[發(fā)明專利]一種在微通道中調(diào)控不規(guī)則氣泡形狀的方法

有效

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• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109482093B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 戴彩麗;吳一寧;趙明偉;胡文革;孫永鵬;趙光;李琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00;B01F3/04
• 代理公司: 濟南知來知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 37276
• 代理人: 于志波

本發(fā)明公開了一種在微通道中調(diào)控不規(guī)則氣泡形狀的方法，將設定量的CTAB、二氧化硅納米顆粒、氣泡調(diào)節(jié)劑和水的復配體系與氣體通入微通道中；微通道為十字型，由兩個液相通道、一個氣相通道和一個混合通道相互連通構(gòu)成，兩個液相通道與混合通道相連通，混合通道與調(diào)控管相連通；液相入口、氣相入口、液相通道、氣相通道和混合通道的內(nèi)徑相同，均小于調(diào)控管內(nèi)徑；將復配體系作為連續(xù)相注入微通道液相入口，將氣體作為分散相注入微通道氣相入口，在調(diào)控管中得到連續(xù)的不同形狀的氣泡。本發(fā)明具有高效、裝置簡單、操作方便等優(yōu)點，有利于促進非球形氣泡在各個方面更深入研究，為非球形氣泡在其他方面的應用提供了可能性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及氣泡調(diào)控領域，尤其是一種在微通道中調(diào)控不規(guī)則氣泡形狀的方法。

背景技術(shù)

近年來，由于泡沫在采礦、食品和油田等領域的廣泛應用，引起了人們的興趣和關(guān)注。傳統(tǒng)的氣泡總是以球形存在，這是由于表面張力通過減小表面積使氣泡以一種能量最低的形式存在。因此生成穩(wěn)定存在的非球形氣泡仍然具有一定的挑戰(zhàn)性。

目前，在氣體微反應器、空腔材料和氣體儲存等研究領域，經(jīng)常會根據(jù)實驗條件，需要調(diào)控出具有一定特殊形狀的氣泡，然而現(xiàn)在對于調(diào)控氣泡形狀的研究很少，且調(diào)控的氣泡大都為球型或橢球型，形狀較為規(guī)則，對形狀不規(guī)則的氣泡進行調(diào)控的研究鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對實際情況中對于調(diào)控非球形氣泡技術(shù)的缺乏，提供一種在微通道中調(diào)控不規(guī)則氣泡形狀的方法。該方法是一種全新的調(diào)控氣泡形狀方法，通過改變納米顆粒的表面活性對氣泡的形狀進行精準控制，該方法簡單易操作。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種在微通道中調(diào)控不規(guī)則氣泡形狀的方法，將設定量的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、二氧化硅納米顆粒、氣泡調(diào)節(jié)劑和水的復配體系與氣體分別通入到微通道中；

所述微通道包括如下結(jié)構(gòu)：液相入口、氣相入口、液相通道、氣相通道、混合通道和調(diào)控管；

所述微通道為十字型，由兩個液相通道、一個氣相通道和一個混合通道相互連通構(gòu)成，所述液相通道、氣相通道和混合通道位于同一平面上，所述氣相入口與氣相通道相連通，所述氣相通道為直線型；所述氣相通道和混合通道設置在一條直線上，所述液相通道為凵型，所述兩個液相通道的一端均與混合通道和氣相通道相互連通，所述兩個液相通道的另一端均與液相入口相連通，所述混合通道與調(diào)控管的一端相連通，所述調(diào)控管的另一端與出口通道相連通；

所述液相入口、氣相入口、液相通道、氣相通道和混合通道的內(nèi)徑相同，均小于調(diào)控管內(nèi)徑；

將所述復配體系作為連續(xù)相注入微通道的液相入口，將氣體作為分散相注入微通道的氣相入口，在調(diào)控管中得到連續(xù)的不規(guī)則形狀的氣泡。

優(yōu)選的，所述復配體系中十六烷基三甲基溴化銨的物質(zhì)的量濃度為0.1mmol/L，所述二氧化硅納米顆粒的質(zhì)量分數(shù)為2％，所述氣泡調(diào)節(jié)劑為鹽酸、氫氧化鈉或氯化鈉。

優(yōu)選的，當所述氣泡調(diào)節(jié)劑為鹽酸或者氫氧化鈉時，所述復配體系的pH值范圍為4至9.9。

優(yōu)選的，當所述氣泡調(diào)節(jié)劑為氯化鈉時，所述復配體系中氯化鈉的質(zhì)量分數(shù)為0.12-2.76mg/ml。

優(yōu)選的，所述復配體系的配制步驟為：室溫下，根據(jù)所需氣泡形狀，配制十六烷基三甲基溴化銨水溶液；將二氧化硅納米顆粒逐滴加入十六烷基三甲基溴化銨水溶液中，攪拌并超聲，使其充分溶解，得到混合體系；向混合體系中加入氣泡調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻，即得復配體系。

優(yōu)選的，所述氣體為氮氣、二氧化碳和或甲烷。

優(yōu)選的，所述調(diào)控管內(nèi)徑為混合通道內(nèi)徑的3-5倍。

優(yōu)選的，所述二氧化硅納米顆粒的粒徑為13nm，具有負電荷的親水型納米顆粒，所述水為超純水。