一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法，该装置包括电解装置、集气包、柱塞泵、文丘里管、陶瓷膜管、微流剪切器和储水装置，电解装置通过电解水产生氢气，柱塞泵向文丘里管输送水并与管内的氢气初步混合形成氢水混合液；文丘里管通过缩小管段对氢气的大气泡进行一次破碎，初步产生微纳米氢气泡；氢水混合液输送至陶瓷膜管内，并与集气包输送的氢气混合；陶瓷膜管内的氢水混合液经过多条微通道分流，氢气泡被剪切破碎生成高稳定的微纳米氢气泡水。本发明专利技术通过文丘里管和陶瓷膜管提高氢气在水中的浓度，通过微流剪切器进一步剪切挤压氢气气泡，以在液体中形成均一稳定的微纳米氢气泡，最终得到高浓度高稳定的微纳米氢气泡水。的微纳米氢气泡水。的微纳米氢气泡水。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法，属于微纳米气泡制备


技术介绍

[0002]近年来，微纳米气泡由于具有较大的表面积、自压缩、表面带负电荷和生物活性等优点，在水处理、食品、化妆品、医药等领域受到越来越多的关注。微纳米气泡表面电荷的电位高，比表面积大，对悬浮物和油类表现出了良好的吸附效果与高效的去除率。微纳米气泡破裂瞬间，会产生大量的羟基自由基，羟基自由基具有很强的氧化还原电位，其产生的强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等，实现对水质的净化作用。
[0003]氢气具有很强的抗氧化能力。研究表明，经常饮用富氢水能够有效清除体内有害自由基，促进新陈代谢，使每个细胞都能保持健康的状态，祛除体锈，延缓衰老。
[0004]氢气是一种难溶于水的气体分子，而且扩散性极强，具有更大的浮力。普通的氢水制备设备，由于是直接在水中进行电解反应，将水分子拆分成氢气和氧气，而这两种气体均为难溶于水的气体，因此会互相抢夺彼此有限的溶解空间，最终的结果就是氢浓度比较低，低于饱和值1.6ppm。
[0005]按照气体溶解定律，压强越高，气体溶解量越大。按照经典气泡内压理论，气泡体积越小，表面张力越大，气泡内压强越高。只有在水中生成氢气的小气泡才能增加氢气的溶解度。为制备富氢水，需制备体积很小的纳米气泡。
[0006]目前国内外的微纳米氢气泡水的发生方法有电解法、文丘里射流法和微孔曝气法等。电解法是通过在水中微放电直接产生微纳米氢气泡，这种方法产生微纳米气泡的效率低，且可控性差。文丘里射流法是通过使用文丘里管来对液体中的大气泡进行剪切挤压，以产生微纳米气泡，这种方法能够使得液体和气体快速混合，但是仍存在很多的大气泡，微纳米级的气泡数量少。微孔曝气法是通过水流将从微孔曝出的气体进行剪切以产生纳米气泡，但这种方法气液混合不充分，且如果水流的流速低会导致对气体的剪切力小无法产生纳米气泡。
[0007]专利CN103562140A提供了一种微小气泡电解水生成装置及生成方法，该装置利用在阳极室中产生的氯气和酸性电解水直接生成微纳米氯气泡电解水，利用在阴极室中产生的氢气和碱性电解水直接生成微纳米氢气泡水。其通过电解法直接在水中生成微纳米氢气泡，这种方法产生微纳米氢气泡的效率低，且可控性差。
[0008]专利CN109731494A提供了一种富氢水的制备装置及方法，该装置使用文丘里管生成富氢水。其通过文丘里管的文丘里效应将水和气体快速混合，并在通道缩小处对大气泡进行剪切和挤压以产生微纳米气泡。其通过文丘里射流法来产生微纳米氢气泡，这种方法简单便捷，但仍存在很多的大气泡，微纳米级的气泡数量并不多，氢气在水中的稳定性不高。
[0009]专利CN103408122A提供了一种高氧富氢水的制备方法和应用，该装置将氢气流输
入至氢气分散器，氢气通过分散器的微孔进入储液罐的水中，部分的氢气形成微米级气泡溶解在水中，未溶解的部分直接排出罐外。其通过微孔曝气法来制备氢水，但由于水对氢气的剪切力不足，导致形成的微米级气泡少，氢气在水中的稳定性低。
[0010]专利CN114775226A提供一种基于微纳米气泡水的洗涤装置及洗涤方法，其使用了一种多段连接的管状结构作为微纳米氢气泡的发生器。第一段管状结构使用细微孔洞供给氢气，后续多段管状结构使用螺旋导流通道和水流切割片来提高微纳米氢气泡的质量和效率。此装置使用机械剪切法来制备微纳米氢气泡，虽然能够通过后续多段管状结构来制备高稳定的微纳米氢气泡水，但由于第一段管状结构无法使得氢气和水充分混合同时没有后续补充氢气，易导致氢气在水中的浓度低。
[0011]综上所述，现有的微纳米氢气泡水发生器在制备微纳米氢气泡时，存在有氢气泡大小的可控性低、微纳米氢气泡含量低和氢气浓度稳定性低等显著不足。因此，如何制备高浓度高稳定的微纳米氢气泡水仍是目前微气泡
所亟待需解决的问题。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对上述技术存在的问题，提供了一种新的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置及方法。在使用电解装置制备出氢气后，通过文丘里管和陶瓷膜管来增加水中氢气的浓度(2.5ppm以上)，并生成一部分的微纳米氢气泡，后通过微流剪切器来使得水中的微纳米氢气泡得到进一步剪切，得到更加微细的氢气泡，以增加水中氢气的溶解度，提高氢气在水中的稳定性。
[0013]本专利技术提供了一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，包括：
[0014]电解装置，所述电解装置通过电解水产生氢气；
[0015]集气包，所述集气包与所述电解装置连接；
[0016]柱塞泵；
[0017]文丘里管，所述文丘里管与所述电解装置以及柱塞泵连接，所述电解装置产生的氢气一部分进入到集气包内，另一部分进入到文丘里管内；所述柱塞泵向文丘里管输送水，并与文丘里管内的氢气初步混合形成氢水混合液，所述文丘里管包括缩小管段，通过缩小管段使得水对氢气产生吸附作用，并在缩小管段处对氢气的大气泡进行一次破碎，初步形成微纳米氢气泡水；
[0018]陶瓷膜管，所述陶瓷膜管与所述集气包以及文丘里管连接，所述文丘里管内的氢水混合液输送至陶瓷膜管内，并与集气包向陶瓷膜管输送的氢气混合，以提高氢水混合液中氢气的浓度；
[0019]微流剪切器，所述微流剪切器与所述陶瓷膜管连接，微流剪切器包括多条微通道，所述微通道内设置有静态剪切棒，所述陶瓷膜管内的氢水混合液经过多条微通道分流，氢水混合液中的氢气泡被所述静态剪切棒剪切破碎，以生成高稳定的微纳米氢气泡水；以及
[0020]储水装置，所述储水装置与所述微流剪切器连接，储水装置用于储存微流剪切器生成的微纳米氢气泡水。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，所述陶瓷膜管从内到外依次设置有不锈钢棒、陶瓷膜和外壳，所述不锈钢棒与陶瓷膜通过不锈钢棒上连接头和不锈钢棒下连接头进行连接，不锈钢棒与陶瓷膜之间形成有第一间隙，所述第一间隙用于接收文丘里管传来的氢水混合
液；所述陶瓷膜和外壳之间形成有第二间隙，所述第二间隙用于接收集气包传来的氢气，所述第一间隙与第二间隙相互独立，所述第二间隙为密封结构。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，所述陶瓷膜上具有微孔，当所述第二间隙的氢气压强超过临界值时，第二间隙内的氢气从陶瓷膜的微孔挤入到陶瓷膜的内部，挤入的氢气小气泡在高流速氢水混合液的剪切下生成微纳米氢气泡。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，所述柱塞泵的数量有两个，其中一个柱塞泵与所述文丘里管连接，另一个柱塞泵与所述电解装置连接，并向电解装置输送水；所述电解装置还连接有出水管道，通过出水管道将过多的水资源流出；所述陶瓷膜管还包括第三接口，所述陶瓷膜管通过第三接口与集气包连通。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，所述文丘里管包括第一接口、第二接口和缩小管段，所述缩小管段位于文丘里管的中间部位，且缩小管段的管径小于文丘里管两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，包括：电解装置(1)，所述电解装置(1)通过电解水产生氢气；集气包(2)，所述集气包(2)与所述电解装置(1)连接；柱塞泵(3)；文丘里管(4)，所述文丘里管(4)与所述电解装置(1)以及柱塞泵(3)连接，所述电解装置(1)产生的氢气一部分进入到集气包(2)内，另一部分进入到文丘里管(4)内；所述柱塞泵(3)向文丘里管(4)输送水，并与文丘里管(4)内的氢气初步混合形成氢水混合液，所述文丘里管(4)包括缩小管段(43)，通过缩小管段(43)使得水对氢气产生吸附作用，并在缩小管段(43)处对氢气的大气泡进行一次破碎，初步形成微纳米氢气泡水；陶瓷膜管(5)，所述陶瓷膜管(5)与所述集气包(2)以及文丘里管(4)连接，所述文丘里管(4)内的氢水混合液输送至陶瓷膜管(5)内，并与集气包(2)向陶瓷膜管(5)输送的氢气混合，以提高氢水混合液中氢气的浓度；微流剪切器(6)，所述微流剪切器(6)与所述陶瓷膜管(5)连接，微流剪切器(6)包括多条微通道(61)，所述微通道(61)内设置有静态剪切棒(64)，所述陶瓷膜管(5)内的氢水混合液经过多条微通道(61)分流，氢水混合液中的氢气泡被所述静态剪切棒(64)剪切破碎，以生成高稳定的微纳米氢气泡水；以及储水装置(7)，所述储水装置(7)与所述微流剪切器(6)连接，储水装置(7)用于储存微流剪切器(6)生成的微纳米氢气泡水。2.根据权利要求1所述的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，所述陶瓷膜管(5)从内到外依次设置有不锈钢棒(51)、陶瓷膜(52)和外壳(53)，所述不锈钢棒(51)与陶瓷膜(52)通过不锈钢棒上连接头(511)和不锈钢棒下连接头(512)进行连接，不锈钢棒(51)与陶瓷膜(52)之间形成有第一间隙，所述第一间隙用于接收文丘里管(4)传来的氢水混合液；所述陶瓷膜(52)和外壳(53)之间形成有第二间隙，所述第二间隙用于接收集气包(2)传来的氢气，所述第一间隙与第二间隙相互独立，所述第二间隙为密封结构。3.根据权利要求2所述的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，所述陶瓷膜(52)上具有微孔，当所述第二间隙的氢气压强超过临界值时，第二间隙内的氢气从陶瓷膜(52)的微孔挤入到陶瓷膜(52)的内部，挤入的氢气小气泡在高流速氢水混合液的剪切下生成微纳米氢气泡。4.根据权利要求3所述的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，所述柱塞泵(3)的数量有两个，其中一个柱塞泵(3)与所述文丘里管(4)连接，另一个柱塞泵(3)与所述电解装置(1)连接，并向电解装置(1)输送水；所述电解装置(1)还连接有出水管道，通过出水管道将过多的水流出以二次利用；所述陶瓷膜管(5)还包括第三接口(54)，所述陶瓷膜管(5)通过第三接口(54)与集气包(2)连通。5.根据权利要求4所述的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，所述文丘里管(4)包括第一接口(41)、第二接口(42)和缩小管段(43)，所述缩小管段(43)位于文丘里管(4)的中间部位，且缩小管段(43)的管径小于文丘里管(4)两端的管径；所述文丘里管(4)通过第二接口(42)与其中一个柱塞泵(3)连通，文丘里管(4)通过第一接口(41)与所述电解装置(1)连通，第二接口(42)接收柱塞泵(3)传来的水，第一接口(41)接收电解装置(1)传来的氢气。
6.根据权利要求5所述的高浓度高稳定的微纳米氢气泡水生成装置，其特征在于，所述微流剪切器(6)包括微通道(61)、进液区(62)和出液区(63)，所述微通道(61)有多条，多条微通道(61)的一端与进液区(62)连通，另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞建峰，倪奕，刘锐，徐日泰，廖一，方成缘，秦天，王逸涵，化春键，蒋毅，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：