[发明专利]一种含有微纳米气泡的液体的制备方法及制备装置

说明书

本发明公开了一种含有微纳米气泡的液体的制备方法及装置，方法包括：步骤一，制备具有运动速度的微液滴；步骤二，所述微液滴在气体中运动；以及步骤三，所述微液滴在作用场的作用下聚集并相互碰撞，并在碰撞过程中融合，同时，所述微液滴与所述气体相互作用形成双相结构；本发明的含有微纳米气泡的液体的制备方法及制备装置，功率小，能耗低；结构简单，制造成本相对较低，体积较小，易于微型化，易于推广；同时，通过本案的制备方法和制备装置得到的液体中的气泡具有较小的粒径。

技术领域

本发明涉及气液两相混合技术领域，尤其是一种含有微纳米气泡的液体的制备方法及制备装置。

背景技术

液体中存在的微小气泡，当气泡直径在100μm以下称作微米气泡，直径为100nm以下的气泡称为纳米气泡；微纳米气泡是指气泡发生时直径在数十微米到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性；含有微纳米气泡的液体，其潜在应用非常广泛，例如半导体晶圆的清洗、蔬菜瓜果的清洗消毒、污水处理等。

在液体中生成微纳米气泡通常有如下三种方法：第一种方法，先将气体加压溶解到液体中，然后通过喷嘴等结构突然释放压力，在液体中产生气泡，工程应用中，这种方法最常的工艺是：采用涡轮增压泵，一边吸入气体，一边将气体在叶轮中压入液体溶解，一边通过具有较大阻力的喷嘴将含有微纳米气泡的液体输出，通常这类装置的缺点是体积较大，难以微型化，而且能耗和噪音都很大；第二种方法，在液体内施加超声，通过超声空化效应来产生气泡，这种方法在实际应用中很少使用，其缺点是：当需要密集的气泡时，超声功率很大，液体被加热，能耗很高；第三种方法，将气体通过多孔的材料，在液体内鼓泡分散，再通过附加的作用（例如超声振动，液体剪切力等），使气泡快速脱离多孔材料，保持小的尺寸。这种方法虽然通常能耗不高，但是不太容易产生微小的气泡，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种含有微纳米气泡的液体的制备方法，包括以下步骤：步骤一，通过雾化模块制备得到具有运动速度的微液滴；步骤二，所述微液滴在气体中运动；以及步骤三，所述微液滴在作用场的作用下聚集并相互碰撞，并在碰撞过程中融合，同时，所述微液滴与所述气体相互作用形成双相结构。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，传统的在液体中生成微纳米气泡的方法，要么难以微型化，而且能耗和噪音都很大，要么能耗很高，要么难以产生微小的气泡；而本发明公开的含有微纳米气泡的液体的制备方法，通过增材制造的思路来制备含有微纳米气泡的液体，采用表面带有气膜的微小液滴为原料，通过气、液滴的不断堆积融合来形成所需的含气泡液体，即、通过雾化模块制得微液滴，而微液滴被制造出来的同时，就会具备一定速度和动能；将微液滴在所需的气体中运动，让气体分子在范德华力的作用下吸附在微液滴表面，微液滴在作用场作用下逐渐聚焦，形成一定密度的微液滴群，微液滴、微液滴群相互碰撞、逐渐融合，同时，微液滴表面吸附的气体组分和/或气膜逐渐融合转化为微纳气泡，进而得到含有微纳米气泡的液体；本案在制备含有微纳米气泡的液体的过程中，仅雾化模块在制备微液滴时需要消耗功率，且其相对于现有技术中的超声空化等所需消耗的功率要小很多；而且只需雾化模块以及聚焦通道即可实现本案的制备方法，结构简单，制造成本相对较低，体积较小，易于微型化，易于推广；同时，通过本案的制备方法制备得到的液体中的气泡具有较小的粒径。

另外，根据本发明公开的一种含有微纳米气泡的液体的制备方法还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述雾化模块可以为超声雾化模块、气力雾化模块、电喷射雾化模块等。

优选地，所述雾化模块采用微孔超声雾化模块。

进一步地，所述步骤二中，向所述微液滴通入聚焦气流，所述微液滴在所述聚焦气流的作用下在聚焦通道内聚焦。

更进一步地，所述聚焦通道的侧壁可以由气膜形成（即、气体壁），也可以是固体材质形成，例如容器壁等。