一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置制造方法及图纸

一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置，属于微纳米气泡基础应用研究领域。技术方案如下：包括：主体气泡发生器膜组件系统、进气系统、真空抽气系统、循环进水系统；主体气泡发生器膜组件中，陶瓷膜滤芯通过轴向密封圈固定膜外壳内部，形成内外两部分腔室，膜组件外壳上部两侧开口连接进气系统，陶瓷膜滤芯上设有纳米微孔陶瓷膜；有益效果是:本发明专利技术利用纳米多孔陶瓷材料为膜分离器，其孔径尺寸分布可控，便于更换，有利于实验室条件下研究纳米气泡产生机理及满足不同实验需求，包括产生的流量大小及不同气体种类、粒径纳米气泡，能够产生一定浓度并且粒径均匀的纳米气泡，解决了现有纳米气泡发生器产生气泡尺寸不可控、容易被污染等诸多问题。

A device for generating nanobubbles with controllable particle size in laboratory

The invention relates to a device for generating nanobubbles with controllable particle size in laboratory, which belongs to the basic application field of micro-nanobubbles. The technical scheme is as follows: the main bubble generator membrane module system, air intake system, vacuum pumping system and circulating water intake system; in the main bubble generator membrane module, the ceramic membrane filter core fixes the inner part of the membrane shell through the axial sealing ring, forming two internal and external chambers, the upper two sides of the membrane module shell are connected with the air intake system, and the ceramic membrane filter core is equipped with nanoporous ceramics. The invention uses nanoporous ceramics as membrane separator, whose pore size distribution is controllable and easy to replace, which is conducive to studying the mechanism of nano-bubble generation under laboratory conditions and meeting different experimental requirements, including the flow rate, gas species and particle size of nano-bubbles, and can produce nano-bubbles with a certain concentration and uniform particle size, so as to solve the problem. Many problems such as uncontrollable bubble size and easy to be polluted by existing nanobubble generators have been solved.

【技术实现步骤摘要】
一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置
本专利技术属于微纳米气泡基础应用研究领域，尤其涉及一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置。
技术介绍
微纳米气泡发生器应用于水产养殖、环保、医疗、饮料、河湖增氧、洗浴、农业、工业、卫生、医疗、电解、船舶等领域，应用范围十分广泛。改善渔业水域或海底缺氧环境；可用于温泉或美容院作温泉等设施的管道清洗装置，家用和商用的泡沫发生器；在河道治理过程中，由于气泡粒径微小，它可以长时间停留在水中，随着水流方向的迁移，保持河道内水在较长河段内的溶解氧充分，带有静电的微纳米气泡可以对污染河道水体的气泡和色度有显著清除作用，有效抑制和杀灭影响水质透明的绿藻、硅藻、蓝藻等微生物藻类，使水体看起来自然、清澈。还可以用于无土栽培，污水处理设施、化妆品、淋浴器等。由于微纳米气泡其广泛的应用前景已经引起国内外学者及企业广泛的关注。从微纳米气泡实践应用的情况看,两个微观方向值得进一步研究。一是载入不同气体的微气泡溃灭的能量对水污染降解或消毒灭菌等前沿研究。臭氧微气泡降解工业污水成效显著。二是微纳米气泡对激活微生物的前沿研究，可否使得好氧微生物活性增强，农业水稻增产、养鱼增产品质好，机理值得进一步研究探索。因此针对其理论研究在实验室研究急需一种可控粒径，设计方便，结构简单的纳米气泡发生器。目前现有的微纳米气泡发生器普遍采用曝气的工作方式，结构复杂，造价高，流量大小和粒径大小不可控，纳米气泡浓度和粒径不均匀。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种实验室可控粒径纳米气泡发生器装置，该装置利用纳米多孔陶瓷材料为膜分离器，其孔径尺寸分布可控，便于更换，有利于实验室条件下研究纳米气泡产生机理及满足不同实验需求，包括产生的流量大小及不同气体种类、粒径纳米气泡，能够产生一定浓度并且粒径均匀的纳米气泡，解决了现有纳米气泡发生器产生气泡尺寸不可控、容易被污染等诸多问题。技术方案如下：一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置，包括：主体气泡发生器膜组件系统、进气系统、真空抽气系统、循环进水系统；所述主体气泡发生器膜组件系统包括：膜组件外壳、陶瓷膜滤芯、轴向密封圈，所述陶瓷膜滤芯通过轴向密封圈固定膜外壳内部，形成内外两部分腔室，所述膜组件外壳上部两侧开口连接所述进气系统，所述陶瓷膜滤芯上设有纳米微孔陶瓷膜；所述进气系统包括：压力表、注气控制阀门、注气管路、高压柱塞泵，所述高压柱塞泵通过所述注气管路与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述注气管路上设置所述压力表和注气控制阀门；所述真空抽气系统包括：真空抽气管路、抽气控制阀门、真空泵，所述真空泵通过所述真空抽气管路与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述真空抽气管路上设置所述抽气控制阀门；所述循环进水系统包括：注水管路、注水入口阀门、抽水泵、储液槽、注水出口阀门、取样控制阀门、取样瓶、取样管路、出水管路，所述抽水泵放置在所述储液槽内，所述抽水泵通过所述注水管路与所述主体气泡发生器膜组件系统的进水口连接，所述注水管路上设置所述注水入口阀门，所述主体气泡发生器膜组件系统的出水口通过取样管路与所述取样瓶连接，所述取样管路上设置所述取样控制阀门，所述主体气泡发生器膜组件系统的出水口通过出水管路与所述储液槽连接，所述出水管路上设置所述注水出口阀门。进一步的，所述纳米微孔陶瓷膜的纳米孔径为10-1000nm。进一步的，所述抽水泵为抽水型潜水泵。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的实验室可控粒径纳米气泡发生器装置利用纳米多孔陶瓷材料为膜分离器，其孔径尺寸分布可控，便于更换，有利于实验室条件下研究纳米气泡产生机理及满足不同实验需求，包括产生的流量大小及不同气体种类、粒径纳米气泡，能够产生一定浓度并且粒径均匀的纳米气泡，解决了现有纳米气泡发生器产生气泡尺寸不可控、容易被污染等诸多问题。附图说明图1为本专利技术装置系统连接示意图；图中附图标记如下：1-真空抽气管路；2-抽气控制阀门3-压力表；4-注气控制阀门；5-注气管路；6-高压柱塞泵；7-真空泵；8-注水管路；9-注水入口阀门；10-膜组件外壳；11-抽水泵；12-储液槽；13-陶瓷膜滤芯；14-轴向密封圈；15-注水出口阀门；16-取样控制阀门；17-取样瓶；18-取样管路；19-出水管路。具体实施方式下面结合附图1对做实验室可控粒径的纳米气泡发生装置进一步说明。一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置，包括主体气泡发生器膜组件系统及进气系统、真空抽气系统、循环进水系统；所述主体气泡发生器膜组件系统包括陶瓷膜滤芯13及膜组件外壳10；所述陶瓷膜滤芯13通过密封垫片14固定膜组件外壳10内部形成内外两部分腔室；所述膜组件外壳10上部两侧开口连接进气系统；所述进气系统包括高压柱塞泵6、连接的注气管路5，注气控制阀门4及压力表3与膜组件外壳10进口相连；所述真空抽气系统设置于进气系统旁路上，包括真空泵7连接着真空抽气管路1及抽气控制阀门2，用于控制实验初始管路内部单一组分气体纯度；所述循环进水系统与膜组件外壳10内部腔室相连接，包括抽水型潜水泵：用于实验管路内部循环水的供应；储液槽12：提供实验所需的水源，通过注水入口阀门9和注水出口阀门15控制进出口流量，取样瓶17和取样控制阀门16用于混合液中纳米气泡尺寸的取样及测量；所述注气系统中高压柱塞泵6采用高精度流量控制气体的注入速率及压力控制，注入压力可微量调节产生气泡流量及大小；所述的压力表3用于检测气体腔室内部压力，以防止压力过高导致陶瓷膜破坏。陶瓷膜滤芯13上设有纳米微孔陶瓷膜，该纳米陶瓷膜包括不同纳米孔径(100，200，500，800，1000nm)分布的尺寸类型，可更换，便于产生不同粒径分布尺寸的纳米气泡。所述循环水系统可持续不断进行循环，每次循环可增加水溶液纳米气泡含量。所述抽水泵11采用潜水型泵，流量可控制在0-10L/min；高压柱塞泵6及压力表3可精确控制陶瓷膜外壁气体腔室内压力范围0-1000Kpa，保证实验产生纳米气泡所需的压差，同时避免压力过大损坏陶瓷膜。使用上述的实验室可控粒径纳米气泡发生器装置，使用步骤如下：第一步，实验管路真空维持，通过关闭注气控制阀门4、注水入口阀门9、注水出口阀门15、取样控制阀门16，并打开真空抽气管路上抽气控制阀门2；将真空泵7电源打开，实验设置0.1bar压力抽真空，持续30min。第二步，高压柱塞泵6注气及压力维持；关闭抽气控制阀门2及真空泵7电源，通过高压柱塞泵6设置恒压P(100Kpa-500Kpa)，打开注气控制阀门4提供气体注入，维持陶瓷膜外部气腔内压力；第三步，循环水注入；首先往储液槽12中加入无杂质的超纯水，液面淹没过抽水型潜水泵，打开注水入口阀门9、注水出口阀门15，此时开始接通抽水型潜水泵电源开关，设置循环水进水流量Q(1-10L/min)，调节实验所需进水流量。保证水液位始终高于抽水型潜水泵。第四步，纳米气泡水取样检测。等待实验循环进行1h，利用取样控制阀门16进行取样瓶取样，样品可进行激光粒度仪测量粒径及浓度大小；第五步，实验完毕，关闭抽水型潜水泵电源，高压柱塞泵6压力泄压至大气压。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置，其特征在于，包括：主体气泡发生器膜组件系统、进气系统、真空抽气系统、循环进水系统；所述主体气泡发生器膜组件系统包括：膜组件外壳(10)、陶瓷膜滤芯(13)、轴向密封圈(14)，所述陶瓷膜滤芯(13)通过轴向密封圈(14)固定膜外壳内部，形成内外两部分腔室，所述膜组件外壳(10)上部两侧开口连接所述进气系统，所述陶瓷膜滤芯(13)上设有纳米微孔陶瓷膜；所述进气系统包括：压力表(3)、注气控制阀门(4)、注气管路(5)、高压柱塞泵(6)，所述高压柱塞泵(6)通过所述注气管路(5)与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述注气管路(5)上设置所述压力表(3)和注气控制阀门(4)；所述真空抽气系统包括：真空抽气管路(1)、抽气控制阀门(2)、真空泵(7)，所述真空泵(7)通过所述真空抽气管路(1)与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述真空抽气管路(1)上设置所述抽气控制阀门(2)；所述循环进水系统包括：注水管路(8)、注水入口阀门(9)、抽水泵(11)、储液槽(12)、注水出口阀门(15)、取样控制阀门(16)、取样瓶(17)、取样管路(18)、出水管路(19)，所述抽水泵(11)放置在所述储液槽(12)内，所述抽水泵(11)通过所述注水管路(8)与所述主体气泡发生器膜组件系统的进水口连接，所述注水管路(8)上设置所述注水入口阀门(9)，所述主体气泡发生器膜组件系统的出水口通过取样管路(18)与所述取样瓶(17)连接，所述取样管路(18)上设置所述取样控制阀门(16)，所述主体气泡发生器膜组件系统的出水口通过出水管路(19)与所述储液槽(12)连接，所述出水管路(19)上设置所述注水出口阀门(15)。...

【技术特征摘要】
1.一种实验室可控粒径的纳米气泡发生装置，其特征在于，包括：主体气泡发生器膜组件系统、进气系统、真空抽气系统、循环进水系统；所述主体气泡发生器膜组件系统包括：膜组件外壳(10)、陶瓷膜滤芯(13)、轴向密封圈(14)，所述陶瓷膜滤芯(13)通过轴向密封圈(14)固定膜外壳内部，形成内外两部分腔室，所述膜组件外壳(10)上部两侧开口连接所述进气系统，所述陶瓷膜滤芯(13)上设有纳米微孔陶瓷膜；所述进气系统包括：压力表(3)、注气控制阀门(4)、注气管路(5)、高压柱塞泵(6)，所述高压柱塞泵(6)通过所述注气管路(5)与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述注气管路(5)上设置所述压力表(3)和注气控制阀门(4)；所述真空抽气系统包括：真空抽气管路(1)、抽气控制阀门(2)、真空泵(7)，所述真空泵(7)通过所述真空抽气管路(1)与所述主体气泡发生器膜组件系统连接，所述真空抽气管路(1)上设置所述抽气控制阀门(2)；所述循环进水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳飞，匡洋民，宋永臣，杨磊，刘延振，孙明瑞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21