[發明專利]一種粒徑均一可控的納米氣泡產生方法

有效

• 申請號: 202010547420.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111729523B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 靳強;安少榮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01F23/231
• 分類號: B01F23/231
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種粒徑均一可控的納米氣泡產生方法，氣源通過管道連接水池中的納米氣泡發生裝置，其特征在于，所述的納米氣泡發生裝置上設有無機晶體納米多孔膜，將加壓氣體過濾處理后，經無機晶體納米多孔膜切割產生10⁷～10⁹個/mL粒徑為10～100nm粒徑均一的納米氣泡。與現有技術相比，本發明方法產生氣泡尺寸均一可控，穩定在100nm以下，且納米氣泡含量多，能耗低。

技術領域

本發明涉及一種氣泡產生方法，更具體的涉及一種粒徑均一可控的納米氣泡產生方法。

背景技術

納米氣泡是指尺寸小于1微米的氣泡。近十多年來，納米氣泡的存在已經被廣泛證實，由于其界面電位高、存在時間長、比表面積大、傳質效率高、破裂產生自由基等優良特性而被廣泛地應用于表面清洗、礦物浮選、廢水處理、土壤修復、植物灌溉、超聲診斷、精密化學反應等領域。目前，納米氣泡主要通過氣液剪切混合并增大氣體局部過飽和度的方法產生，但該過程不僅能耗大，還往往伴隨著大量微米氣泡的生成，其中微米氣泡占總氣泡比例的95％以上，除此之外，產生的納米氣泡粒徑分布廣，具有奇異特性的納米氣泡占比更是少之又少。因此，如何避免微米氣泡的生成、控制納米氣泡粒徑均一，是納米氣泡技術發展亟需解決的技術難題。

申請號為201621239589.1的中國專利公開了一種超微納米氣泡發生器，包括自吸式氣液混合泵，所述自吸式氣液混合泵的進水口端與集水池通過進水管道相連，所述自吸式氣液混合泵通過空氣流量計與臭氧發生器相連，所述自吸式氣液混合泵與氣液分離罐相連，所述自吸式氣液混合泵的出水口端通過出水管道與釋放器相連。然而運行過程中自吸式氣液混合泵能耗高，必經氣液剪切混合，伴隨大量微米氣泡生成，導致納米氣泡產生成本高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種粒徑均一可控的納米氣泡產生方法，解決了現有納米氣泡發生器能耗高、產生氣泡尺寸范圍廣、特異性納米氣泡含量極少等諸多問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種粒徑均一可控的納米氣泡產生方法，氣源通過管道連接水池中的納米氣泡發生裝置，其特征在于，所述的納米氣泡發生裝置上設有無機晶體納米多孔膜，將加壓氣體過濾處理后，經無機晶體納米多孔膜切割產生10⁷～10⁹個/mL粒徑為100nm以下粒徑均一的納米氣泡。

所述的氣源為空氣、氧氣、氮氣、二氧化碳、氫氣、臭氧、氦氣或氬氣。所述的加壓氣體的壓力為0.2～5MPa，管路上連接氣體流量計及壓力表進行調控。

所述的無機晶體納米多孔膜的均一孔徑為10～100nm，孔隙率20～50％。上述條件下的無機晶體納米多孔膜能夠在0.2～5MPa供氣壓力下產生100nm以下粒徑均一氣泡，這個粒徑范圍的納米氣泡具有奇異特性，具有更高的氣體傳質效率、分子穩定性、納米氣泡穩定性及吸附性能等。

所述的無機晶體納米多孔膜為二氧化鈦納米多孔膜，進一步地，所述的二氧化鈦納米多孔膜為疏水性膜，采用多步陽極氧化法制備而成，步驟如下：將清潔處理后的鈦片作為工作電極，石墨板作為對電極置于鈦片正對面5～10cm左右的位置，將工作電極鈦片和對電極石墨板置于NH₄F的乙二醇溶液中，對NH₄F溶液保溫處理使溫度保持在5～10℃左右，陽極氧化電壓為50～80V的直流電。每次進行陽極氧化處理的時間為2～24h，之后將陽極氧化后的鈦片取出，放入質量分數為30％的H₂O₂溶液中進行超聲處理10～30min，使氧化層與鈦片基底分離，得到表面光亮的不同均一孔徑的二氧化鈦多孔膜。疏水性膜所生成納米氣泡能耗比親水性膜更低，相同情況下所生成氣泡粒徑更小，此外，還具有更強的抗污染和化學耐受特性。為緩沖氣流的沖擊、保持優良的抗折強度，優選的，無機晶體納米多孔膜厚度為5～30mm。