[發明專利]一種基于氣體水合物的納米氣泡發生方法

有效

• 申請號: 202011145357.0
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112345418B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 趙佳飛;馮宇;楊磊;匡洋民;宋永臣;劉延振;孫明瑞;國憲偉;張倫祥;劉衛國;楊明軍;王大勇;劉瑜;張毅;凌錚;蔣蘭蘭;李洋輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/06;B01F23/231
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明屬于微納氣泡基礎應用領域，涉及到一種基于氣體水合物的納米氣泡發生方法，該方法能夠有效的獲取含高純度體相納米氣泡的溶液。其利用氣體水合物自身的生成特性與結構特性，避免了常規的產生含納米氣泡溶液的方法會帶入雜質的影響。同時，利用水合物在常溫下能夠快速分解的特性，使溶液快速達到氣過飽和狀態，快速得到含有高濃度的納米氣泡溶液，彌補了現有納米氣泡制造方法難以短時間內獲取高濃度納米氣泡溶液的不足。為高純度、高濃度納米氣泡溶液的應用提供了簡單、快速的方法，對高純度、高濃度納米氣泡溶液的應用具有較大意義。

技術領域

本發明屬于微納氣泡基礎應用領域，涉及到一種基于氣體水合物的納米氣泡發生方法。

背景技術

納米氣泡是一種粒徑小于1000nm的微型氣泡，具有壽命長的特點。納米氣泡廣泛應用于農業、醫學、食品、水處理等方面。由于納米氣泡本身粒徑較小，且能長時間存在水中，從而可以使用含氧納米氣泡溶液對農作物進行灌溉，保證農作物根部能夠得到充足的氧氣；在醫學方面，納米氣泡因其自身具有超低的密度及對超聲的非積極響應的特性，可以用來作為超聲造影劑；在食品方面，氫納米氣泡可以用來防止食物快速腐壞；同時納米氣泡也可以用來進行污水處理，去除水中的顆粒物，加快水中有機物的分解。近期，有研究學者發現納米氣泡對水合物生成也有促進作用，而納米氣泡的這一應用對所使用的納米氣泡純度要求非常高。

現有的體相納米氣泡產生方法主要采用機械攪拌、多孔陶瓷膜，這些方法均存在引入雜質的可能：機械攪拌通過加大氣液混合，利用剪切力來產生氣泡，這會導致摩擦反應容器壁面產生雜質；多孔陶瓷膜利用氣體通過自身微納粒徑與水混合產生氣泡，產生的溶液中可能會含有因水沖擊陶瓷膜產生的陶瓷殘渣。同時，傳統的產生含納米氣泡溶液的方法生成高濃度的含納米氣泡溶液需要較長時間，無法在短時間內獲得高濃度納米氣泡溶液。因此，現有的產生體相納米氣泡的方法均存在溶液中含有雜質、制造高濃度的納米氣泡溶液時間較長的問題。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種利用氣體水合物分解產生納米氣泡的方法，用于獲得純度較高的納米氣泡溶液。其利用氣體水合物自身特性，并通過快速分解氣體水合物，瞬間形成過飽和溶液，從而產生納米氣泡，得到無雜質的純體相納米氣泡溶液。該方法避免了傳統體相納米氣泡制造方法帶入雜質的影響，同時能夠在短時間內生成高濃度的納米氣泡溶液，在納米氣泡基礎應用、促進氣體水合物生成等方面的研究都具有重要意義。

本發明的技術方案如下：

一種基于氣體水合物的納米氣泡發生方法，該方法利用氣體水合物在低溫高壓下生成、常溫低壓下分解的生成分解特性，氣體水合物中只有氣體存在水分子形成的籠子中的結構特性，通過在樣品瓶中快速分解氣體水合物，瞬間形成氣體過飽和溶液，封閉30s后，對樣品瓶進行卸壓，容器中剩余的液體中是只包含納米氣泡的溶液。

采用上述氣體水合物分解產生納米氣泡的方法得到含體相納米氣泡溶液，具體步驟如下：

第一步，使用氣體水合物生成反應釜生成氣體水合物；

第二步，氣體水合物樣本的轉移與封存；

向準備好的保溫箱內加入足夠的冰塊、水，將維持壓力的反應釜放入保溫箱內，再將反應釜在超凈臺下卸壓，打開反應釜，將氣體水合物樣品取出，將氣體水合物樣品放入準備好的玻璃樣品瓶中，并封緊樣品瓶，此操作在超凈臺下完成；

第三步，氣體水合物分解與高純納米氣泡溶液生成；

將第二步得到的盛有樣品的玻璃瓶于常溫下放置，等待氣體水合物在樣品瓶中分解，待水合物完全分解后，輕輕打開樣品瓶蓋，釋放多余氣體，因為氣體水合物的結構特性，樣品瓶中剩余僅含有體相納米氣泡的高純溶液。