[发明专利]扩散器、扩散方法以及氧化水

说明书

本申请是原始母案名称为“扩散器/乳化器”、国际申请日为2002年4月17日、国际申请号为PCT/US02/12168、国家申请号为02829025.9、母案国家申请号为200710186082.3的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体上涉及一种扩散器，尤其是将一种气体或液体扩散或乳化到一种材料中的方法和设备。

背景技术

在许多用途中，需要将一种材料-气体或液体-扩散或乳化到一个第二材料中。乳化是扩散过程的一个子过程，其中一种液体的小液滴悬浮在第二液体之中，第一液体不与第二液体混合，例如油混在醋中。扩散过程的一个重要用途是在废水处理方面。许多城市向废水供氧，将其当作处理过程的一部分，以促使有机物的生物降解。有机物的生物分解率主要取决于废水中氧的数量，因为氧对靠维持食用有机物的微生物的生命是必须的。另外，氧能够去除一些化合物例如氧化铁、氧化镁和二氧化碳。

有几种向水供氧的方法，第一，用涡轮机供氧系统将空气释放到一个叶轮的转动叶片附近，叶轮将空气或者氧气与水混合。第二，将水喷到空气中以增加氧的含量。第三，用AQUATEX提出的一个系统将空气或者氧气注入到水中，并使水/气体经过一个大规模的旋涡。对AQUATEX装置的试验已经显示，在理想条件下可增加到200%的溶解氧(大约20ppm(百万分之一))，而在水中氧天然存在的浓度是最多约10ppm，这被认为是100%溶解氧的浓度。因此，AQUATEX装置将水中氧浓度提高了一倍。在回到100%溶解氧的浓度之前，增加的氧浓度仅持续几分钟。

氧的浓度越大，以及增加的氧浓度的持续时间越长，在废水处理上就能够提供显著的有益效果。重要的是，有机物分解效率将增加，生物矫正需要的时间数将减少，因而改善了废水处理设施的能力。

因此，出现了对一种扩散器的需要，它能够将高浓度的一个或多个材料扩散到另一个材料中去。

发明内容

本发明的扩散器包括：一个第一部件，具有包含表面干扰的一个表面；以及一个第二部件，其位置相对于第一扩散部件形成一个第一材料和第二材料可以流过的通道。为了将第二材料扩散到第一材料中去，相对于表面干扰驱动第一材料，使得在第一材料中形成空穴。

根据本发明的一个方面，提供一种扩散器，所述扩散器包括：一个导管，一个第一材料和一个第二材料可以在其中流过；一个转动部件，具有包括表面干扰的一个表面，转动使所述第一和第二材料接触；转动所述转动部件的装置，使得所述表面干扰在所述第一材料中形成空穴，来将所述第二材料扩散到所述第一材料中去。

根据本发明的另一方面，提供一种将一个第二材料扩散到一个第一材料中的方法，包括以下步骤：将所述第一和第二材料输入到一个导管内；转动一个转动部件，该转动部件具有至少一个带有在其上形成的、对着所述第一和第二材料的表面干扰的表面，来使所述第一和第二材料受到压缩和减压，导致所述第一材料出现空穴。

根据本发明的又一方面，提供一种采用上述方法得到的氧化水，所述水包括分子扩散的空气和/或氧气的水溶液，所述水包括大约400％的溶解氧，其中，增加的氧浓度水平在环境温度下被维持在300%溶解氧以上四个小时，并且在环境温度下被维持在200%溶解氧以上十九个小时。

与现有技术相比，本发明提供了许多明显的有益效果。第一，该装置产生的微空穴使扩散出现在分子水平上，所以增加了将由主体材料保持的注入材料的数量，并延长了持续扩散。第二，微空穴和冲击波可以通过比较简单的机械装置产生。第三，由该装置产生的冲击波的频率或多个频率可以用于许多用途，或者分解复杂结构或者帮助合成结构。第四，空穴和冲击波可以在整个材料内均匀产生以便持续扩散。

附图说明

为了更完整地理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。其中，

图1、1a为一个扩散器的一个实施例的局部剖视图和局部流程图；

图2a、2b、2c为该扩散器内部的扩散过程；

图3为该扩散器的转子和定子的分解视图；

图4为该定子的一个实施例

图5a为本发明的第二个实施例的转子-定子组件的剖面图；

图5b为本发明的第二个实施例的转子的顶视图；

图6为本发明的第三个实施例的剖面图；

图7a到7h为产生扩散的多个可选实施例；

图8a、8b为本发明的另一个可选实施例。

具体实施方式

结合附图1-8，本发明可以得到最好的理解，各图中同样的部件使用同样的标号。