超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超饱和气体溶液的制备装置及其制备方法，该超饱和气体溶液的制备装置包括气体发生器、气液混合器和水箱。气体发生器产生气源。气液混合器与气体发生器连接。气液混合器与水箱之间分别连接有气液混合器吸水流动支路和气液混合器排水流动支路。气液混合器吸水流动支路与气液混合器排水流动支路形成气液混合流动回路。本发明采用将气体以微纳米级别直径气泡与水充分混合方式，气液混合体通过气液混合流动回路循环运行在预定时间内快速在水箱内形成超饱和气体溶液且超饱和气体溶液气体质量浓度大大高于常规方法制备得到的气体质量浓度，无论是制备的气体质量浓度还是制备时间均优于现有技术，并且制备效率高。
【专利说明】超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求2015年3月30日提交的题为“一种超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法”的申请号为CN201510145006.2中国专利申请的优先权权益，该申请的全文通过弓I用的方式纳入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及向液体中充入气体，提高气体在液体中的含量，至饱和或超饱和状态的技术和装置，尤其涉及一种超饱和气体溶液的制备装置，具体的说是一种将气体以微纳米级别直径气泡的方式通过和液体的充分混合，以达到常温常压下气体在液体中超饱和溶解状态的装置及超饱和气体溶液的制备方法。
【背景技术】
[0004]氢气溶液是指氢气溶解于水后形成的气液混合物，加入氢气不改变原水的PH值。自2007年《自然》杂志刊登日本太田成男等关于氢气具有抗氧化、抗炎、抗凋亡生物医学效应报告。7年来，氢气水溶液的生物学效应逐渐的被人们所接受和认可。氢气溶液因为具有极高的生物安全性，令世人振奋地、主动地逆转病理损伤的效应和极为方便的使用方式(如:饮用/浸泡)，业已成为世界范围内医疗保健市场最值得关注的项目之一。其中，超饱和氢气溶液因为制备难度高且应用范围广，生物医学效应尤为显著。
[0005]通过饮用氢气水摄取氢气是目前应用最广泛的方法，也是氢气健康产品最安全、最常见的形式。但氢气在水中的溶解度非常低，是一种难溶甚至不溶于水的气体，在常温常压下(常温为20°C，常压为101.3Kpa)，1L水的氢气饱和溶解量为18.2ml或1.6mg，通常我们用质量浓度1.6PPM来表示，鉴于氢气很难溶于水的特性，成为了人们通过饮用高含氢量的水溶液的障碍。
[0006]饮用氢气水的制备方式包括电解水、氢气溶解水、金属镁反应水等类型。
[0007]电解水是最早用于人体的氢气水，以保健为目的的饮用电解水最早起源于日本。制备电解水的设备称为电解槽，经过电解后通过半透膜分离出的碱性水会含有少量的氢气，电解水的不足在于由于饮用水直接通过电解槽进行电解，水的PH值将发生改变，且电解槽的金属电极直接作用于水，会有微量的金属离子析出，若用于饮用，则金属离子会随水进入人体内，更重要的一点是，电解水方式得到的氢水溶液效率很低且溶解度低，远达不到氢气在水溶液中的饱和状态。
[0008]利用金属和水在常温下产生氢气和氢氧化物的化学反应，也可以制备出氢气水。许多金属例如铁、铝、镁等都可以与水反应产生氢气，但多数金属存在口感差、反应速度慢、明显毒性的缺点。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种超饱和气体溶液的制备装置，其能够制备出高浓度的超饱和氢气溶液。
[0010]为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种超饱和气体溶液的制备装置。该制备装置包括气液混合装置和水箱，所述气液混合装置设有进水口、排水口以及用于与气源连通的进气口，且所述水箱设有吸水口和进水口，其中所述气液混合装置的进水口与所述水箱的吸水口之间通过吸水流动支路连接，所述气液混合装置的排水口与所述水箱的进水口之间通过排水流动支路连接，且所述排水流动支路上设有释压器，从而来自所述气液混合装置的气液混合体流过所述释压器后排入所述水箱内。
[0011]较佳地，所述气源是氢气源、氧气源、氮气源、C02或空气。
[0012]较佳地，所述气液混合装置的出口处的气液混合体的压力为IKG?10KG。
[0013]较佳地，所述气液混合装置的出口处的气液混合体的气体质量浓度为氢气^2PPM，氧气 g 20PPM，氮气 g 50PPM。
[0014]较佳地，水箱的出口连接有超饱和气液流体取液支路，超饱和气液流体取液支路包括常温超饱和气液流体取液支路和加热超饱和气液流体取液支路，其中常温超饱和气液流体取液支路与加热超饱和气液流体取液支路并联。
[0015]较佳地，常温超饱和气液流体取液支路上设有常温水出水电磁阀和常温水出水口，常温水出水电磁阀连接在水箱与常温水出水口之间；加热超饱和气液流体取液支路上设有热水出水电磁阀、加热器和热水出水口，其中水箱、热水出水电磁阀、加热器和热水出水口依次连接。
[0016]—实施例中，所述气液混合装置可包括容积栗、气液混合器和叶轮栗，其中，所述气液混合装置的进水口为所述容积栗的进水口，所述气液混合装置的排水口为所述叶轮栗的排水口，所述气液混合装置的进气口为所述气液混合器的进气口，以及所述容积栗的排水口与所述气液混合器的进水口通过第二管道连接，所述气液混合器的出水口经由第三管道与所述叶轮栗的进水口连接。
[0017]较佳地，所述容积栗是隔膜栗。
[0018]较佳地，所述容积栗的额定流量为2?10L/min。
[0019]较佳地，所述气液混合器可以采用具有一进气口(较佳地带反向逆止阀，以防止液体进入气路)、进水口和出水口的任何合适的结构，只要其能够实现气体和液体的混合，使得气体以气泡形式存在于液体中。
[0020]另一实施例中，所述制备装置可进一步包括气体发生器，所述气体发生器用于产生所述气源并通过第一管道与所述气液混合装置的进气口连接。
[0021]较佳地，所述气体发生器用于产生氢气、氧气、氮气或C02。
[0022]较佳地，所述气体发生器是纯水型氢气发生器。
[0023]另一实施例中，所述释压器可以是内部设有流道的柱体，所述柱体分为前段、中段和后段，其中前段与释压器和叶轮栗之间的管道连接，后段经由排水流动支路与水箱的进水口连接，以及所述前段中的流道、所述中段中的流道和所述后段中的流道的横截面面积分别为S1、S2和S3，且SI和S3均大于S2。
[0024]较佳地，所述释压器的进口端的气液混合体的压力为所述释压器的出口端的气液混合体的压力的2?10倍。
[0025]较佳地，SI比S2大5-15倍，且S3比S2大5-15倍。
[0026]较佳地，中段的长度为I?4mm。
[0027]另一实施例中，释压器可采用针型阀或球阀等来替代。
[0028]另一实施例中，所述水箱和所述释压器之间可通过第五管道连接，所述第五管道上可设有一段变径管，从而所述气液混合体流经所述变径管后进入所述水箱，其中所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同。
[0029]较佳地，相邻两段管体的内直径不同。
[0030]较佳地，所述多段管体的内直径大小交替变化。
[0031]较佳地，所述变径管分成2-40段管体。较佳地，每两段具有相同内直径的管体之间具有一段内直径不同的管体。
[0032]较佳地，所述变径管由3-20段管体构成。更佳地，所述变径管由5-12段管体构成。
[0033]另一实施例中，所述制备装置进一步可设有外接水源支路，所述外接水源支路包括外接水源和第六管道，所述外接水源经由所述第六管道与所述吸水流动支路连接，在所述外接水源支路和所述吸水流动支路连接点与所述外接水源之间的所述第六管道上设有第一电磁阀，且所述吸水流动支路上在所述连接点与所述水箱之间设有第二电磁阀。
[0034]较佳地，所述外接水源支路上进一步设有过滤器，用于对来自外接水源的水进行过滤。
[0035]较佳地，所述外接水源支路上还设有用于检测外接水源开合的传感器。
[0036]较佳地，所述制备装置进一步包括控制系统，且所述水箱内设有液位传感器，用于检测所述水箱的液位水平，其中所述控制系统根据所检测到的液位水平来选择性地打开或关闭所述第一电磁阀或所述第二电磁阀。
[0037]较佳地，所述排水流动支路上设有压力传感器，所述压力传感器设于气液混合装置与所述释压器之间的管路上并用于检测该管路中的气液混合体的压力。
[0038]根据本发明的另一方面，提供了一种超饱和气体溶液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0039]A、提供如上所述的制备装置；
[0040]B、接通气源，将气体通入所述气液混合装置；
[0041 ] C、间隔预定时间后，启动所述气体混合装置，从而使得水从所述水箱的吸水口吸出后，流进所述气液混合装置，并使得该水和来自气源的气体经由所述气液混合装置混合后，流经所述释压器，然后经由管道进入所述水箱；以及
[0042]D、在步骤C之后所述制备装置运行预定时间，直到所述水箱中的气体溶液达到超饱和。
[0043]较佳地，所述气源是氢气源、氧气源、氮气源二氧化碳源或空气源。
[0044]—实施例中，所述气液混合装置可包括容积栗、气液混合器和叶轮栗，以及步骤C包括:Cl、间隔预定时间后，启动所述容积栗，所述容积栗通过自吸将水从所述水箱的吸水口吸出后流进所述气液混合器；以及C2、再间隔预定时间后，启动所述叶轮栗，使得水和来自气源的气体经由所述气液混合器混合后注入所述叶轮栗。
[0045]另一实施例中，所述水箱和所述释压器之间可通过第五管道连接，其中所述第五管道上设有一段变径管，所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同，步骤E进一步包括使得从所述释压器流出的气液混合体流经所述变径管后，再进入所述水箱。
[0046]根据本发明的又一方面，提供了一种超饱和氢气溶液的制备方法，所述制备方法可包括以下步骤:
[0047]A、提供如上所述的制备装置，其中所述气源来自氢气发生器；
[0048]B、启动氢气发生器101，产生流量为200ml/min?500ml/min、气压为O?4巴、氢气浓度大于99.9 %的氢气气源，氢气流出所述氢气发生器的出口气压为O?0.4MP;
[0049]C、间隔2?6秒后启动所述容积栗，容积栗通过自吸将水从所述水箱的吸水口吸出后流进所述气液混合器；
[0050]D、再间隔2?6秒后启动所述叶轮栗，使得水和来自所述氢气发生器的氢气由气液混合器混合后注入所述叶轮栗；
[0051]E、将从所述叶轮栗流出的气液混合体流经所述释压器，然后经由管道进入所述水箱；
[0052]F、在步骤E之后所述制备装置运行预定时间，直到在所述水箱内形成超饱和氢气溶液。
[0053]较佳地，在步骤F包括检测所述水箱中的氢气质量浓度，若超过2mg/L，则停止运行;若小于2mg/L，则继续重复步骤A-E。
[0054]较佳地，所述气液混合体在所述制备装置中运行的流速为2?5升/分钟，且所述释压器释压前压力大于0.2MPa。
[0055]—实施例中，所述水箱和所述释压器之间可通过第五管道连接，其中所述第五管道上设有一段变径管，所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同，步骤E进一步包括使得从所述释压器流出的气液混合体流经所述变径管后，再进入所述水箱。
[0056]根据本发明的又一方面，还提供了一种气体溶液的制备装置，该制备装置包括气液混合装置、外接水源支路、排水流动支路和取液支路，所述气液混合装置设有进水口、排水口以及用于与气源连通的进气口，其中所述气液混合装置的进水口与所述外接水源支路连接，所述气液混合装置的排水口与所述排水流动支路连接，且所述排水流动支路上设有释压器并与所述取液支路连接，从而来自所述气液混合装置的气液混合体流过所述释压器后流至所述取液支路。
[0057]一实施例中，所述取液支路和所述释压器之间可通过第七管道连接，所述第七管道上设有一段变径管，从而所述气液混合体流经所述变径管后进入所述取液支路，其中所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同。
[0058]根据本发明的又一方面，提供了一种超饱和氢气溶液的制备装置。该制备装置包括氢气发生器、气液混合器和水箱，所述气液混合器与所述氢气发生器管路连接，所述气液混合器与所述水箱之间设有气液混合器吸水流动支路和气液混合器排水流动支路，其中所述气液混合器吸水流动支路将所述水箱中的水吸入所述气液混合器，所述气液混合器排水流动支路将所述气液混合器内的气液混合体排入所述水箱内。
[0059]一实施例中，所述气液混合器吸水流动支路上设有容积栗，所述容积栗通过管路分别与所述气液混合器和所述水箱连接。
[0060]另一实施例中，所述气液混合器排水流动支路上可设有叶轮栗和释压器，所述气液混合器、所述叶轮栗、所述释压器和所述水箱依次通过管路相连接。
[0061]另一实施例中，所述水箱上可设有水箱吸水口和水箱进水口，所述气液混合器吸水流动支路通过所述水箱吸水口与水箱连接，所述气液混合器排水流动支路通过所述水箱进水口与所述水箱连接。
[0062]另一实施例中，所述氢气发生器与所述气液混合器之间可连接有防止液体倒灌进入所述氢气发生器的单向阀。
[0063]另一实施例中，所述水箱可连接有超饱和气液流体取液支路，所述超饱和气液流体取液支路包括常温超饱和气液流体取液支路和加热超饱和气液流体取液支路，其中所述常温超饱和气液流体取液支路与所述加热超饱和气液流体取液支路并联。
[0064]另一实施例中，所述常温超饱和气液流体取液支路上可设有常温水出水电磁阀和常温水出水口，所述常温水出水电磁阀连接在所述水箱与所述常温水出水口之间；以及所述加热超饱和气液流体取液支路上可设有热水出水电磁阀、加热器和热水出水口，其中所述水箱、所述热水出水电磁阀、所述加热器以及所述热水出水口依次连接。
[0065]根据本发明的又一方面，提供了一种超饱和氢气溶液的制备方法，该制备步骤包括:
[0066]A、提供如上所述的制备装置；
[0067]B、启动氢气发生器，产生流量为200ml/min?500ml/min、气压为O?4KG、氢气浓度为99.99%的氢气气源，氢气流出所述氢气发生器的出口气压为O?0.4MP ；
[0068]C、间隔二至六秒后启动容积栗，容积栗通过自吸将水从水箱吸水口吸出后流进气液混合器；
[0069]D、再间隔2-6秒后启动所述叶轮栗，水由所述气液混合器注入所述叶轮栗，所述气液混合器的吸气口产生O?0.02KG的负压，在所述气液混合器的吸气口端负压产生的吸力和所述氢气发生器流出氢气的正压作用下，氢气被吸入所述气液混合器与水混合，氢气在水中以气泡形式存在并与水混合流进所述叶轮栗，再经所述叶轮栗反复切削搅拌加压形成气液混合体，所述气液混合体流经所述释压器，使得所述气液混合体压力从高压状态的气液混合体转化为常压状态，使得溶入水中的氢气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，含有雾状微纳米气泡的气液混合体从所述水箱的出水口流入所述水箱；以及
[0070]E、在步骤D之后所述制备装置运行预定时间，从而在水箱内形成超饱和氢气溶液。
[0071]—实施例中，所述预定时间小于2分钟，且在所述水箱内形成的超饱和氢气溶液的氢气质量浓度大于2.5ppm。
[0072]另一实施例中，所述气液混合体在所述制备装置内运行的流速为2?5升/分钟，且所述释压器释压前压力大于0.2MPa。
[0073]本发明的超饱和溶液制备装置采用将气体以微纳米级别直径气泡与水充分混合方式，气液混合体通过气液混合流动回路循环运行在预定时间内快速在水箱内形成超饱和气体溶液且超饱和气体溶液气体质量浓度大大高于常规方法制备得到的气体质量浓度，无论是制备的气体质量浓度还是制备时间均优于现有技术，并且制备效率高。
【附图说明】
[0074]图1是根据本发明的第一实施例的超饱和氢气溶液的制备装置的结构示意图。
[0075]图2A是图1中的释压器的侧视剖视图。
[0076]图2B是图1中的释压器的俯视图。
[0077]图3是利用图1所示的制备装置来制备超饱和氢气溶液的制备方法的流程图。
[0078]图4是根据本发明的第二实施例的超饱和氢气溶液的制备装置的结构示意图。
[OO79 ]图5A和图5B不出图4的气液混合装置的两种实施方式的结构不意图。
[0080]图6是根据本发明的第三实施例的超饱和氢气溶液的制备装置的结构示意图。
[0081]图7是示出根据本发明的第四实施例的超饱和氢气溶液制备装置的结构示意图。
[0082]图8是图7中的变径管的剖视图。
【具体实施方式】
[0083]以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。本公开的主题的所述特征、结构、优点和/或特性可以在一个或多个实施例和/或实施方式中以任何合适的方式组合。下面的描述中，提供多个具体细节来完全理解本公开的主题的各实施例。本领域的相关技术人员将认识到，可以在没有特定实施例或实施方式的具体特征、细节、部件、材料和/或方法中的一个或多个下实施本公开的主题。其它情形中，在可能不存在于所有实施例或实施方式中的某些实施例和/或实施方式中识别到其它特征和优点。另外，一些情形中，不详细示出或描述众所周知的结构、材料或运行，以避免使本公开的主题的各方面不清楚。从下面的描述和所附的权利要求书，本公开的主题的特征和优点将变得更明显，或者可通过实践下文阐述的主题来认识到。
[0084]术语解释
[0085]超饱和气体溶液:本文中，超饱和气体溶液是气体结合于液体所形成的混合液。这里，气体可以是氢气、氧气、氮气二氧化碳或空气等，液体包括水和果汁等。气体结合于液体的方式通常是气体以纳米或微纳米气泡形式存在于液体中。超饱和是指气体在液体中的质量浓度大于各种气体在常温常压下的质量饱和浓度。
[0086]图1示出根据本发明的第一实施例的超饱和氢气溶液的制备装置。如图1所示，超饱和氢气溶液的制备装置100包括氢气发生器101、容积栗102、叶轮栗103、气液混合器105和水箱104，其中气液混合器105的进气口 105b与氢气发生器101管路连接，即通过第一管道1026与气体发生器101连接。气液混合器105的进水口 105a与容积栗102的出水口 102b管路连接，即两者通过第二管道1025连接。气液混合器105的排水口 105c与叶轮栗103的进水口103b通过管路连接，即两者通过第三管道1027连接。这里，容积栗102、气液混合器105和叶轮栗103共同构成气液混合装置1024，其作用为将来自水源的水与来自气源的气体混合，形成具有一定压力和浓度的气液混合体。应理解的是，气液混合装置1024可以由能够实现上述功能的已知或待开发的其它结构来替代，下文将进一步说明。例如，气液混合装置可以是超声空化法制备微纳米气泡的装置、电解电极法制备微纳米装置或气液两相流法制备微纳米气泡装置等。
[0087]容积栗102的进水口经由吸水流动支路1022和水箱104的吸水口 1011连接，从而能够将水箱104中的水吸入容积栗102，进而进入气液混合器105。本实施例中，吸水流动支路1022为管道。容积栗为隔膜栗，隔膜栗的额定流量为5L/min。应理解的是，也可采用具有不同额定流量的隔膜栗，例如，采用额定流量为0.5L/min?10L/min的隔膜栗。或者，也可采用其它类型的容积栗，例如活塞栗、柱塞栗、齿轮栗、滑片栗或螺杆栗等。
[0088]叶轮栗103经由排水流动支路1023和水箱104的进水口1012连接。具体地，在排水流动支路1023上设有释压器106。释压器106的入口 106a通过第四管道1029与叶轮栗103的排水口 103b流体连通地连接。释压器106的出口 106b经由第五管道1030与水箱104的进水口1012连接。从气液混合器105流出的气液混合体经叶轮栗103反复切削搅拌加压形成高压力高气体浓度气液流，高压力高气体浓度气液流流经释压器106形成超饱和气液混合体，该超饱和气液混合体经由管道流入水箱104内。具体地，气液混合体流入叶轮栗103，在叶轮栗103栗腔内，气液混合体一方面随叶轮做圆周运动，一方面在离心力的作用下自叶轮中心向外周抛出，气液混合体从叶轮获得了压力能和速度能，当气液混合体流动至栗头排液口时，部分速度能转变为静压力能。叶轮栗为单级叶轮漩涡栗，漩涡栗额定流量为5L/min，转速为2900转/min。当然，叶轮栗也可为离心栗、轴流栗等，其额定流量可以是0.5L/min?1L/min，转速可以是2900?3400转/min。
[0089]需要指出的是，如果以气液混合器105为始点，则容积栗可以认为是上述的吸水流动支路的一部分，此时，吸水流动支路可以称为气液混合器吸水流动支路，气液混合器吸水流动支路将水箱104的水吸入容气液混合器。类似地，如果以气液混合器105为始点，则叶轮栗可以认为是上述的排水流动支路的一部分，此时，排水流动支路可以称为气液混合器排水流动支路，气液混合器排水流动支路将气液混合器内的气液混合体(经由释压器)排入水箱104内。
[0090]释压器106的工作原理是使得流经释压器106的气液混合体压力迅速降低，高压状态的气液混合体瞬间转化为常压状态，高压下溶入水中的氢气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，形成雾状微纳米气泡的气液混合体。释压器106可采用多种结构来实现。
[0091]—实施例中，如图2所示，释压器106为内部设有流道的柱体。该柱体分为前段1061、中段1062和后段1063，其中前段与释压器和叶轮栗之间的管道连接，后段经由排水流动支路与水箱的进水口连接。前段中的流道1061 a、中段中的流道1062a和后段中的流道1063a的横截面面积分别为S1、S2和S3，S1和S3大致相同且远大于S2。较佳地，SI比S2大5-15倍，且S3比S2大5-15倍。前段中的流道、中段中的流道和后段中的流道的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形等。较佳地，中段的长度L为I?4_。
[0092]本文中，氢气发生器为纯水型氢气发生器。应理解的是，氢气发生器也可由其它氢气源替代，例如氢气罐或其它类型的氢气发生器。氢气发生器101与气液混合器105之间连接有防止液体倒灌进入氢气发生器101的单向阀108。
[0093]本文中，气液混合器105用于混合气体和液体，其结构可采用本领域已知的任何合适的结构，只要其能将气体以气泡形式混合于液体中。一实施例中，气液混合器是一个三通，其中一端是进气口，另两端是进水口和出水口。
[0094]本实施例中，水箱104的吸水口1011位于水箱的底部。水箱104的进水口 1012位于水箱的底部，且不与吸水口正对。
[0095]水箱104进一步设有出水口 1020，其位于水箱104的底部。水箱104的出水口 1020连接有超饱和气液流体取液支路1021，超饱和气液流体取液支路1021包括常温超饱和气液流体取液支路10211以及加热超饱和气液流体取液支路10212，其中常温超饱和气液流体取液支路与加热超饱和气液流体取液支路并联。
[0096]常温超饱和气液流体取液支路上设有常温水出水电磁阀109、常温水出水口 1014，常温水出水电磁阀109连接在水箱104与常温水出水口 1014之间。加热超饱和气液流体取液支路上设有热水出水电磁阀1010、加热器107和热水出水口 1013，其中水箱104、热水出水电磁阀11、加热器107、热水出水口 1013通过管道依次连接。这里，常温指的是不经加热或冷却的自然环境温度。
[0097]工作时，依次启动氢气发生器101、容积栗102和叶轮栗103，水箱104中的水(或含有氢气的水)被吸入容积栗102，然后进入气液混合器105并经由气液混合器105注入叶轮栗103。同时，气液混合器105的吸气口产生O?0.02巴(bar)的负压，在气液混合器105吸气口端负压产生的吸力和氢气发生器101流出氢气的正压作用下，氢气被吸入气液混合器105与水混合，氢气在水中以大气泡形式存在，大气泡直径为Imm?lcm。大气泡氢气与水混合流进叶轮栗103，再经叶轮栗103反复切削搅拌加压形成高压力高氢气浓度气液混合体。接着，含大量超饱和氢气的气液混合体经由管道流经释压器106，气液混合体压力迅速降低，高压状态的气液混合体瞬间转化为常压状态，高压下溶入水中的氢气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，形成雾状微纳米气泡的气液混合体。最后，含有雾状微纳米气泡的气液混合体从水箱进水口 1012流入水箱104。气液混合器吸水流动支路1022、气液混合器排水流动支路1023以及气液混合器105共同形成气液混合循环回路，气液混合体在该循环回路不断循环，最终达到所要求的氢气溶液浓度。
[0098]图3示出采用图1的超饱和氢气溶液的制备装置来制备氢气溶液的制备方法的流程图。如图3所示，超饱和氢气溶液的制备方法包括以下步骤:
[0099]A、启动氢气发生器101，产生流量为200ml/min?500ml/min、气压为O?4巴、氢气浓度为99.99%的氢气气源，氢气流出氢气发生器101的出口气压为O?0.4MP;
[0100]B、间隔2?6秒后启动容积栗102，容积栗102通过自吸将水从水箱吸水口 1011吸出后流进气液混合器105;
[0101]C、再间隔2?6秒后启动叶轮栗103，使得水(或含有氢气的水)和来自氢气发生器的氢气由气液混合器105混合后注入叶轮栗103;
[0102]D、将从叶轮栗流出的气液混合体流经释压器106，然后经由管道进入水箱104;
[0103]E、在步骤D之后运行预定时间，直到在水箱104内形成超饱和氢气溶液;或者检测水箱104中的氢气质量浓度，若超过2mg/L，则停止运行；若小于2mg/L，则继续运行制备装置，直到在水箱104内形成超饱和氢气溶液，即氢气质量浓度超过2PPM。
[0104]通过上述制备方法，当运行约2分钟后，在水箱104内形成超饱和氢气溶液，超饱和氢气溶液的氢气质量浓度不低于2ppm。本文中，超饱和氢气溶液指的是溶液中，氢气质量浓度不小于2ppm，即2mg/L。
[0105]上述制备方法中，气液混合体在气液混合流动回路循环运行的流速为2?5升/分钟，释压器106释压前压力不低于0.2MPa。
[0106]需要指出的是，本实施例的超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法也可用于制备诸如氧气、氮气或二氧化碳等难溶气体在诸如水等溶液中的“溶解”，形成相应的超饱和溶液。
[0107]图4示出根据本发明的第二实施例的超饱和氢气溶液的制备装置200。如图4所示，超饱和氢气溶液的制备装置200包括氢气发生器201、气液混合装置202和水箱204，其中气液混合装置202的进气口 202b与氢气发生器201管路连接，经由管道2023与氢气发生器201连接。气液混合装置202与水箱204之间设有吸水流动支路2020和排水流动支路2021，其中吸水流动支路2020—端与水箱204的吸水口 2011连接，另一端与气液混合装置202的进水口202a连接并用于将水箱204中的水吸入气液混合装置202。排水流动支路2021的一端与气液混合装置202的排水口 202c连接，另一端与水箱204的进水口 2012连接并用于将气液混合装置202内的气液混合体排入水箱204内。氢气发生器201为纯水型氢气发生器。
[0108]本实施例中，气液混合装置202主要是实现氢气与水的混合，使得氢气以大气泡形成存在于水中，且所形成的氢气和水混合液具有一定压力。较佳地，氢气和水混合液的压力为IKG?10KG。气液混合装置202可以采用与图1所示实施例的容积栗102、气液混合器105和叶轮栗103相同的组合，其连接关系也相同，如图5A所示，在此不再详述。
[0109]可选地，气液混合装置202可仅设有叶轮栗2022，如图5B所示，叶轮栗2022集成有气液混合结构并设有进水口 20221、进气口 20222和出水口 20223，其中进水口 20221经由吸水流动支路2020与水箱204连通。进气口 20222经由管道2023与氢气发生器201连接。在管道2023上设有单向阀208。出水口 2023经由排水流动支路2021与水箱204连通。吸水流动支路2021进一步连接有外接水源支路2024，外接水源支路2024包括外接水源2010和第六管道2028，外接水源2010经由所述第六管道2028与所述吸水流动支路2020连接。在外接水源支路2024和所述吸水流动支路2020连接点2029与所述外接水源2010之间的第六管道2028上设有第一电磁阀2016，用于接通或关闭外接水源。外接水源支路2024上进一步设有过滤器2015，用于对来自外接水源的水进行过滤。外接水源支路2024上还设有用于检测外接水源开合的传感器2014，传感器2014例如是门式传感器，其与外接水源2010通过管路连接。
[0110]吸水流动支路2021上在连接点2029与水箱204之间设有第二电磁阀(循环电磁阀)2017，用于接通或关闭来自水箱204的水(或混合有氢气的水)ο制备装置200的控制系统(图未示)可根据制备装置工况以及传感器2014所检测到的信号，来控制电磁阀2016和电磁阀2017打开或关闭，从而选择性地以水箱204中的水或外接水源2010的水作为制备装置200的水源。例如，当水箱204的水低于一定液位时(可通过安装于水箱内的液位传感器2018来检测)，选择接通外接水源2010。而当水箱204的水位高于设定值且氢气浓度低于设定值时，选择水箱204作为水源。
[0111]排水流动支路2021上设有压力传感器203和释压器206，压力传感器203设于气液混合装置202与释压器206之间的管路上并用于检测该管路中的气液混合体的压力。该检测到的压力可传送至制备装置200的控制系统(图未示)，从而控制系统可根据该压力值来对制备装置200进行控制。当排水流动支路压力超出预设值时(例如设定值为4巴)，则告警显示液路故障，并停止制备装置的运行。
[0112]本实施例中，释压器206与图1所示的实施例相同，在此不再详述。
[0113]本实施例中，控制系统能够接收来自门式传感器2014、压力传感器203以及液位传感器2018的信号，并根据所接收的信号，发送指令来选择打开或关闭电磁阀2016或电磁阀2017，以及判定该制备装置是否有故障等。控制系统可以采用本领域已知的或待开发的任何合适的控制装置来实现，在此不再详述。
[0114]水箱204的出水口2025连接有常温或加热超饱和气液流体取液支路2026。取液支路2026上设有加热模块207、电磁阀209和接水口 2013，其中，电磁阀209连接在加热模块207与接水口 2013之间。
[0115]较佳地，氢气发生器201中或管道2023中设有气压传感器208，用于检测氢气的压力，并将检测到的压力发送给制备装置200的控制系统，当气压传感器208检测到气路压力信号超出预设值时(例如设定值为3巴)，则告警显示气源故障，并发出蜂鸣循环。
[0116]工作时，当制备装置200处于手动运行时，若气体含量低于设定值时，手动开启第一电磁阀2016进行补水。当水箱注满时，手动关闭第一电磁阀2016，并打开第二电磁阀2017，启动气液混合装置进行气液混合体的制备。当水箱内的气体含量达到设定浓度或所需浓度时，手动关闭制备装置。
[0117]当有外接水源时，可启用制备装置200的全自动运行模式。水箱204内设有液位传感器2018，液位传感器2018检测水箱内水位，若无水或低于某一特定低水位时，传感器则发出信号，关闭第二电磁阀2017，打开第一电磁阀2016以接头外部水源。接着，运行气液混合装置202，从外界水源抽水进入水箱204，水箱204水满后液位传感器2018发出信号，关闭第一电磁阀2016，同时打开第二电磁阀2017并启动氢气源201和气液混合装置202，开始氢水制备。同时，显示器(图未示)根据时间显示氢水浓度，当机器运行一定时间，例如2分钟后，氢水浓度达到最高值2.5PPM，关闭气源，关闭气液混合装置202。同时，开始计时，并根据时间显示水箱内水的氢含量，当氢含量降低到设定值时(如设定1.2)，则开机再进行制备(启动气源201和气液混合装置202)，如此循环往复，即可实现不间断提供氢水。
[0118]图6示出根据本发明的第三实施例的超饱和氢气溶液的制备装置300的结构示意图。本实施例中，制备装置300类似于图4所示的制备装置200，其与图4所示的制备装置的主要不同之处在于，制备装置300制备超饱和氢气溶液的方式是一过式，即从释压器306出来后的氢气溶液直接通向取液支路而不再循环回到气液混合装置302。具体地，本实施例中的制备装置300取消了图4所示实施例的吸水流动支路2020以及水箱202。替代地，将排水流动支路3021直接连接于取液支路3022，而气液混合装置302的进水口仅连接有外接水源支路3020。
[0119]制备装置300包括气液混合装置302、外接水源支路3020、排水流动支路3021和取液支路3022，所述气液混合装置302设有进水口 302a、排水口 302c以及用于与气源连通的进气口 302b，其中所述气液混合装置302的进水口 302a与所述外接水源支路3020连接，所述气液混合装置302的排水口 302c与所述排水流动支路3021连接，且所述排水流动支路3021上设有释压器306并与所述取液支路3022连接，从而来自所述气液混合装置302的气液混合体流过所述释压器306后流至所述取液支路3022。这里，包含有电磁阀3016、过滤器3015和传感器3014的外接水源支路3020和图4所示的外接水源支路2024相同，在此不再详述。进一步地，包含有压力传感器303和释压器306的排水流动支路3021与图4所示的排水流动支路2021相同，而包含有加热模块307、电磁阀209和接水口3013的取液支路3022与图4所示的取液支路2026相同，在此不再详述。
[0120]图6所示的实施例中，由于取消了水箱以及相应的循环回路，氢气溶液进行经过一次循环即可完成制备，因此结构更简单。
[0121]图7示出根据本发明的第四实施例的超饱和氢气溶液制备装置的结构示意图。图7所示的实施例为图1的变型例，其与图1所示的实施例的不同之处在于，第五管道1030上设有一段变径管1031，变径管1031流体连通地连接于第五管道1030。如图8所示，变径管1031包含多段管体。图8中示出7段管体，S卩管体10311、10312、10313、10314、10315、10316和10317，其中至少有两段管体的内直径不同。变径管1031的管体10311、10313、10315和10317具有第一内直径Dl，而变径管1031的管体10312、10314和10316具有第二内直径D2。第一内直径Dl小于第二内直径D2，且具有第一内直径Dl的管体和具有第二内直径D2的管体交替。第二内直径D2大小等于第五管道的内直径。另一实施例中，第一内直径为第五管道的内直径的1/2?2/3，且所述第二内直径为第五管道的内直径的4/5?6/5。较佳地，第一内直径Dl与第二内直径D2的大小之比为1:2?1: 3。更佳地，第一内直径DI与第二内直径D2的大小之比为2:3?4:5。
[0122]还如图3所示，变径管的管体10311、10313、10315和10317的长度为LI，变径管的管体10312和10316长度为L2，管体10314长度为1^3儿1丄2和L3各不相同。然而，应理解的是，各段管体的长度可以根据需要来设定。一实施例中，变径管包括具有第一内直径Dl的管体和具有第二内直径D2的管体，其中相邻的具有第一内直径Dl的管体和具有第二内直径D2的管体之间的长度之比为1:2?1:4。较佳地，相邻的具有第一内直径Dl的管体和具有第二内直径D2的管体之间的长度之比为1:2.5?1:3.5。更佳地，相邻的具有第一内直径DI的管体和具有第二内直径D2的管体之间的长度之比为1: 3。一实施例中，变径管的总长度为30?300mm。更佳地，变径管的总长度为100?200mm。
[0123]需要指出的是，可根据需要来设置变径管的变径次数，即将变径管分成所需数量的管体。例如，变径管可分成3-40段管体，每两段具有相同内直径的管体之间具有一段内直径不同的管体。较佳地，变径管由2-20段管体构成。更佳地，变径管由3-12段管体构成。最佳地，变径管由3-7段管体构成。
[0124]这里，变径管是指直径变化的管道，包括渐缩管、渐扩管、内直径大小交替的管道或其组合。变径管的管路直径变化可以达到调节气泡的尺寸分布，增加气体溶存度的作用。这是因为，粗直径管体与细直径管体间若通过的水量相等，则粗直径管体中的气液混合物的流速和压力均与细直径管体不同，气液混合物在这段管路内反复挤压，使液体中的微纳米直径的气泡进一步分裂，形成直径更小的气泡，通过出水口进入水箱或者其它容器后，能在水中停留时间更长，以达到更高的气体溶存度的结果。
[0125]实验数据表明，在其余条件相同的情形下，采用具有变径管的超饱和氢气溶液制备装置所制得的超饱和氢气溶液的氢气质量浓度比不具有变径管的超饱和氢气溶液制备装置所制得的超饱和氢气溶液的氢气质量浓度高7%-25%。
[0126]需要指出的是，图4和图6所示的实施例中，在释压器与水箱之间的管道上可设置或不设置上述的变径管2019和3019。变径管2019和3019的结构可以与变径管1301相同，同样能够起到提高超饱和氢气溶液的氢气质量浓度的效果，在此不再详述。
[0127]需要进一步指出的是，上述用于制备氢气溶液的制备装置也可用于制备诸如超饱和氧气溶液、超饱和氮气溶液、超饱和空气溶液或超饱和二氧化碳溶液等。以下举例说明如何利用本发明的制备装置来制备超饱和氧气溶液或超饱和氮气溶液。
[0128]应用例1:超饱和氧气溶液的制备
[0129]本应用例采用图1或图3、4所示的制备装置来制备超饱和氧气溶液。制备步骤如下:1、启动氧气发生器，产生流量为600ml/min，气压为标准大气压，氧气浓度为40%的氧气，氧气源的出口气压为O?0.4MP ；
[0130]2、间隔3?6秒后启动容积栗，容积栗通过自吸将水从水箱吸水口吸出后流进气液混合器;此例中容积栗为齿轮栗；
[0131]3、再间隔3?6秒后启动叶轮栗，水由气液混合器注入叶轮栗，气液混合器5的吸气口产生O?0.4巴的负压，在气液混合器吸气口端负压产生的吸力和氧气发生器流出氧气的正压作用下，氧气被吸入气液混合器与水混合，氧气在水中以大气泡形式存在，大气泡直径为Imm?lcm，大气泡氧气与水混合流进叶轮栗，再经叶轮栗反复切削搅拌加压形成高压力高浓度气液混合体，含大量超饱和氧气的气液混合体流经截止阀，气液混合体压力迅速降低，高压状态的气液混合体瞬间转化为常压状态，高压下溶入水中的氧气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，形成雾状微纳米气泡的气液混合体从水箱出水口流入水箱;此例中叶轮栗为离心栗；
[0132]4、在步骤3之后制备装置运行预定时间，直到在水箱内形成超饱和氧气溶液。
[0133]—般情况下，在制备超饱和氧气溶液时，上述制备装置的运行时间不超过两分钟，即可在水箱内形成超饱和氧气溶液，超饱和氧气溶液的氧气质量浓度不低于20ppm(20摄氏度，标准大气压情况下)。
[0134]气液混合体在制备装置中循环运行的流速为5升/分钟，释压阀前流体的压力不低于0.2MPa。
[0135]应用例2:超饱和氮气溶液的制备
[0136]本应用例采用图3和4所示的制备装置来制备超饱和氧气溶液。制备步骤如下:
[0137]1、启动氮气发生器，产生流量为300ml/min，气压为标准大气压、氮气浓度为99 %的氮气，氮气源的出口气压为O?0.4MP ；
[0138]2、间隔3?6秒后启动集成气液混合器的叶轮栗；
[0139]3、水由叶轮栗的进水口进入，在叶轮栗的进气口产生O?0.4巴的负压，在进气口端负压产生的吸力和氮气发生器I流出氮气的正压作用下，氮气被吸入叶轮栗2b与水混合，经反复切削搅拌加压形成高压力高浓度气液混合体经叶轮栗的出水口流出，含大量超饱和氮气的气液混合体流经释压器，气液混合体压力迅速降低，高压状态的气液混合体瞬间转化为常压状态，高压下溶入水中的氮气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，形成雾状微纳米气泡的气液混合体从水箱进水口流入水箱；
[0140]4、在步骤3之后制备装置运行预定时间，直到在水箱内形成超饱和氮气溶液。
[0141]—般情况下，在制备超饱和氮气溶液时，上述制备装置的运行时间不超过4分钟，在水箱内形成超饱和氮气溶液，超饱和氮气溶液的氮气质量浓度不低于50ppm(20摄氏度，标准大气压情况下)。作为对比，氮气常温常压下(0°C、压强为1.01 X 105Pa)的饱和质量溶解度是30ppm。
[0142]气液混合体在制备装置中循环运行的流速为2升/分钟，释压器释压前压力不低于
0.2MPa，水箱容积为4L。
[0143]通过上述方法制备得到的超饱和氮气水经速冻成为氮气冰块后，有很强的保鲜作用，可广泛应用在海鲜类产品的保鲜中。
[0144]以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种超饱和气体溶液的制备装置(100; 200)，其特征在于，所述制备装置包括气液混合装置(1024; 202)和水箱(104; 204)，所述气液混合装置(1024; 202)设有进水口(102a;202a)、排水P (103b ； 202c)以及用于与气源(101 ； 201)连通的进气P (105B; 202b)，且所述水箱设有吸水口( 1011; 2011)和进水口(1012; 2012)，其中所述气液混合装置(1024; 202)的进水口(102a; 202a)与所述水箱(104; 204)的吸水口(1011; 2011)之间通过吸水流动支路(1022;2020)连接，所述气液混合装置(1024;202)的排水口(103b;202c)与所述水箱(104;204)的进水口 1012; 2012)之间通过排水流动支路(1023 ； 2021)连接，且所述排水流动支路(1023 ； 2021)上设有释压器(106 ； 206)，从而来自所述气液混合装置(1024 ； 202)的气液混合体流过所述释压器(106; 206)后排入所述水箱(104; 204)内。2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气液混合装置包括容积栗(102)、气液混合器(105)和叶轮栗(103)，其中，所述气液混合装置(1024； 202)的进水口(102a)为所述容积栗(102)的进水口( 102a)，所述气液混合装置(1024; 202)的排水口( 103b)为所述叶轮栗(103)的排水口(103b)，所述气液混合装置(1024;202)的进气口(105b)为所述气液混合器(105)的进气口(105b)，以及所述容积栗(102)的排水口(102b)与所述气液混合器(105)的进水口(105a)通过第二管道(1025)连接，所述气液混合器(105)的出水口(105c)经由第三管道(1027)与所述叶轮栗(103)的进水口(103a)连接。3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置(100;200)进一步包括气体发生器(101;201)，所述气体发生器(101;201)用于产生所述气源(101;201)并通过第一管道(1026 ； 2023)与所述气液混合装置(1024 ； 202)的进气口连接。4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述释压器是内部设有流道的柱体，所述柱体分为前段(1061)、中段(1062)和后段(1063)，其中前段(1061)与释压器和叶轮栗之间的管道(1029; 2021)连接，后段(1063)经由排水流动支路(1030;2027)与水箱的进水口连接，以及所述前段中的流道、所述中段中的流道和所述后段中的流道的横截面面积分别为S1、S2和S3，且SI和S3均大于S2。5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述水箱(104;204)和所述释压器(106 ； 206)之间通过第五管道(1030 ； 2027)连接，所述第五管道(1030 ； 2027)上设有一段变径管(1031; 2019)，从而所述气液混合体流经所述变径管(1031; 2019)后进入所述水箱(104;204)，其中所述变径管(1031;2019)包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同。6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置(200)进一步设有外接水源支路(2024)，所述外接水源支路(2024)包括外接水源(2010)和第六管道(2028)，所述外接水源(2010)经由所述第六管道(2028)与所述吸水流动支路(2020)连接，在所述外接水源支路(2024)和所述吸水流动支路(2020)连接点(2029)与所述外接水源(2010)之间的所述第六管道(2028)上设有第一电磁阀(2016)，且所述吸水流动支路(2021)上在所述连接点(2029)与所述水箱(204)之间设有第二电磁阀(2017)。7.—种超饱和气体溶液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: A、提供根据权利要求1所述的制备装置； B、接通气源，将气体通入所述气液混合装置； C、间隔预定时间后，启动所述气体混合装置，从而使得水从所述水箱的吸水口吸出后，流进所述气液混合装置，并使得该水和来自气源的气体经由所述气液混合装置混合后，流经所述释压器，然后经由管道进入所述水箱；以及 D、在步骤C之后所述制备装置运行预定时间，直到所述水箱中的气体溶液达到超饱和。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述气源是氢气源、氧气源、氮气源二氧化碳源或空气源。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述气液混合装置包括容积栗、气液混合器和叶轮栗，以及步骤C包括:Cl、间隔预定时间后，启动所述容积栗，所述容积栗通过自吸将水从所述水箱的吸水口吸出后流进所述气液混合器；以及C2、再间隔预定时间后，启动所述叶轮栗，使得水和来自气源的气体经由所述气液混合器混合后注入所述叶轮栗。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水箱和所述释压器之间通过第五管道连接，其中所述第五管道上设有一段变径管，所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同，步骤E进一步包括使得从所述释压器流出的气液混合体流经所述变径管后，再进入所述水箱。11.一种超饱和氢气溶液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: A、提供根据权利要求2所述的制备装置，其中所述气源来自氢气发生器； B、启动氢气发生器101，产生流量为200ml/min?500ml/min、气压为O?4巴、氢气浓度大于99.9%的氢气气源，氢气流出所述氢气发生器的出口气压为O?0.4MP ； C、间隔2?6秒后启动所述容积栗，容积栗通过自吸将水从所述水箱的吸水口吸出后流进所述气液混合器； D、再间隔2?6秒后启动所述叶轮栗，使得水和来自所述氢气发生器的氢气由气液混合器混合后注入所述叶轮栗； E、将从所述叶轮栗流出的气液混合体流经所述释压器，然后经由管道进入所述水箱； F、在步骤E之后所述制备装置运行预定时间，直到在所述水箱内形成超饱和氢气溶液。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述水箱和所述释压器之间通过第五管道连接，其中所述第五管道上设有一段变径管，所述变径管包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同，步骤E进一步包括使得从所述释压器流出的气液混合体流经所述变径管后，再进入所述水箱。13.一种气体溶液的制备装置(300)，其特征在于，所述制备装置(300)包括气液混合装置(302)、外接水源支路(3020)、排水流动支路(3021)和取液支路(3022)，所述气液混合装置(302)设有进水口(302a)、排水口(302c)以及用于与气源连通的进气口(302b)，其中所述气液混合装置(302)的进水口(302a)与所述外接水源支路(3020)连接，所述气液混合装置(302)的排水口(302c)与所述排水流动支路(3021)连接，且所述排水流动支路(3021)上设有释压器(306)并与所述取液支路(3022)连接，从而来自所述气液混合装置(302)的气液混合体流过所述释压器(306)后流至所述取液支路(3022)。14.根据权利要求13所述的制备装置，其特征在于，所述取液支路(3022)和所述释压器(306)之间通过第七管道(3024)连接，所述第七管道(3024)上设有一段变径管(3019)，从而所述气液混合体流经所述变径管(3019)后进入所述取液支路(3022)，其中所述变径管(3019)包含多段管体，其中至少有两段管体的内直径不同。15.一种超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:包括氢气发生器(101 )、气液混合器(105)和水箱(104)，所述气液混合器(105)与所述氢气发生器(101)管路连接，所述气液混合器(105)与所述水箱(104)之间设有气液混合器吸水流动支路(1022)和气液混合器排水流动支路(1023)，其中所述气液混合器吸水流动支路将所述水箱(104)中的水吸入所述气液混合器(105)，所述气液混合器排水流动支路(1023)将所述气液混合器(105)内的气液混合体排入所述水箱(104)内。16.根据权利要求15所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述气液混合器吸水流动支路(1022)上设有容积栗(102)，所述容积栗(102)通过管路分别与所述气液混合器(105)和所述水箱(104)连接。17.根据权利要求15所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述气液混合器排水流动支路(1023)上设有叶轮栗(103)和释压器(106)，所述气液混合器(105)、所述叶轮栗(103)、所述释压器(106)和所述水箱(104)依次通过管路相连接。18.根据权利要求15所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述水箱(104)上设有水箱吸水口( 1011)和水箱进水口( 1012)，所述气液混合器吸水流动支路(1022)通过所述水箱吸水口(1011)与水箱(104)连接，所述气液混合器排水流动支路(1023)通过所述水箱进水口( 1012)与所述水箱(104)连接。19.根据权利要求15所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述氢气发生器(101)与所述气液混合器(105)之间连接有防止液体倒灌进入所述氢气发生器(101)的单向阀(108)。20.根据权利要求15-19任一项所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述水箱(104)连接有超饱和气液流体取液支路(1021 )，所述超饱和气液流体取液支路(1021)包括常温超饱和气液流体取液支路(10211)和加热超饱和气液流体取液支路(10212)，其中所述常温超饱和气液流体取液支路(10211)与所述加热超饱和气液流体取液支路(10212)并联。21.根据权利要求20所述的超饱和氢气溶液的制备装置，其特征在于:所述常温超饱和气液流体取液支路(10212)上设有常温水出水电磁阀(109)和常温水出水口( 1014)，所述常温水出水电磁阀(109)连接在所述水箱(104)与所述常温水出水口(1014)之间；以及所述加热超饱和气液流体取液支路(10211)上设有热水出水电磁阀(1010)、加热器(107)和热水出水口( 1013)，其中所述水箱(104)、所述热水出水电磁阀(11 )、所述加热器(I 07)以及所述热水出水口(1013)依次连接。22.一种超饱和氢气溶液的制备方法，其特征在于，制备步骤包括: A、提供根据权利要求15所述的制备装置； B、启动氢气发生器(101)，产生流量为200ml/min?500ml/min、气压为O?4KG、氢气浓度为99.99%的氢气气源，氢气流出所述氢气发生器(101)的出口气压为O?0.4MP; C、间隔二至六秒后启动容积栗(2)，容积栗(2)通过自吸将水从水箱吸水口(11)吸出后流进气液混合器(5); D、再间隔2-6秒后启动所述叶轮栗(103)，水由所述气液混合器(105)注入所述叶轮栗(103)，所述气液混合器(5)的吸气口产生O?0.02KG的负压，在所述气液混合器(105)的吸气口端负压产生的吸力和所述氢气发生器(101)流出氢气的正压作用下，氢气被吸入所述气液混合器(105)与水混合，氢气在水中以气泡形式存在并与水混合流进所述叶轮栗(103)，再经所述叶轮栗(103)反复切削搅拌加压形成气液混合体，所述气液混合体流经所述释压器(106)，使得所述气液混合体压力从高压状态的气液混合体转化为常压状态，使得溶入水中的氢气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，含有雾状微纳米气泡的气液混合体从所述水箱(104)的出水口(1012)流入所述水箱(104);以及 E、在步骤D之后所述制备装置运行预定时间，从而在水箱(4)内形成超饱和氢气溶液。23.根据权利要求22所述的超饱和氢气溶液的制备方法，其特征在于:所述预定时间小于2分钟，且在所述水箱(104)内形成的超饱和氢气溶液的氢气质量浓度大于2.5ppm。24.根据权利要求22所述的超饱和氢气溶液的制备方法，其特征在于:所述气液混合体在所述制备装置内运行的流速为2?5升/分钟，且所述释压器(106)释压前压力大于0.2MPao
【文档编号】B01F3/04GK106000136SQ201510924605
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】穆华仑, 高鹏, 严明, 徐旻炅, 丁志超
【申请人】上海纳诺巴伯纳米科技有限公司