富氧水的制法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种富氧水的制备方法，包括采用疏水性微孔聚合物膜，使氧气在压力下通过所述膜的一侧，水通过所述膜的另一侧。本发明专利技术还提供了一种该方法使用的装置，包括外壳，进气口，出气口，进水口，出水口，微孔膜，其特征在于微孔膜由疏水性聚合物制成。本发明专利技术方法完全不同于现有技术制备富氧水的方法，具有方法简便，成本低廉，产品中氧气含量高，可在常温下操作等等优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气液混合方法，具体涉及一种氧气与水的混合方法，亦即一种制备富氧水的方法，还涉及该方法所用的装置。
技术介绍
通常的气液混合装置是气体吸收塔。在吸收塔中，液体经分布板自上而下经塔中填料表面均匀流下，而气体由下而上吹入塔中，借助塔内填料，为气液接触提供巨大的表面积。吸收塔的运行，对气、液比有严格的要求，液量小会形成液泛，气量小液体会形成沟流，二者均会使操作恶化。在实际应用中，大量液体吸收少量气体或少量液体吸收大量气体的过程，因气液比相差悬殊，在吸收塔中进行是难以实现的。近年，美国、加拿大等发达国家出现一种“富氧水”，现已传至中国。这是一种在纯净水或矿泉水中注入高纯度氧气的健康饮用水。富氧水中氧的含量一般较天然水高2-3倍，为20mg/L左右。假定原水含氧量为6mg/L，充入氧量为14mg/L，换算成标准状态下的气体体积后，气液比为1∶100，如此低的气量，在吸收塔中液体将形成沟流，气液接触状况恶化，气体吸收效率低下，因此制备富氧水无法使用吸收塔。现在制备富氧水一般采用鼓泡法、喷淋法、机械搅拌混合法……，其主要缺点是气液接触面积小，氧气利用率低，富氧水含氧量低。因为气体的溶解度与水温成反比，为制得含氧量较高的富氧水(例如30mg/L)，现行方法需给水降温，低温水的获得需冷冻系统，不仅加大能耗，也增加了设备投资并给操作带来许多不便。此外，为增加氧的溶解度，有时需要给气、液加压，例如，增大至0.2-0.3MPa，加压不仅同样加大能耗和给操作带来不便，而后，不能常压灌装，需等压灌装，等压灌装机设备造价高，能耗高，同样给操作带来许多不便。专利技术概述本专利技术提供一种完全不同于上述现有技术的方法，为克服上述缺点，采用疏水性多孔膜作为气液接触介质，将气体与液体混合。具体言之，可将氧气与水混合，以此来制备富氧水。该方法包括使用一种聚合物微孔膜，在微孔膜的一侧通过低压氧气并且在另一侧通过低压水。氧气透过膜孔，高度分散均匀快速地溶于水中，从而获得高氧含量的富氧水。本专利技术还提供一种混合装置，该装置包括一个外壳，一种聚合物微孔膜，氧气进口，氧气出口，水进口和水出口。附图说明图1为中空纤维膜组件结构示意图。在图1中，1为胶粘剂，2为中空纤维膜，3为外套管，4为进水口，5为进气口。图1的1-A和1-B中，相同的数字代表相同的部件。图2、图3为本专利技术富氧水制备装置示意图，其中相同的数字代表相同的部件。专利技术详述现参照附图结合实例详述本专利技术，当然，所述实施方案和实施例仅供说明绝非限制。本专利技术的构思主要是提供一种新的气液接触介质，使气体能够高度分散于液体之中，尽可能大地增加气液接触面积，接触面积越大，气体在液体中的溶解速度越快，溶解量越大。鉴于膜的疏水性，只要膜孔径足够小，例如小于0.1μm，在1.0MPa以下的压力下，液体，例如水，就不能透过膜孔从膜的一侧迁移到另一侧；但气体则可进入膜孔，从膜的一侧迁移至另一侧。这样气液两相以膜为接触介质又被膜所隔离，可按各自给定的流速(或流量)和压力运行，通过膜气体高度分散于液体之中，而充分混合，从而得到高气体溶解量的液体，具体言之，可制得高氧含量的富氧水。目前的富氧水制备法主要问题是气液接触面积小，如果喷淋法的液滴或鼓泡法的气泡直径可小于1mm，每cm3的液(或气)体可分散为1.9×103个小液滴(或小气泡)，表面积仅为60cm2。如此小的接触面积，用以制备富氧水其效能低下便不足为怪了。由于没有更好的气液混合方法，为制得较高含氧量的富氧水，不得不采用加压、给水降温的强化手段，不但增大了设备投资和能耗，给操作也带来了许多不便。既使这样，所获得的富氧水含氧量也不超过30mg/L。根据本专利技术，使水溶液，例如纯净水，流经膜的一侧，在膜的另一侧通入纯氧。例如选用当量孔径为0.05μm的膜，如果透过膜孔进入水流的气泡大小与膜的当量孔径相当，每cm3的气体将分散为1.5×1016个小气泡，较上述方法高13个数量级，其表面积达1.2×106cm2，如此大的接触面积，为气体的迅速吸收提供了有利条件，如此小的气泡为瞬时完全吸收提供了有利条件，从而使氧的利用率大大提高，这就使得常温常压下高效率地制备高含氧量的富氧水成为可能，在相同操作条件下，用本专利技术的方法制得的富氧水含氧量比以往的方法高200-300％。本专利技术所提供的气液接触装置，由一只或多只接触组件构成，而气液接触组件内的接触材料是疏水性微孔膜，这是本专利技术装置的基本特征。下面用聚乙烯和聚丙烯中空纤维微孔膜对本专利技术装置附图予以说明，但该说明绝非对本专利技术的限制。中空纤维膜形象地说是一根根薄壁塑料管，外径一般为0.3-0.5mm，壁厚0.02-0.05mm，管壁均匀分布0.001-1.0μm的小孔，孔隙率30-80％。图1所示胶粘剂的作用是将纤维与纤维之间及纤维与外套管之间互相粘结，保证相互之间不渗水。图1中仅示意性地用一根中空纤维膜表示，实际应用中，一只内径为80mm的外套管内，可封装2-3万根中空纤维膜，其巨大的比表面积是其它类型的膜组件难以比拟的。因此，在诸多的可选膜组件中，本专利技术特别推荐选用中空纤维膜组件。图1-A中，外套管为多孔管。多孔管的作用一是膜组件的外形体，二是可令气体自由通过。多孔管可以是任何符合食品卫生要求的金属管、工程塑料管，也可以是5-200μm孔径的聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料的烧结管或融喷管。图1-B中，外套管为无孔管。材质可以是任何符合食品卫生要求的金属管、工程塑料管。1-A组件，限4为液体进出口。1-B组件，4或5均可作为液体或气体进出口，以4为液体进出口为宜。在图2中，外部构件材质为不锈钢，3为图1-A所示的组件，以“O”型圈密封，被插接于筒体内，多只组件并联。1为进水阀，8为出水阀，9为水压表，以阀1和8调节进水量和水压。2为给氧阀，7为放气阀，二者用以调节给氧压力。当给氧压力大于指定值时，调节阀7适当泄压。4为氧压表，5、6为放水阀，10为不锈钢筒体。在实际应用中，将阀1与给水泵相联，阀8可与灌装机相联，阀8排出的水为富氧水。将阀2经氧气缓冲罐与氧气钢瓶相联。调整水量、水压、氧压至要求值，装置便可进入运行状态。需停车时，只要关闭阀1，8和氧气钢瓶总阀即可。在图3中，所有管件均为符合食品卫生要求的ABS管件，支架为不锈钢型材，1为进水阀，2为给氧阀，3为图1-B所示的膜组件。在实际应用中，可按处理量要求来安排并联膜组件的数量。4为氧压表，5、6为放水阀，7为放气阀，8为出水阀，9为水压表。图2所示的设备，处理量以≤3m3/h为宜。图3所示的设备，适宜于任何处理量的富氧水生产厂。本专利技术提供一种制备富氧水的装置，包括外壳、进气口、出气口、进液口、出液口、微孔膜，其特性在于微孔膜由疏水性材料制成，以膜为气液接触介质。本专利技术提供的装置中所述微孔膜是膜组件，该膜组件可以选自中空纤维膜组件，板框式膜堆，卷式(或称缠绕式)组件，折叠式组件，管式或毛细管式组件。另外，可以按照所要求处理的气体和/或液体量由一只或多只膜组件连接而构成本专利技术装置。本专利技术所用多孔膜，对材料本身没有严格限制，只要具有疏水性，在用于食用水时无毒无味，有良好的成膜特性即可，例如，可以选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚酯、有机硅橡胶、聚氯乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富氧水的制备方法，包括采用疏水性聚合物微孔膜，使气体在压力下通过膜的一侧，膜的另一侧流经液体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仉琦，王冰，任钦，吕经烈，李雪梅，胡康，
申请(专利权)人：惠州市益华富氧水设备有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]