它情况下也是有用的。
[0008]考虑到夹带现象(entrainment phenomenon)(被起源于液体表面的蒸汽流夹带)以及弯液面处发生的现象，发明人决定通过控制液体的蒸发现象来执行物质的控制，该控制包括材料在与弯液面相邻的固体表面的沉积的控制；值得牢记的是，蒸发现象在低于沸点的温度下也发生。
[0009]总体上，根据本发明的控制存在于液体中的物质的主要方法由作为本说明一体的部分的技术方案限定。
[0010]在作为本说明的一体的部分的两个方案中限定该方法的两个最重要的用途，即物质的分离和物质的反应。
[0011]可以通过大量设备以不同的方式实现该主要方法；本专利申请描述了这些设备中的一些设备，但是仅要求保护一种特定且有利的设备；通过参照图1和图7便于理解该特定且有利的设备。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]从以下参照附图的详细描述中，本发明的技术特征和本发明的有益效果将变得明显,其中:
[0013]图1示出能够用于执行根据本发明的用于控制存在于液体中的物质的方法的设备，
[0014]图2示出与容器的壁相邻的弯液面，
[0015]图3示出与容器的壁相邻的冷却的弯液面，
[0016]图4示出与分层的固体表面相邻的液体的凹的弯液面，该固体层状表面进而与容器的周壁相邻，
[0017]图5示出由容器的周壁的一侧和固体可移动表面的两侧形成的三个凹的弯液面，
[0018]图6示出与容器的强制地保湿的壁相邻的弯液面，以及
[0019]图7示出与容器的具有用于收集蒸汽的“裙状部(skirt) ”的壁相邻的弯液面。

【具体实施方式】
[0020]所述说明和所述附图均被认为是仅作为说明性目的，因此所述说明和所述附图并非是穷举式的；可以根据其它实施方式和不同的实施方式实现本发明。
[0021]可以利用蒸发、沸腾、马拉高尼效应(the Marangoni effect)、弯液面和毛细现象、液体和固体之间的摩擦和粘附，当然，还可以利用物理学、流体动力学、热动力学以及基础化学的良好技术知识和科学知识来理解本发明；在以下的详细说明中假设所述知识是已知的。
[0022]图1示出了含有大量液体102的容器101，物质(图中不可见)存在于液体102中；容器具有圆柱对称性(cylindrical symmetry),特别地，容器像带盖的罐。存在加热部件103，加热部件103用于对液体102进行加热；在该图中，加热部件103与容器101的底部(特别地，该底部是平的底部)相邻，并且加热部件103定位在中央位置并且可以由例如电阻器构成；加热部件103对容器101的底部进行加热，并且通过传导进而对大量液体(liquid mass) 102进行加热；如已知的，该加热会导致液体102的蒸发，并且如果温度升高地足够多，则会导致液体102的沸腾。容器101的上部为圆顶形且具有开口 105，归因于加热而产生的蒸汽能够从开口 105流出。存在两根管104A和104B(特别地，一根管位于加热部件103的右侧，一根管位于加热部件103的左侧)，所述两根管用于将液体引入容器101内，例如，用于在处理开始时填充容器101，并且在处理过程中全部或部分地替代蒸发掉的液体；管的数量、管的位置和方向可以与该图中的不同，例如，可以仅在加热部件103的中央设置一根中央竖直管，但是倘若存在多根管，对称地配置这些管则是有利的。该图示出了凹的弯液面(凹的弯液面的尺寸在该图中被故意放大了)，凹的弯液面以特定的高度、在容器101的所有侧壁(因而，所有侧壁为容器的周壁)处形成在内部；液体102的位于中央区域106 (特别地，中央区域106为圆形的)的自由面(该自由面位于上部)是完全平的；液体102的位于周缘区域107 (特别地，周缘区域107为圆形的冠形(circular crown))的自由面(该自由面位于上部且包括弯液面)是向上弯曲的-例如，可以认为该周缘区域为几毫米宽；可以认为液体的位于中央区域106的、位于上自由面下方的薄层不含其它物质，该薄层在该图中由水平的虚线示意性地表示。该图示意性地示出了液相中的物质从容器101的下中央区域至容器101的上周缘区域(弯液面所在的区域)的流动，以及气相中的物质从液体102的上自由面至开口 105的流动；如以下将更好地解释的，相对于中央区域106，来自周缘区域107的自由面的蒸发更大，即，来自弯液面的蒸发更大。
[0023]图1中示出的设备可以用来提供根据本发明的用于控制存在于液体中的物质的方法。
[0024]根据本发明，使大量液体(其它物质存在于该大量液体)达到引起液体的可观的蒸发的温度和压力条件，并且配置有至少一个固体表面，该至少一个固体表面的部分位于所述大量液体的内部且该至少一个固体表面的部分位于所述大量液体的外部，以便在该固体表面上建立一个(或多个)可观的弯液面；在图1的特殊情况下，固体表面由容器101的侧壁的内表面构成，固体表面是竖直的，但也可以是倾斜的。
[0025]可以使用适当的策略，以确保从开口 105中流出的蒸汽在存在于液体中的一种物质或几种物质或所有物质方面是特别“富足的(rich)”或是特别“贫乏的(poor)”。因此，液体中的这些物质将变得“枯竭(impoverished) ”或“富足(enriched) ”;明显地，进入容器的另外的液体的任何添加均会使这种情况发生改变。
[0026]为了本发明的目的，例如，“可观的蒸发”是指容纳在处理容器中的大量液体在一小时内蒸发掉5-25%，优选地，蒸发掉10-20% ;可选地，例如，我们可以改变大量液体的温度(例如，平均温度)，并且可以确保该温度高于液体的沸点减60°C得到的温度，优选地，确保该温度高于液体的沸点减40°C得到的温度，更优选地，确保该温度高于液体的沸点减20°C得到的温度。
[0027]为了本发明的目的，例如，“可观的弯液面”是指靠近固体表面的液体升高至少2mm,优选地，升高至少4mm，更优选地，升高至少6mm_在图2中，升高的高度与高度B1和高度A1之间的差对应，在图3中，升高的高度与高度B2和高度A2之间的差对应。
[0028]用于控制物质的方法的其中一个基本要素(可能是最重要的)是一个弯液面(或多个弯液面，倘若存在多个弯液面)的形状和/或尺寸和/或范围和/或位置和/或温度的控制，以便控制液体通过弯液面的蒸发；弯液面可以是凹的或凸的并且可以是不同程度的拱形；弯液面可高可矮；弯液面可长可短；弯液面可以是稳定的或可移动的，并且可以相对于处理设备的不同部件而区别配置；弯液面可以热一些或冷一些；当然，应当理解的是，存在许多实现的可能性。
[0029]这个要素源自发明人的观察，在凹的弯液面的情况下，在弯液面区域存在强烈的蒸发，蒸发导致存在于发生蒸发的区域的物质的夹带，使存在于弯液面区域的液体中的物质的浓度较大，使存在于液体中的物质趋于在固体表面沉积，并且沉积取决于各种参数，包括物质的浓度、液体的类型、物质的类型、固体表面的材料类型(当然，温度也对沉积产生影响)。在凸的弯液面的情况下，情况发生改变。
[0030]根据“工程”领域中对词语“控制(control) ”给出的公知含义和广义含义，本文中使用的“弯液面的形状、尺寸、范围、位置、温度的控制”是指旨在降低或保持恒定或增加这些量(magnitude)的活动；因此，本文中使用的“…的控制”既不是指简单地证明，也不是指简单地测量这些量。
[0031]发明人的另一个重要观察是，来自存在(凹的)弯液面的自由(弯曲)面的蒸发(每单位面积)是非常大的，这与来自不存在弯液面的自由(平)面的蒸发(每单位面积)相比是恰当的，并且位于液体的自由的、平的面(薄的上层)的液体是非常纯净的。因此，存在至少两种具有些许不同含义的蒸发要考虑；事实上，还存在由于突然和间歇而与这两种蒸发完全不同的第三种蒸发，即，源自大量液体中的蒸汽泡的形成以及这些蒸汽泡朝向液体的自由面上升的蒸发。
[0032]值得提及的是，根据近期的研究，(凹的)弯液面的区域被分成三个子区域:固有弯液面的下子区域，位于下子区域的上方的具有薄的蒸发膜的子区域，以及仍位于其上方的、具有被固体吸收的薄膜和非蒸发表面的子区域；当表示弯液面时，通常忽略最上方的子区域。
[0033]如提及的，在各种可能的控制中，存在对存在于液体中的物质在弯液面处在固体表面的沉积的控制；如果(多种)物质中的一种(或更多种)以很小尺寸的、小尺寸的或中等尺寸的颗粒(大且重的固体颗粒趋于自然沉淀)的形式以固态存在，则对(多种)物质中的一种(或更多种)来说可以更有效地实现此控制；由于液体和物质通常是处理程序的特定课题，所以此控制通过固体表面的材料及其表面性质(还取决于其表面是如何生产的)、特别是其能力的选择而发生，该能力是指稳定地保持存在于液体中的、产生“粘附沉积(adhering deposit) ”的(多种)物质中的一种(或更多种)的能力_例如，根据本发明的处理可以仅旨在控制特别具体的物质或一类物质。
[0034]如在图1的设备的情况下，用来产生弯液面的固体表面对应于容纳液体的容器的周壁的内表面是可能的。然而，可能需要产生多个弯液面，和/或产生延伸超过容器周壁的弯液面，和/或产生用于固体表面的材料不适于生产容器的弯液面；在这些情况下，例如，至少在液体的自由面处，一个或多个固体表面是区别于容器的壁的表面的。
[0035]如图4和图5 (弯液面的尺寸在这两幅图中被故意放大了)所示，固体表面是能够移动的；在图4中，固体表面408具有能够被移除的层，特别是被向上夹带；在图5中，固体表面508既能够上下(箭头V)移动，特别是反复地上下移动，也能够水平(箭头H)移动，特别是在容器501的周壁附近反复地左右移动。
[0036]固体表面可以反复地插入液体中和从液体中拔出。例如，这可以借助于转动来实现:如果固体表面是配置有与液体表面平行的轴线的圆形，则当该圆形转动时，存在与液体接触的表面的连续转换。
[0037]可以对固体可移动表面加热，以影响材料的沉积。可以在将固体可移动表面再次插入液体之前，清洁(沉积物质的)固体可移动表面。
[0038]如图5中的箭头H所示，关于表面508和容器501的周壁，固体表面可以反复地移动靠近和远离容纳液体的容器的周壁；因而，弯液面更加弯曲并且使表面的上部和壁的上部变湿。还在这种情况下，可以对固体表面和/或周壁进行加热，以影响材料的沉积。还在这种情况下，可以反复地清洁固体表面和/或周壁。
[0039]用来产生一个或多个弯液面的固体表面可以是能够移除的；例如，可以在一种或几种物质的沉积超出特定的量或特定的厚度时，移除固体表面；该移除可以是全部的或部分的，例如，可以仅移除固体表面的外层(即与液体接触的那一层，特别是与弯液面区域接触的那一层)。图4不出了与容器401的周壁相邻的固体表面408,固体表面408由彼此相邻且能够在它们之间滑动的多个薄层构成；因而，当一种或多种物质的沉积超出特定的量或特定的厚度时，可以将最外层(即与液体接触的那一层，特别是与弯液面区域接触的那一层)移除，特别地，将向上夹带最外层，从而使新的层保持与液体402接触。
[0040]如前所述，可以配置多个固体表面，该固体表面的部分位于大量液体内部且固体表面的部分位于大量液体的外部，以便在该固体表面建立液体的多个弯液面；值得阐明的是，一般地但非必须地，这些固体表面是刚性的；值得牢记的是，弯液面行为根据它们是凹的或是凸的而不同，弯液面的构造取决于位于液体和气体之间的交界区域的固体表面的材料和液体。
[0041]可以以各种方式执行固体表面的清洁(在任意期望的情况下，如果需要或有益的话)。
[0042]可以借助于滑动将沉积到固体表面的物质清除掉；可以借助于与固体表面相邻的一个或多个构件来实现该滑动，并且可以借助于移动构件(特别地，使用磁力)而使该一个或多个构件移动；可以借助于浮动和位于液体的自由面上的可自由移动的构件来实现该滑动。
[0043]可选地，例如，可以通过超声波将沉积到固体表面的物质清除掉。
[0044]弯液面区域中产生的现象受到用于产生弯液面的固体表面的温度的影响；因此，根据控制方法的使用，对该弯液面区域进行加热或冷却可能是有益的；可以参照详细地示出与容器201的侧壁的一部分相邻的弯液面209的图2，影响该温度最直接的方法是控制固体表面的温度的方法。当固体表面对应于容器的壁时，该控制是特别重要的；的确，如果对容器进行加热以实现液体的蒸发(如图1所示)，则部分热会通过传导而被传递到弯液面。
[0045]在图2中，没有特别的用于控制容器201的壁的温度的策略，并且弯液面209呈现特定的形状和特定的范围，即在高度A1 (被认为是液体在容器中的高度)处开始并在高度B1处结束(基本上结束)。
[0046]在图3中，对壁自身及邻近的弯液面309进行冷却的部件310被定位在容器301的壁的外侧；观察到，弯液面309呈现不同的形状和不同的范围，即在高度A2(被认为是液体在容器中的高度)处开始并在比高度B1更高的高度B2处结束(基本上结束)；因而固体表面保湿并且因而降低沉积在固体表面的固体颗粒从固体表面分离和被蒸汽夹带的可能性；此外，如果弯液面是冷的，则蒸发减少并且进一步降低弯液面中形成蒸汽泡的可能性。值得阐明的是，在图3中，部件310与高度A2和高度B2完全齐平，但并非必须如此；相反地，部件310可以延伸成略低于高度A2且略高于高度B2 ;此外，部件310可以考虑液体在容器中的高度，该高度在处理期间可能不是恒定的。
[0047]作为图3中示出的解决方案的选择，存在影响容器的壁在弯液面处的温度的许多方法；例如，即使简单的使其变薄也具有效果。各种可能的解决方案可以分成两类:主动的解决方案，其与壁有关或与壁形成为一体，并且对与弯液面水平地齐平的区域或者比弯液面略低和/或略高的区域进行加热或除热；被动的解决方案，其与壁有关或与壁形成为一体，并且促进或阻碍热量沿着壁的流动。应当注意的是，归因于液体朝向弯液面区域的对流运动而引入的热以及归因于弯液面区域的蒸发而吸收的热，也影响容器的壁的温度。
[0048]还可以执行非常精确的温度控制，其使壁的温度发生点对点的变化。
[0049]还可以通过控制液体在容器中的高度来实现存在于液体中的物质的控制；的确，只要使固体表面保湿且稳定，一个或多个固定表面上的任何沉积就不会促成新生蒸汽的夹带。因此，维持液体在容器中的高度恒定以限制小的或很小的固体颗粒从固体表面分离是非常有利的；或许还可以缓慢地升高液体在容器中的高度，直到容器被装满。对这些用途来说，通过测量容器的底部处的压力来记录液体的高度是有利的(即使不是严格必须的)；因而，记录是连续且精确的。归因于温度而使液体蒸发，并且(由于上述原因)为了防止液体的高度降低，可以将液体引入容器；优选地，该引入在容器的底部，在容器的中央或外周缓慢地进行，特别地，在不存在弯液面处进行，以使液体的表面区域不受(流入引起的湍流或涡流)干扰。
[0050]如上所述，必须对液体进行加热，以产生液体的蒸发。
[0051]第一种可能性是使液体达到液体的沸点；因而，蒸发是非常强烈的；然而，应当确保蒸汽泡不至于太大，即不剧烈沸腾。
[0052]为了防止(或者在任何情况下极大限制)蒸汽泡，可以把液体加热到沸点以下，例如加热到液体沸点的70%至99%之间的温度范围(用摄氏度表示)，或者，更有利地，加热到液体沸点的80%至90%之间的温度范围(用摄氏度表示)。
[0053]在进行液体温度的观察中，应当记住的是，热源是集中的(如在图1的情况下)，热源附近的液体可以是相当热的，因而即使液体的平均温度低于(甚至仅仅略低于)其沸点的温度，也会产生蒸汽泡。
[0054]恰好由于这个原因(任何蒸汽泡)，有利地，热源位于中央区域，使得不在容器的周壁处(或适于产生弯液面的固体表面)产生任何具有蒸汽泡的热的液体的对流运动，任何具有蒸汽泡的热的液体的对流运动不会到达一个或多个弯液面以及不会有固体物质的颗粒从容器的周壁(或适于产生弯液面的固体表面)的沉积中分离的风险；必须考虑的是，这些沉积或多或少地是粘附的(特别地，这取决于材料和壁的性质)，并且可以是不同程度致密的(特别地，这取决于形成沉积的物质)。由于这个相同的原因(任何蒸汽泡)，有利地，容器的周壁(竖直的周壁或倾斜的周壁)进行冷却，以防止壁自身成为对流运动源或蒸汽泡源的风险。
[0055]关于蒸汽泡，值得考虑的是，在蒸汽泡的形成步骤中，在形成区域存在于液体中的任何物质趋于被结合到泡内且被泡自身向上夹带；然而，被结合的物质趋于随着泡的向上的路径而丢失，并且如果路径足够长，则泡几乎不含其它物质地到达液体的自由面。如果沿着容器的壁或在容器的壁的底部形成蒸汽泡，归因于泡与壁的内表面之间可能的相互作用，则通常不会进行这些考虑。
[0056]为了控制一个或多个弯液面，另外或可选地，本发明提供归因于液体通过所述弯液面的蒸发的气流的控制；根据发明人的观察，一般地，该气流除了液体本身之外还富含物质。
[0057]该蒸汽的气流可以冷凝并且回到液体本身中。例如，在图7中，容器701的在液体702的凹的弯液面处的壁在内部具有凸缘711，其位于液体702的凹的弯液面的上方并且(优选地)向下弯曲；有利地，冷却部件712位于凸缘的上方且适于对凸缘711进行冷却(还间接地对容器701的下方和上方的壁进行冷却)；当蒸汽从弯液面向上升起时，蒸汽被冷的凸缘711保持，并且冷凝朝向下方的液体回流。
[0058]可选地，可以将蒸汽的气流从容器中移除。例如，在图7中，在凸缘711的稍下方存在可以与移除管连接的开口 713;在移除后，可以使蒸汽远离容器701而冷凝(例如，通过冷却而冷凝)。
[0059]应当注意的是，在图7的解决方案中，蒸汽的部分将会冷凝且部分将会从容器701中移除。
[0060]对本领域技术人员来说明显地，凸缘的形状和尺寸可以与图7中示出的不同；凸缘朝向容器的内部突出，优选地，突出至少5_，更优选地，突出至少10_，又更优选地，突出至少15mm。
[0061]对本领域技术人员来说明显地，冷却部件，如果存在的话，可以与极小的尺寸、甚至为零的尺寸的凸缘相关；特别地，容器701的形状和上延伸部可以用作凸缘；冷却部件的功能是促进来自弯液面的蒸汽的冷凝。
[0062]可以将与构件711相同或相似的凸缘定义为“裙状部”，并且特别地，定义为“冷却裙状部”。此裙状部位于弯液面附近，即位于产生弯液面的固体表面附近。可以存在多个裙状部，每个弯液面对应一个裙状部。裙状部也可以是可移动的，从而跟随液体在容器中的高度的移动(上升或下降)。
[0063]可以借助于裙状部使源自弯液面的蒸汽与源自液体的平面的蒸汽和源自上升的蒸汽泡的蒸汽保持分离；因此，基于这三个源的蒸汽内容可以发生区别。
[0064]为了控制一个或多个弯液面，另外或作为选择，本发明可以使液体的薄层(根据发明人的观察，该薄层是极其纯净的且不含物质)从液体的自由(上)面(不包括弯液面的自由面)中移除。
[0065]例如，可以通过由辐射加热部件对液体进行加热并且将这些加热部件放置为辐射液体的自由(上)面而不辐射一个或多个弯液面以产生可观的蒸发而获得此移除。
[0066]可选地，例如，可以通过机械部件，特别是通过保持液体在容纳液体本身的容器的周壁的边缘处的高度略高来执行该移除。
[0067]为了控制一个或多个弯液面，另外或作为选择，本发明可以将用来产生一个或多个弯液面的、位于弯液面的上方处的固体表面弄湿，特别是保湿；因而，降低了沉积到固体表面的固体颗粒从固体表面分离和被蒸汽夹带的可能性。
[0068]在图6中，湿表面为容纳液体602的容器601的周壁。特别地，提供液体的在固体表面的向下流615 ;它从开口 614中流出；当然，开口是沿着固体表面的长度配置的多个开□。
[0069]可选地，可以提供液体到固体表面的喷射(spray)。
[0070]可以将以上描述的和说明的解决方案结合起来。
[0071]可以至少在第一步骤以及第一步骤之后的第二步骤中处理包含物质的液体；在第一步骤中，一种或多种所述物质至少部分地聚结(agglomerate);在第二步骤中，使具有至少部分地聚结的物质的液体蒸发。在第二步骤中，可以使用一个或多个以上描述的或说明的解决方案。因而，聚结的物质更不大可能夹带在蒸汽流中；的确，如果聚结是相当大的，则颗粒将保留在容器的底部。
[0072]本发明在固体物质的情况下是特别有效的。
[0073]应当注意的是，液体物质可以以与固体物质整体相似的形式表现。的确，液体中的液体物质可以产生“乳液”，即不均勻分散(heterogeneous dispers1n)，或产生“胶体溶液(colloidal solut1n) ”,即“微不均勻(microheterogeneous) ”分散；在这些情况下，液滴与固体颗粒类似。此外，事实上，物质是固态或是液态取决于物质的熔点和分散该物质的液体的温度；十分常见的是，液体的沸点在分散在其中的物质的熔点以下，然而，即使不具备该条件时，本发明也是有用的。
[0074]而且，在液体物质存在于均质溶液的情况下，能够采用(利用)弯液面区域中的物质的高浓度现象以及具有液体的弯曲自由(上)面的区域(弯液面所在的区域)和具有液体的平自由(上)面的区域(无弯液面的区域)之间的不同蒸发。
[0075]本发明不应用于可能存在于液体中的气体物质。
[0076]如提及的，以上描述的和说明的用于控制存在于液体中的物质的方法具有不同用途，但基本上具有两个用途:
[0077]-物质的分离，
[0078]-物质的反应。
[0079]一般而言，存在于液体中的至少一种物质的分离方法，提供:
[0080]-液体的至少一个弯液面的建立，以及
[0081]-液体的通过弯液面的自由面的蒸发的控制；
[0082]其中通过弯液面的自由面产生物质的被控制的流动。
[0083]此外，能够控制物质在弯液面处在部分位于液体内部且部分位于液体外部的至少一个固体表面的沉积，从而产生通过弯液面的自由面的物质的被控制的流动。
[0084]在这点上值得强调的是，根据如何实施和使用本发明，物质的从液体中的分离可以通过产生物质含量降低的液体或物质含量降低的蒸汽而发生；换言之，可以促进物质在蒸汽部分的夹带，或者可以阻碍物质在蒸汽部分的夹带。
[0085]特别地，物质是固体物质，即很小尺寸的或小尺寸的或中等尺寸的形式的固体颗粒。
[0086]一般而言，用于促进存在于液体中的至少两种物质之间的反应(特别是化学反应)的方法，提供:
[0087]-液体的至少一个弯液面的建立，以及
[0088]-液体的通过弯液面的自由面的蒸发的控制；
[0089]其中产生朝向弯液面的体积的两种物质的被控制的流动。
[0090]因而，存在试剂在小空间(即由弯液面限定的体积)内的浓度的增大，并且因此存在它们反应的增大的可能性。
[0091]此外，能够控制两种物质在弯液面处在部分位于液体内部且部分位于液体外部的至少一个固体表面的沉积，从而产生物质的朝向固体表面的被控制的流动。
[0092]特别地，存在两种固体物质，即很小尺寸的或小尺寸的或中等尺寸的固体颗粒的形式的固体物质。
[0093]值得指出的是，使用本文中描述的技术教导，通过控制液体的蒸发，还可以控制存在于蒸汽中的物质和源自存在于液体中的物质。其中一个实际用途是，从容纳高温液体(例如，处于沸点)的容器中散发出的气味的控制；这是在烹饪食物用的罐的情况下。实际上，有气味的感觉是由分散在到达接收者的嗅觉系统的气体中的任意有气味的物质产生的。
[0094]为了完整，值得澄清的是，许多本文中描述的技术教导还可以用在等离子体代替液体作为分散相的情况中。
[0095]上述方法和设备具有清晰的工业用途。
[0096]例如，参照诸如具有图7中示出的装置的附件(以及本文中声称的)的图1中示出的设备等的设备，当对容纳在容器101中的液体102进行加热时，从上部开口 105中流出的蒸汽几乎不包含额外的存在于液体中的物质。的确，它源自液体102的自由面的中央区域的蒸发，很多液体(以蒸汽的形式)和很少额外的物质从该中央区域中产生；而源自周缘区域107 (弯液面所在之处)的蒸汽被凸缘711拦截且通过部件712凝结或通过开口 713排出，并且可观量的额外物质从周缘区域产生。因而，实现了液体与额外的物质的分离和从容器的上部流出纯净的流体。
【权利要求】
1.一种用于分离存在于液体中的至少一种物质的设备，其包括: -容器(101,701)，其配置为在内部容纳大量的所述液体(102,702)，所述液体(102，702)中存在一定量的所述至少一种物质，以及 -加热部件(103)，其配置为以产生所述液体(102，702)的可观的蒸发的温度对所述大量的液体(102，702)进行加热； 其中，所述容器(101,701)的上部为圆顶形且具有开口(105)，由于对所述大量的液体(102, 702)进行加热而产生的蒸汽能够从所述开口(105)中流出，并且 所述容器(101，701)的周壁在内部配置为用于建立所述液体(102，702)的可观的凹的弯液面； 其特征在于，所述容器(101，701)的所述周壁在所述弯液面处或在所述弯液面的上方具有向内延伸的凸缘(711),优选地,所述凸缘(711)向下弯曲。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加热部件(103)配置为以高于所述液体的沸点减60°C得到的温度的温度对所述大量的液体(102，702)进行加热，优选地，所述加热部件(103)配置为以高于所述液体的沸点减40°C得到的温度的温度对所述大量的液体(102，702)进行加热，更优选地，所述加热部件(103)配置为以高于所述液体的沸点减20°C得到的温度的温度对所述大量的液体(102，702)进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述加热部件(103)配置为在一个小时内使所述大量的液体蒸发5-25%,优选地,所述加热部件(103)配置为在一个小时内使所述大量的液体蒸发10-20%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述容器(101，701)的所述周壁在内部配置为建立所述液体(102，702)被升高至少2mm的凹的弯液面，优选地，所述容器(101,701)的所述周壁在内部配置为建立所述液体(102,702)被升高至少4mm的凹的弯液面，更优选地，所述容器(101，701)的所述周壁在内部配置为建立所述液体(102，702)被升高至少6mm的凹的弯液面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述凸缘(711)朝向所述容器(101,701)的内部突出至少5mm，优选地，所述凸缘(711)朝向所述容器(101,701)的内部突出至少1mm,更优选地,所述凸缘(711)朝向所述容器(101,701)的内部突出至少15mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在所述凸缘(711)的上方存在冷却部件(712)，所述冷却部件(712)配置为对所述凸缘(711)进行冷却。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，在所述凸缘(711)的下方存在至少一个开口(713)，所述至少一个开口(713)配置为允许归因于对所述液体(102,702)进行加热而产生的蒸汽的流出。
8.一种用于控制存在于大量液体中的物质的方法，其中，所述大量液体达到产生所述大量液体的可观的蒸发的温度条件和压力条件，其中配置至少一个固体表面，所述固体表面部分位于所述大量液体的内部且部分位于所述大量液体的外部，以便在所述固体表面建立所述液体的至少可观的弯液面，其特征在于，控制所述弯液面的形状和/或尺寸和/或范围和/或位置和/或温度，以控制所述大量液体通过所述弯液面的蒸发。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可观的蒸发与在一个小时内所述大量液体的5-25%蒸发对应,优选地,所述可观的蒸发与在一个小时内所述大量液体的10-20%蒸发对应。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述温度条件与高于所述液体的沸点减60°C得到的温度的温度对应，优选地，所述温度条件与高于所述液体的沸点减40°C得到的温度的温度对应，更优选地，所述温度条件与高于所述液体的沸点减20°C得到的温度的温度对应。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述可观的弯液面与液体被升高或被降低至少2mm对应，优选地，所述可观的弯液面与液体被升高或被降低至少4mm对应，更优选地，所述可观的弯液面与液体被升高或被降低至少6mm对应。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，对所述物质在所述弯液面处在所述固体表面上的沉积进行控制。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过在沉积已经形成之后将其适当地移除来对所述物质在所述弯液面处在所述固体表面上的沉积进行控制。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其特征在于，至少根据所述固体表面的化学性质和/或至少根据所述固体表面的物理性质来选择所述固体表面，特别地，根据所述固体表面的材料和/或粗糙度来选择所述固体表面。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其特征在于，对所述固体表面的温度进行控制，特别地，对所述固体表面进行加热和/或冷却。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的方法，其特征在于，对所述液体在容纳所述液体的容器内的高度进行控制，特别地，保持所述液体在容纳所述液体的容器内的高度恒定。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，对归因于所述液体通过所述弯液面的蒸发的蒸汽流进行控制。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的方法，其特征在于，通过加热部件对所述液体进行加热，所述加热部件定位为通过所述加热部件在所述液体中产生的对流运动不对所述弯液面产生影响。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的方法，其特征在于，在不包括所述弯液面的所述液体的自由面处将薄液层移除，特别地，通过加热在所述液体的自由面处将薄液层移除。
20.根据权利要求8至19中任一项所述的方法，其特征在于，位于所述弯液面的上方的所述固体表面被弄湿，特别地，保持位于所述弯液面的上方的所述固体表面被弄湿。
21.一种用于分离存在于液体中的至少一种物质的方法，其特征在于，所述方法使用根据前述权利要求4至20中任一项所述的控制方法。
22.—种用于促进存在于液体中的至少两种物质之间的反应的方法，其特征在于，所述方法使用根据前述权利要求4至20中任一项所述的控制方法。
【文档编号】B01J19/00GK104363992SQ201380030813
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】A·马林 申请人:意大利Wow科技股份公司