[发明专利]一种磁场强化气液传质的装置

说明书

技术领域

本发明涉及气液传质的装置领域，具体的讲一种磁场强化气液传质的装置。

背景技术

气液传质过程广泛应用于化工、轻工、医学、水处理及石油化工等行业，但是普遍存在传质效率较低、设备复杂等问题。

描述通过气液相界面物质传递的模型有多个，应用最多的就是双膜理论。该理论假定传质的所有阻力来源于两相界面附近的层流膜中。通过双膜理论可得出强化传质提高液相中气体的浓度，可以采取如下措施：（1）提高气体分压；（2）增大气体浓度；（3）降低液体温度；（4）增大气液接触面积。其中措施（1）和（2）主要从气体产生来源方面改进，措施（3）在实际应用中受到较大的限制。目前主要方向是增大气液接触装置来达到强化传质提高传质效率的目的。

增大气液接触面积可以通过减小气泡粒径来实现。直径为纳米级的气泡被称为微细气泡。微细气泡具有气泡粒径小、比表面积大、在水中上升速度慢等特性。目前，关于微细气泡的生成方法较多，如专利文献（US7472893），该专利主要介绍了一种旋转式微细气泡发生装置。反应主体为圆柱筒状，两端分别设有气体导入口和气液混合出口，液体通过进液口进入圆筒状的反应主体中，进液口沿反应主体内壁切线方向引入液体。该装置体积较小，结构简单，可以有效的产生微细气泡。本发明继承上述专利的优点，增加磁场，强化气液传质。

发明内容

在此，本发明是以上述技术背景而做出的发明，本发明的目的在于提供一种磁场强化气液传质的装置。磁处理水技术是近几年新兴的水处理技术。研究发现经磁场处理以后，无论是自来水还是去离子水，表面张力均有下降；外加磁场能使水溶液中离子的极性增强，离子的水化程度增强，溶解度增加；磁场处理水对盐的溶解度有所增大，某些气体在磁场处理水中的溶解度也增大。

外加磁场作用于水溶液时，磁场会引起液体分子的内共振并诱发电偶极矩作用，使分子内部的键合发生变化或破裂，改变了分子构型，造成液体物理性质的变化，从而影响了溶液的表面张力，使得水的溶解能力有所增强，这对于强化吸收传质过程有着重要的意义。若在气液吸收装置中施加一定强度的磁场，理论上将会减小水溶液的表面张力，降低气体穿过气液界面的液相阻力，从而达到强化吸收传质的目的。因此，本发明将磁场添加到气液传质装置中，来促进气液的传质，提高传质效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明所涉及的一种磁场强化气液传质的装置该包括回旋室、磁铁镶嵌部A、磁铁镶嵌部B、流体导入部、气体吸入孔和气液出口，所述回旋室为圆筒状，磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B分别设于回旋室的两端使回旋室内形成密封容器；流体导入部靠近磁铁镶嵌部A并与回旋室连接，沿回旋室内壁切线方向引入流体；磁铁镶嵌部A的中心轴处设有连通回旋室内外的气体吸入孔，磁铁镶嵌部B的中心轴处设有连通回旋室内外的气液出口。

回旋室由三个圆筒状的圆柱筒A、圆柱筒B和圆柱筒C组成，圆柱筒A、圆柱筒B和圆柱筒C的筒径依次减小，圆柱筒B和圆柱筒C的长度小于圆柱筒A的长度，圆柱筒B与磁铁镶嵌部A连接，圆柱筒C与磁铁镶嵌部B连接；圆柱筒A、圆柱筒B、圆柱筒C由导磁材料制成。

磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B之间用4~6个螺栓固定，从而固定住整个发生装置。

磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B为非导磁材料所制，如有机玻璃，中心有圆环形凹槽，用以镶嵌磁铁，再用耐腐蚀挡板11（如不锈钢）对其进行密封，隔绝磁铁与液体的直接接触。磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B的镶嵌的磁环尺寸不同，后磁铁镶嵌部B镶嵌的磁环外径略大于圆柱筒A的外径，内径小于圆柱筒C的外径；磁铁镶嵌部A镶嵌的磁环外径介于圆柱筒圆柱筒A和圆柱筒B之间，内径介于圆柱筒B和圆柱筒C之间。

圆柱筒A、圆柱筒B和圆柱筒C均为导磁材料所制，分别受到磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B镶嵌的磁环的导磁作用。由于磁铁镶嵌部A和后磁铁镶嵌部B中镶嵌的磁环是以磁极相对的位置摆放的，因此圆柱筒A、圆柱筒B和圆柱筒C相对的筒壁也为不同的磁性，筒壁之间形成磁场，流经的液混合流体会受到磁场的作用，促进微细气泡的产生。

根据上述结构，利用离心泵，将气液混合流体由流体导入部沿回旋室的圆柱筒A的内壁切线方向进入反应装置，沿圆柱筒A内壁切线方向进入装置，混合流体沿圆柱筒A内壁旋转流动，再进入圆柱筒B和圆柱筒C所形成的夹层空间，最后进入圆柱筒C，由于三个圆柱筒内径依次减小，混合流体流速逐渐增大最终变为高速流，高速旋转后从气液出口喷出。