一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法。涉及环境保护技术领域，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。具有增氧效果好，能耗低，投资小，成本低，稳定性及可控性好的优点，适用于各种水量工程，应用范围广。

A Microfoam Equipment and Method for Oxygen Enhancement and Dissolved Oxygen in Water

【技术实现步骤摘要】
一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法
本专利技术涉及环境保护
，具体而言，涉及一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法。
技术介绍
现在世界上大约有一半以上的水处于污染状态，污染的原因在于人类的活动向水中排放了大量的污染物，导致水的溶解氧消失，水体失去自净能力。水的污染机理如下：水分子之间以共价键结合，水分子与溶解氧之间也是以共价键结合，在共价键结合中，水分子贡献出电子参与共价键结合，相当于水分子被夺走了电子。当高浓度污染物进入水中后，水中的溶解氧被消耗掉，污染物以共价键与水分子结合，成为类似于胶体的污染团。在没有外部电子供应的条件下，水分子无法获得电子，不能恢复独立水分子状态，也不能恢复水中的溶解氧，表现为水质处于严重污染状态。水质净化还原原理使用高能氧可以实现水质净化还原。将高能氧(活性氧微纳米气泡)以高速射入污水中，极高的线速度和高能氧的离子作用，将在水中发生以下反应：1)负氧离子团在液体中移动，使液体获得负电子，负电子补充了水被夺走的电子，断裂了水与污染物的共价键结合，使部分水分子裂解；因气泡水溶液高速运动导致部分水分子产生机械电离；2)气泡的动能和气泡破裂释放的爆炸能作用，断裂了污染物与水之间的共价键、水分子之间的共价键，氧分子团在分子键能的作用下迅速离散为氧分子并与部分水分子结合成为水中的溶解氧；3)融入水中的溶解氧获得电子成为活性氧阴离子，氢离子与活性氧阴离子结合成过氧化氢。4)氧离子、过氧化氢、氢离子、氢氧根离子对水分子的综合作用，产生大量的水和离子；5)气泡的动能和气泡破裂释放的爆炸能作用，断裂了污染物内部的化学键，活性氧阴离子、氢离子、氢氧根离子、羟基离子、水氧基离子、水和电子等迅速对污染物产生氧化作用，完成对污染物的降解。从以上列举的化学反应方程式分析，高能氧在水中发生多种微观量子化学变化，生成多种氧自由基，这些氧自由基在高能氧含有的粒子能量作用下，与各种污染物发生氧化反应，降解各种污染物，并实现污染物与水分子分离，从而完成水质净化还原。高能氧所含有的粒子能量来源于以下五个方面：1电离能氧气经过电离后生成部分氧离子，并形成等离子体，当电离作用消失后，氧等离子体消失，转变成活性氧气团，主要包括臭氧离子团(O32-、O3-)、臭氧分子团(O3)、氧离子团(O22-、O2-)、氧分子团(O2)等，这些活性氧气团具有非常高的电离能，经过气体切割后，各种离子团和分子团分离，切割动能转变为气泡能级跃迁能量，在各个气泡中表现为电离能提高，达到可以随时产生氧化作用的高能级，可以氧化一切接触到的物质。2高速动能气泡是经过水对目标气体离心切割吸入作用产生的，切割后产生水气混合液体，气泡伴随着切割水溶液在涡旋加速系统中加速运动，由于涡旋加速系统的特点是进水总量与喷射出水总量相等，而进水口管径远远大于出水口管径，所以出水口的水溶液流速将大幅度提高：L1S1＝2L2S2L1为进水口水溶液流速，S1为进水口截面积；L2为出水口水溶液流速，S2为出水口截面积。S1＝πd12/4d1为进水口直径S2＝πd22/4d2为出水口直径则出水口水溶液流速L2计算公式如下：L2＝L1d12/2d22涡旋加速系统的进水口直径d1＝G1/2”，涡旋加速系统的出水口直径d2＝G1/16”，则L2＝64L1；动能E＝1/2mL2气泡经过涡旋加速后，运动速度提高了64倍，动能则增加了4096倍，能量级别产生了大幅度跃迁。这种动能足以在有效传输距离(发生断裂化学键和共价键的传输距离)中打破任何污染物与水分子之间的共价键连接和污染物内部的化学键连接，实现水质净化还原和对污染物的氧化降解。当活性氧气泡流速达到256m/s以上时，有效传输距离为0.5-0.8米；气泡流速达到640m/s甚至更高时，气泡动能倍增，在水中有效传输距离将提高到3米以上，进一步提高了气泡对污染物的氧化降解作用率和对污水净化的作用。一般进水口流速L1的选定范围为4-10m/s，最高为20m/s，因此出水口流速L2的增速范围为256-640m/s，最高出水口流速可以达到1280m/s。微纳米气泡与几种典型的物体运动速度对比种类速度(m/s)氢气分子1768步枪子弹700-1000活性氧气泡256-1280喷气式飞机278高速铁路833分子间能任何分子之间都存在分子间的作用力，成为分子间能。切割后形成的气泡伴随着切割水溶液在涡旋加速系统中加速运动，在加速运动中来自外部的压力逐渐增高，气泡因外部压力增高而逐渐压缩，活性氧分子间距逐渐缩小，因此导致分子间作用力越来越强，分子间能逐步提高，到含有气泡的水溶液喷射之前，气泡因压力的作用压缩到最小，气泡直径压缩到5微米到几个纳米，分子间能蓄积达到最高，气泡破裂后活性氧分子自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中成为溶解氧，也可以随时断裂其他物质与水分子形成的共价键，氧化其他物质。4爆炸能活性氧微纳米气泡进入水中后产生三种变化，第一种为气泡破裂，活性氧以分子态或离子态溶解于水中成为溶解氧或活性离子氧；第二种为气泡融合成为大分子气泡，随着气泡不断融合壮大，气泡将上升出水面；第三种为气泡保持原态在水中横向、向下、向上运动，4-5小时后才能上升到水面，在这个过程中发挥氧化降解和净化水的作用。我们所说的气泡破裂爆炸能是指第一种情况，活性氧微纳米气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有比较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量，这种爆炸能量可以促使活性氧分子溶于水，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用，完成氧化降解污染物和水质净化。5结合能活性氧微纳米气泡进入水中后发生第二种变化即气泡融合成为大气泡时，由于气泡融合导致气泡壁表面张力下降，融合的气泡将释放较大的气泡结合能，这种结合能可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，使气泡中的活性氧对污染物产生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。以上五种能量在活性氧微纳米气泡中共存，五种能量结合后使活性氧气泡拥有超高的粒子能量。活性氧微纳米气泡的运动是由气泡自身能量引发的，气泡在高速运动中使液体被加热到可以随时发生化学反应的临界状态，其中化学反应将以我们不能想象的、也不能从物理角度推测的速度发生，从而可以对水中任何污染物发挥氧化作用，达到氧化降解污染物和净化水质的目的。这种高能氧气泡或分子团以溶液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有超高的能量，能够捕集空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，净化空气。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法，具有增氧效果好，能耗低，投资小，成本低，稳定性及可控性好的优点，适用于各种水量工程，应用范围广。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。进一步的，所述溶气泵包括：吸气管；所述吸气管和气体罐连接，将气体罐中的气体吸入溶气泵中；所述溶气泵还包括：进水管和高转速叶轮；所述进水管上设置有进水阀和真空表。进一步的，所述气液分离罐上设置有排气阀。进一步的，所述气液分离罐和所述水处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，其特征在于，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。

【技术特征摘要】
1.一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，其特征在于，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。2.如权利要求1所述的针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，其特征在于，所述溶气泵包括：吸气管；所述吸气管和气体罐连接，将气体罐中的气体吸入溶气泵中；所述溶气泵还包括：进水管和高转速叶轮；所述进水管上设置有进水阀和真空表。3.如权利要求2所述的针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，其特征在于，所述气液分离罐上设置有排气阀。4.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志鹏，李建国，黄俊，
申请(专利权)人：广东粤发四众环保服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44