[發明專利]氣泡式空氣凈化方法及裝置

無效

• 申請號: 00114695.5
• 申請日: 2000-07-12
• 公開（公告）號: CN1333076A
• 公開（公告）日: 2002-01-30
• 發明（設計）人: 吳沛政
• 申請（專利權）人: 吳沛政
• 主分類號: B01D47/02
• 分類號: B01D47/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于環境工程領域。

空氣污染將直接影響人們的身體健康。污染空氣的物質主要是固體懸浮顆粒、化合物氣體以及吸附在固體懸浮顆粒上的生物細菌。人們在治理空氣污染時采用了許多方法，在治理工業生產排放的煙塵氣體時采用了離心沉降法、水膜吸附沉降法、靜電吸塵技術等；在治理受污染的空氣時采用了過濾材料過濾法、藥物殺菌法、物理吸附技術等，這些方法和技術在實踐中都取得了一定的治理效果。在檢索大量有關這一領域的專利文獻時發現，人們針對治理空氣污染這一問題所提出的解決方案仍然僅局限于對現有技術的改進和完善，例如專利申請號為93246901的“旋風管式水膜靜電除塵器”，專利申請號為95231042的“水濾式空氣凈化器”，還有大量的噴淋式、霧化式、水浴式消煙除塵和空氣凈化的專利申請。這些現象表明人們已經在嘗試利用水來徹底解決空氣污染問題，但由于缺少對水是怎樣凈化污染空氣過程的機理進行深入的研究以及怎樣實現空氣與水這兩大流體之間的相對運動的理論分析，因而導致利用水來進行空氣污染治理的技術停滯不前，始終無法取得實質性的突破。

本發明的目的是：

1.將工業生產排放的煙塵氣體的氣流導入水中轉換成氣泡流，通過氣泡在水中的運動以及在運動過程中多次重復受壓變形和分解并再生出新的直徑更小、數量更多的小氣泡的這一過程，通過強化氣流與水流之間的相對運動，使煙塵氣體中的所有物質都與水發生碰撞，利用水的物理性質和化學性質來收集、吸收和消除煙塵氣體中的污染物質，實現凈化排放。

2.將受污染的空氣的氣流導入水中轉換成氣泡流，通過氣泡在水中的運動以及在運動過程中多次重復受壓變形和分解并再生出新的直徑更小、數量更多的小氣泡的這一過程，通過強化氣流與水流之間的相對運動，使受污染的空氣中的所有物質都與水發生碰撞，利用水的物理性質和化學性質來收集、吸收和消除受污染的空氣中的污染物質，實現空氣的凈化；在凈化室內空氣的同時，利用氣泡在水中運動過程中空氣的氣體分子與水分子碰撞直接進行熱量的傳遞，利用空氣與水熱力學特性的差異，通過循環工作方式，通過改變水的溫度，實現對室內空氣溫度的調節。

不管是工業生產排放的煙塵氣體還是受污染的空氣，它們都是以組成空氣的氣體為載體，在氣流場的作用下使污染物質存在于其中，它們的區別只是污染物質種類的不同和污染物質含量的高低。當把這些含有污染物質的空氣氣流以一定的壓力和速度通過截面積非常小的導入孔導入有一定水位且與大氣相通的容器中時，容器中原來相對靜止的水里就會連續不斷地出現氣泡在向上運動，且氣泡體積隨上升運動而逐漸增大，容器中的水開始流動，容器中的水位也迅速上升，水面上連續不斷地有氣泡逸出破裂。這些氣泡在水中形成過程中，空氣氣流是以一定能量沖擊導入孔處的水形成氣泡內腔和充氣口，此刻在充氣口處以及氣泡內壁，空氣氣流與水流之間的相對運動非常強烈，空氣氣流中的所有物質與水發生碰撞的幾率比較高。當空氣氣流中的固體顆粒(包括吸附在固體顆粒上的生物細菌)與水發生碰撞時就會容、溶于水中，容于水中的固體顆粒，絕大部分比重大于水的固體顆粒將逐漸沉降于容器的底部，只有極少數比重小于水的固體顆粒將浮在容器的水面，由于水具有粘度，浮在水面上的固體顆粒不會脫離水面而隨水面上的氣流運動而重新回到空氣中；而溶于水的固體顆粒將逐漸被溶解而以其溶液狀態存在于水中。當空氣氣流中的化合物氣體與水碰撞時，或直接溶于水中，或與水發生化學反應生成新的化合物而溶于水中。只有與水不相溶的組成空氣的氣體與水碰撞時只進行熱量的傳遞而仍然存在于氣泡里。當氣泡脫離導入孔向上運動時，氣泡里的固體顆粒在重力場和氣泡內部氣流運動的作用下，仍然有可能與氣泡內壁的水發生碰撞而容、溶于水中，氣泡直徑越小，固體顆粒運動的距離就越短，發生碰撞的幾率就越高，固體顆粒越重，與水碰撞的幾率也越高；而氣泡里的氣體分子在氣泡內部氣流運動的作用下，也有可能與氣泡內壁的水發生碰撞，污染物質的氣體分子或直接或間接地溶于水中，氣泡直徑越小，即氣泡相對表面積越大、氣體分子的相對濃度越高，氣體分子與水發生碰撞的幾率就越高。但隨著氣泡的上升，氣泡直徑越來越大，氣泡內部的氣流運動逐漸趨緩，空氣氣流與水流之間相對運動迅速減弱，甚至還會出現氣泡與氣泡之間的碰撞而導致更大氣泡的產生，由于氣泡在水中運動的時間有限，因此氣泡里仍然會有一部分體積較小比重較小因而受氣流運動作用較大的固體顆粒(包括吸附在其上的生物細菌)和氣體分子來不及或沒有機會與水發生碰撞而隨氣泡逸出水面破裂時重新回到空氣中。由此可以看出，水是在氣泡形成過程中以及氣泡上升運動過程中，通過空氣氣流與水流之間的相對運動時發生的碰撞，以容、溶的方式來收集、吸收和消除空氣氣流中的污染物質。要徹底凈化含有污染物質的空氣氣流，就必須強化空氣氣流與水流之間的相對運動，使空氣氣流中的所有物質都與水發生碰撞。因此，在氣泡在水中上升運動過程中，就必須不斷地強迫其受壓變形和分解，并再生出新的直徑更小、數量更多的小氣泡。本發明所指的小氣泡是直徑小于1厘米的氣泡。