[发明专利]辅助热致变化的方法

说明书

本文公开了一种用于辅助液体中的纳米级溶质或分散相的热致变化的方法。该方法包括使气泡通过液体的步骤，气泡中的气体具有比液体的整体温度更高的温度。

技术领域

本发明涉及一种辅助液体(例如水性溶液)中的溶质或分散相的热致变化的方法。

背景技术

与非盐水中的气泡相比，某些盐的浓缩水性溶液抑制溶液中的气泡聚并。这种现象被称为气泡聚并抑制，并允许控制气泡的大小。与非盐水中的气泡相比，这种溶液中的聚并抑制气泡具有较小的平均尺寸。

尽管已经进行了一些尝试来解释气泡聚并抑制，但还没有完全理解。尽管对气泡聚并抑制的发生仍然没有解释，但是聚并抑制气泡和水蒸气迅速吸收到气泡中的组合有助于设计用于高效热传递和快速水蒸汽捕获的气泡塔蒸发器(BCE)。例如，BCE可用于捕获脱盐过程中的水蒸气，如Shahid,M.；Pashley,R.M.,A Study of the Bubble ColumnEvaporator Method for Thermal Desalination.Desalination 2014,351,236-242所述。

许多物质在加热时会发生化学或物理变化。例如，在加热时，许多物质会发生化学反应。热致的化学或物理变化具有各种工业应用。例如，碳酸氢铵(NH₄HCO₃)在水性溶液中的热分解是正向渗透应用中和最近的离子交换树脂的再生中的重要且能量密集的过程。在水性溶液中，过硫酸钾(K₂S₂O₈)通常用作乳液聚合过程的自由基引发剂。过硫酸盐是最有效和最有用的氧化剂，主要使用过硫酸钠和过硫酸钾。然而，过硫酸盐分解通常需要高的活化能，并且在室温下相对较慢，因此使用直接主体溶液加热来加速分解过程。

当物质溶解或分散在液体中时，可以通过将主体液体加热到有效地热致化学或物理变化的温度来影响物质的热致化学或物理变化。但是，这可能是一个能量密集过程，因为它需要提高液体的整体温度。

提供一种用于诱导或加速溶解或分散在液体中的物质的热致化学或物理变化的替代方法将是有利的。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种用于辅助液体中的纳米级溶质或分散相的热致变化的方法，所述方法包括以下步骤：

使气泡通过液体，气泡中的气体的温度高于液体的整体温度。

优选地，该液体是水或水性溶液。

在一个实施方式中，液体的整体温度低于将导致纳米级溶质或分散相的热致变化的温度。

在一个实施方式中，纳米级溶质或分散相的直径小于500nm，例如，直径在0.5nm至200nm的范围内。

在一个实施方式中，气泡的直径为0.1mm至7mm，如1mm至3mm。

在一个实施方式中，纳米级溶质或分散相选自由可热分解的无机溶质、可热分解的有机溶质、酶、抗生素和激素组成的组。

在一个实施方式中，所述液体是水性溶液，并且所述水性溶液包含气泡聚并抑制剂。气泡聚并抑制剂可以例如选自由NaCl、CaCl₂、蔗糖、乳化剂和表面活性剂组成的组。

在一个实施方式中，气体选自由干燥空气、潮湿空气、二氧化碳、氮气、氦气、氩气和氧气组成的组。

附图说明

仅通过示例性的方式参考附图进一步描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的方法使用热空气气泡层将纳米级溶质热分解(A⁺_(aq)和B^-_(aq)到C_(g)和D_(aq))的示意图。