[發(fā)明專利]一種納米氣泡的制備裝置及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811097400.3
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN109224895B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧寧;金娟;楊芳;馮振強(qiáng);田吉來
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01F3/04
• 分類號(hào): B01F3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明提供一種納米氣泡的制備裝置及其制備方法。先構(gòu)建一套體積可變的密閉裝置，由與體積可變裝置(1)相連的連通管(2)插入固定體積的生成容器(3)中組成。該方法包括將一定體積的液體(水或脂質(zhì)的水分散液)和特定氣體收容于密閉裝置中；壓縮體積達(dá)到一定壓力，同時(shí)部分氣體通過連通管被壓入液體實(shí)現(xiàn)氣液混合；恢復(fù)到常壓，液體中局部過飽和氣體溢出形成微納氣泡，脂質(zhì)存在時(shí)則通過在氣液界面自組裝形成脂質(zhì)包覆氣泡；反復(fù)壓縮氣體并恢復(fù)到常壓，獲得常溫常壓下穩(wěn)定的自由納米氣泡或脂質(zhì)包覆氣泡。該方法裝置簡單、操作簡易，能夠獲得具有納米尺寸、較窄粒徑分布及數(shù)量可控的自由納米氣泡或脂質(zhì)包覆納米氣泡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米氣泡的制備裝置及其制備方法，屬于納米氣泡的制備的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，微納氣泡由于具有尺寸小、上升速度慢、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于浮選、水體凈化、醫(yī)療美容、生物醫(yī)學(xué)等各種行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。其中，由于納米氣泡在液相中停留時(shí)間比微米氣泡更長，具有更小的尺寸和更大的比表面積，成為科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的重要方向。

納米氣泡按有無膜材可分為自由氣泡(Free gas microbubbles)和包裹氣泡(Encapsulated microbubbles)?，F(xiàn)已開發(fā)出各種各樣的自由納米氣泡制備方法，具體地包括氣液兩相旋轉(zhuǎn)剪切法、醇水置換法、曝氣法、超聲空化法、電解水法等。這些方法存在系統(tǒng)復(fù)雜、操作繁瑣、氣泡尺寸分布寬、數(shù)量難以控制的缺點(diǎn)。對于包膜氣泡而言，制備的大部分為微米尺寸氣泡，如目前商業(yè)化的微氣泡造影劑SonoVue、Optison、Levovist、Echogen等，或者通過嚴(yán)格的參數(shù)控制和后分離等方法從微納氣泡中獲得，方法較復(fù)雜繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種裝置簡易、操作簡便，可獲得較窄粒度分布和數(shù)量可控的納米氣泡的制備裝置和方法。一方面涉及一種制備自由納米氣泡的方法，通過反復(fù)壓縮氣體至水中再恢復(fù)到大氣壓，利用反復(fù)壓差法制備自由納米氣泡；另一方面涉及一種制備脂質(zhì)包覆納米氣泡的方法，先制備脂質(zhì)和水的混合物；在通過反復(fù)壓縮氣體至水中再恢復(fù)到大氣壓，利用反復(fù)壓差法制備自由納米氣泡；利用脂質(zhì)在氣泡表面的自組裝制備脂質(zhì)包覆的納米氣泡。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種納米氣泡的制備裝置包括體積可變裝置、生成容器和連通管；在生成容器中裝有液體，在體積可變裝置中有氣體，連通管的一端與體積可變裝置相連，一端插入生成容器中的液體中；其中，生成容器為具有固定體積且密閉狀態(tài)的裝置；體積可變裝置包括管筒和柱塞，通過改變柱塞位置改變總?cè)莘e，從而改變裝置內(nèi)壓力。

本發(fā)明的納米氣泡的制備方法，通過反復(fù)壓縮體積可變裝置中氣體至生成容器中的液體中再恢復(fù)到大氣壓，利用反復(fù)壓差法制備自由納米氣泡，該方法包括下述步驟：a)將一定體積的液體收容于生成容器，生成容器上側(cè)、連通管和體積可變裝置中填充氣體，構(gòu)成密閉系統(tǒng)；b)施力壓縮體積可變裝置的柱塞，將部分氣體通過連通管壓入液體中，增加密閉系統(tǒng)壓力；c)去除外力，使柱塞回復(fù)到與大氣壓平衡位置，密閉系統(tǒng)壓力降為常壓；d)重復(fù)加壓-降為常壓過程若干次。

所述的自由納米氣泡，利用脂質(zhì)分子在自由納米氣泡表面的自組裝作用，制備獲得脂質(zhì)包覆的納米氣泡；該方法包括以下步驟：1)制備脂質(zhì)和水的混合物液體；2)在所述混合物液體中制備脂質(zhì)包覆的納米氣泡，包括以下步驟：a)將脂質(zhì)和水的混合物液體收容于生成容器，生成容器上側(cè)、連通管和體積可變裝置中填充氣體，構(gòu)成密閉系統(tǒng)；b)施力壓縮體積可變裝置的柱塞，將部分氣體通過連通管壓入液相中，增加密閉系統(tǒng)壓力；c)去除外力，使柱塞回復(fù)到與大氣壓平衡位置，密閉系統(tǒng)壓力降為常壓；d)重復(fù)加壓-降為常壓過程若干次。

所述的體積可變裝置，通過調(diào)節(jié)體積可變裝置的體積改變系統(tǒng)的壓力，產(chǎn)生壓力差。

所述的體積可變裝置，通過改變系統(tǒng)壓力，可驅(qū)動(dòng)部分液體和氣體通過連通管，產(chǎn)生的剪切作用使氣液兩相充分混合。