一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法。基于一个装置，包括：电源控制系统；PLC系统：用于控制制备装置所有功能单元的工作；水处理单元：将水溶液进行快速的去离子化；单质或多质气体制备单元：用于制备单质或多质气体；多重射流空化微反应系统：用于将去离子化的水溶液和制备好的单质或多质气体进行混合，并输出所需的高浓度水溶液。本发明专利技术的方法和设备可以制备出各种标号的高浓度单质或多质水溶液，并可以长时间保持水溶液的浓度、单质或多质气体的气泡尺寸范围在10nm‑120nm之间，频度最大数直径约30nm‑60nm，频度峰直径约20nm‑70nm，频度最小值直径约5nm‑20nm。

Method for preparing high concentration single substance gas and multi quality gas water solution

The present invention relates to a method for preparing high concentration gas of simple substance and aqueous solution of multi substance gas. Including a device based on power control system; PLC control system for preparation device of all functional units; water treatment unit: water solution for rapid deionization; elemental or gas preparation unit for the preparation of single or multi gas jet cavitation; multiple micro reaction system for: mix will go to the ionized water solution and preparation of Elemental or gas, and the output of high concentration water solution required. The method and apparatus of the invention can be prepared by high concentrations of elemental various labeling or more water solution, and can keep the water solution concentration, single or more long time of the gas bubble size in the range of 10nm 120nm, maximum diameter of about 30nm 60NM frequency, frequency of peak 20nm diameter 70nm the minimum diameter of about 5nm, the frequency of 20nm.

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法
本专利技术涉及水的射流空化领域，尤其涉及一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法。
技术介绍
在许多场合，提高水溶液的气体溶解度或者说制备出高浓度的单质及多质气体水溶液，具有非常特殊的效果和作用。譬如说，国内外把富氢水作为一种高效抗氧化能力水溶液，进行了多年大量研究认为，富氢水具有特殊的强抗氧化能力且可选择性的中和羟基自由基、亚硝酸阴离子等，并应用于生命、生物科学及工业化学等等领域；如富氧水已经在许多行业应用，特别是水体养殖业提高溶氧量及水体净化处理提高DO值；再如富氮水具有较理想的杀菌脱氧效果，可以很好地应用于动植物保鲜和农业栽培应用等等都得到良好的效果。众所周知，纯洁的水体中气体的溶解度大小，有一定的饱和度，而且根据气体的性质、压强和溶剂的温度的不同而变化。例如，在20℃时，气体的压强为1.013×10^5Pa，一升水可以溶解气体的体积是:氢气为0.01819L，氧气为0.03102L。而氮气在标准情况下的气体密度是1.25g/L，氮气在水中溶解度很小，在常温常压下，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气等等。那么，提高气体的溶解度或者说提高气体在水溶液中的含量，对于各个领域来讲，具有更特殊的效果和更广泛的应用范围。如何提高各种气体的高浓度水溶液已经成为热点研究课题。专利CN103408122A《一种高氧富氢水及其的制备方法和应用》制得水中所溶解的氧含量在20.0mg/L～70.0mg/L之间，所溶解的氢含量在1.0mg/L～10.0mg/L之间。专利CN105600905A《一种负离子富氢水的制备方法》制备的负离子富氢水的氢含量为0.8ppm～1.5ppm，氧化还原电位为-300mv～-500mv，释放负离子个数500～1000个/cm3。专利CN105923712A《富氢水制备方法、装置、罐装水生产线、净/饮水机》是利用水电解在阴极侧形成的氢气与水混合形成富氢水的方法。在常压条件下控制生成的富氢水的浓度为2ppm。加之目前市售的各种富气体元素的水都是在一定的含量水平上。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足，提供了一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法。本专利技术的方法是利用各种单质或多质的气体和10MΩ去离子水按照一定比例进行混合，经本专利技术的特殊结构设备多重射流空化微反应器组来制备各种标号的高浓度单质或多质气体水溶液。通过本方法和设备制备的各种标号的高浓度单质或多质气体水溶液，可以长时间保持水中的单质或多质气体不析出，并且水中没有添加任何化学物质。本专利技术的技术方案是：一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、自来水或市售的各种饮用水经过去离子水机将水处理为10MΩ的去离子水，添加纯度为99％KOH电解质，混合成浓度为3-8％的电解液，并由触媒单元的管道输送到2-10触媒剂入口，当电解系统的电解液浓度上升到12％以上时，去离子水机将经过管道向2-6气液分离罐中补充纯水，保持电解系统电解液的浓度和液体量；步骤2、电解液通过气液分离罐再到电解液循环管，由P1循环泵和F4阀门向电解槽中输送电解液进行循环，电极板通电后产生的氢氧混合气和水再经过热交换片回流到气液分离罐进行循环，步骤3、气液经过热交换片时由热交换风机提供热交换并保持电解液温度在40-70℃之间，气液分离罐进行气液分离，保持0.08-0.2MPa的压力区间，触媒剂入口提供KOH触媒，保持浓度3-8％之间，气液分离罐分离出来的气体经过氢氧混合气出口管道输送在3多重射流空化反应单元；步骤4、氢氧混合气体进入多重射流空化反应单元进行反应，同时高浓度气体水溶液调整单元的去离子水由去离子水机10MΩ，经管道和F5阀补充保持；P2动力泵、F1节流阀、F2调压阀将水溶液浓度调节罐中的水溶液输送到射流空化微反应器组，进行射流空化循环反应；当参数达标时，由F3阀门输送到5高浓度水溶液储存罐。在上述的一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法，所述步骤4中，射流空化微反应器组循环处理时间为60min时，检测得到水溶液温度为38℃；PH值为8.5；ORP为-630mv；并得到气泡尺寸与密度的频度图，显示结果是频度最大数直径为50nm，频度峰直径为40nm，频度最小值直径为10nm；大量的溶氢氧微泡经过射流空化微反应器组的反应后，液体的介质和溶氢氧微泡的接触界面产生了微泡离子的形态，即产生了纳米尺寸效应，气体微泡在水溶液中可以长时间稳定不析出，观测到在不封闭的容器中可以保持三个月水溶液浓度基本没有变化。本专利技术的方法和设备可以制备出各种标号的高浓度单质或多质水溶液，并可以长时间保持水溶液的浓度、单质或多质气体的气泡尺寸范围在10nm-120nm之间，频度最大数直径约30nm-60nm，频度峰直径约20nm-70nm，频度最小值直径约5nm-20nm，本专利技术的高浓度水溶液在封闭的容器中可以长期储存，在不封闭的容器中可以保持三个月基本没有变化。附图说明图1是高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法系统的结构示意图。图2是水及触媒制备单元的结构示意图。。图3是单质或多质气体制备单元的结构示意图。。图4是多重射流空化微反应系统的结构示意图。。图5a是射流空化微反应器组的结构示意图。图5b是射流空化微反应器组的主视结构示意图。图5c是射流空化微反应器组中第一多重空化片b-1的结构示意图。图5d是图5c的左视结构的示意图。图5e是射流空化微反应器组中第二多重空化片b-2的结构示意图。图5f是图5e的左视结构的示意图。图5g是壳体的结构示意图。图5h是图5g的左视结构的示意图。图6a是单体微反应器示意图。图6b是单体微反应器组合示意图。图6c是射流空化微反应器(单体)中P压力、V流速和管径变化三者关系的曲线图。图7a是动力离心式多重射流空化微反应器的一种结构示意图。图7b是动力离心式多重射流空化微反应器的另一种结构示意图。。图7c是动力离心式多重射流空化微反应器中反应端盖片一的主视结构示意图。图7d是图7c的左视结构示意图。图7e是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片二的主视结构示意图。图7f是图7e的左视结构示意图。图7g是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片五的主视结构示意图。图7h是图7g的左视结构示意图。图7i是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片六的主视结构示意图。图7j是图7i的左视结构示意图。图7k是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片三的主视结构示意图。图7l是图7k的左视结构示意图。图7m是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片四的主视结构示意图。图7n是图7m的左视结构示意图。图7o是动力离心式多重射流空化微反应器中反应片五和反应片六的重叠结构示意图。图7p是图7m的左视结构示意图。图7q是动力离心式多重射流空化处理系统示意图。图8是氢氧(2:1)混合气体高浓度水溶液实施设备方案。图9是实施例中气泡尺寸与密度的频度图。图10是实施例中OH浓度和压力的关系图。图11是实施例中OH浓度和时间的关系图。图12是实施例中OH浓度和温度的关系图。图13是单质气体或多质气体示意图。具体实施方式结合实施举例对本专利技术的上述内容作进一步的详细说明，但不能理解为本专利技术技术方案仅限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、自来水或市售的各种饮用水经过去离子水机将水处理为10MΩ的去离子水，添加纯度为99％KOH电解质，混合成浓度为3‑8％的电解液，并由触媒单元的管道输送到2‑10触媒剂入口，当电解系统的电解液浓度上升到12％以上时，去离子水机将经过管道向2‑6气液分离罐中补充纯水，保持电解系统电解液的浓度和液体量；步骤2、电解液通过气液分离罐再到电解液循环管，由P1循环泵和F4阀门向电解槽中输送电解液进行循环，电极板通电后产生的氢氧混合气和水再经过热交换片回流到气液分离罐进行循环，步骤3、气液经过热交换片时由热交换风机提供热交换并保持电解液温度在40‑70℃之间，气液分离罐进行气液分离，保持0.08‑0.2MPa的压力区间，触媒剂入口提供KOH触媒，保持浓度3‑8％之间，气液分离罐分离出来的气体经过氢氧混合气出口管道输送在3多重射流空化反应单元；步骤4、氢氧混合气体进入多重射流空化反应单元进行反应，同时高浓度气体水溶液调整单元的去离子水由去离子水机10MΩ，经管道和F5阀补充保持；P2动力泵、F1节流阀、F2调压阀将水溶液浓度调节罐中的水溶液输送到射流空化微反应器组，进行射流空化循环反应；当参数达标时，由F3阀门输送到5高浓度水溶液储存罐。...

【技术特征摘要】
1.一种高浓度单质气体及多质气体水溶液的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、自来水或市售的各种饮用水经过去离子水机将水处理为10MΩ的去离子水，添加纯度为99％KOH电解质，混合成浓度为3-8％的电解液，并由触媒单元的管道输送到2-10触媒剂入口，当电解系统的电解液浓度上升到12％以上时，去离子水机将经过管道向2-6气液分离罐中补充纯水，保持电解系统电解液的浓度和液体量；步骤2、电解液通过气液分离罐再到电解液循环管，由P1循环泵和F4阀门向电解槽中输送电解液进行循环，电极板通电后产生的氢氧混合气和水再经过热交换片回流到气液分离罐进行循环，步骤3、气液经过热交换片时由热交换风机提供热交换并保持电解液温度在40-70℃之间，气液分离罐进行气液分离，保持0.08-0.2MPa的压力区间，触媒剂入口提供KOH触媒，保持浓度3-8％之间，气液分离罐分离出来的气体经过氢氧混合气出口管道输送在3多重射流空化反应单元；步骤4、氢氧混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海松，汪杰明，李卓益，黄琨，
申请(专利权)人：玉灵华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42