[实用新型]一种纳米级氧气泡的制备系统

说明书

本实用新型涉及一种纳米级氧气泡的制备系统。该纳米级氧气泡的制备系统包括气液混合装置包括气液混合装置、一级和二级细化装置；气液混合装置包括供氧装置、净水罐、加气旋流器和旋流加气罐；净水罐经加气旋流器与旋流加气罐相连，供氧装置与旋流加气罐相连；一级细化装置包括旋流减压膨胀细化装置，旋流减压膨胀细化装置经管路与旋流加气罐底端出液口相连；二级细化装置包括纳米气泡水罐和窄缝切割器，窄缝切割器经管路与旋流减压膨胀细化装置相连。该纳米级氧气泡的制备系统结构简易、成本低、稳定性高、高产能，可大规模工业化生产溶氧浓度大于100mg/L的纳米气泡水，纳米气泡粒径更小，可满足医学、医疗、食品、环保技术的发展。

技术领域

本实用新型涉及纳米气泡制备技术领域，尤其涉及一种纳米级氧气泡的制备系统。

背景技术

纳米气泡，即具有小于1μm(1000nm)的直径的气泡。纳米气泡具有常规尺寸气泡所不具备的物理与化学特性，如：高内压、高表面能、高界面活性等。气泡纳米化是化学、食品和环保工业中促进物质传递、能量传递、热量传递和增进化学反应速度的关键技术。

根据杨-拉普拉斯法则，纳米级气泡表面张力与气泡直径大小成反比，与气泡内压成正比。表面张力增大，气泡不断收缩，同时内压也随之增大，即所谓出现自我加压现象。一旦收缩的气泡内压与表面张力失去平衡，纳米气泡最后大约在4000个大气压的压力下破裂，气泡破裂后成为活性气体分子(自由氧)，其自由热运动增强，可以随时与水分子的H⁺、OH^-形成稳定的共价键，这样就形成了稳定的超饱纳米气泡水体系(H₂O.(O₂)₉)。

作为在液相中产生纳米气泡的纳米气泡产生方法，研究者提出了各种各样的技术：

中国实用新型专利CN206328202U公开了一种高氧水制备方法：利用气液混合泵负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌并打碎气泡，制取微纳米气泡高浓度液体。该技术可实现大规模工业生产，但气液比约为1:9(吸气量为8-10％)，微纳米气泡直径大且不均匀、不稳定。

中国实用新型专利CN 102173498B公开了一种旋回切割法制备高氧水的生产方法及装置：是利用一个环状填料以轴心高速旋转进行气体切割，氧气与从填料小孔甩出的水相遇，在水流和氧气流两股流体相互对流强制碰撞传质交换实现微纳米气泡产生。该技术的氧气流量为200-400L/h，水流量为25-35L/h，溶氧率可达20-50mg/L。但该装置要求氧气供应量大，成本高，产能低，不适合大规模工业化生产。

中国专利CN201510424048X、ZL2018204389012公开一种基于气液体微纳米切割细化的高氧水制备系统，利用静态变螺距螺旋切割器几乎在常温常压下实现气体的微纳米量级的切割细化，消耗能量少，可实现大规模工业化。但静态变螺距螺旋切割器只能实现溶氧≤60mg/L，且设备制造成本高，溶氧能力有限。

日本特开2006-289183号公报公开了在含有微米气泡等微细气泡的液相中施加超声振动，从而利用该振动使微米气泡等崩溃，产生纳米气泡。该实用新型是基于溶解于液相中的气体来产生纳米气泡，有难以使产生纳米气泡后的液相中的过饱和度稳定之类的问题。

可见目前还没有一种低成本、稳定性高、高产能，可以满足医学、医疗、食品、环保等有高超饱和气体溶解浓度要求领域的，可以大规模工业化生产纳米气泡水(溶氧浓度大于100mg/L)的成熟技术和生产工艺。因此，研究出一种氧气超饱和溶解浓度高、纳米气泡粒径更小、稳定性更高、低成本、易维护、低能耗、可大规模工业化的纳米气泡水技术和生产工艺，对于医学、医疗、食品、环保技术的发展，都具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型提供了一种纳米级氧气泡的制备系统，结构简易、成本低、稳定性高、高产能，可以大规模工业化生产溶氧浓度大于100mg/L的纳米气泡水，纳米气泡粒径更小，可以满足医学、医疗、食品、环保技术的发展，解决了现有技术中存在的问题。