CN108285235A - 一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，包括Y型过滤器、粗过滤器、轴向中心加气装置、静态双螺旋切割装置、紫外线杀菌装置、精过滤器和活性炭吸附及超滤设备，静态双螺旋切割装置包括切割管，切割管中心设有芯轴，芯轴的进水端设有导水锥，芯轴上设有若干个依次叠加的切割片，轴向中心加气装置包括设于切割管进水端的加气头和加气孔，加气头顶部设有管座，管座中设置导气管，导气管的一端设有气管，气管的一端设有分气头，导气管内侧设有节流座，节流座内设有节流阀芯。本发明工艺简单，成本远低于其他高氧水制备技术，设备易维护，产能高，可实现大规模工业生产和应用。
Description
技术领域
本发明涉及高氧水制备技术领域，尤其涉及一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统。
背景技术
普通自来水含氧量为8毫克/升，高氧水每1升水中氧含量大于20毫克。高氧水在康体健身方面可以用于高氧水疗、去除老化角质、美白皮肤；在医学领域，对于高原缺氧环境下，饮用高氧水可以明显改善身体由于缺氧所引起的不良反应。尤其对于无法自主呼吸危重病人，进行静脉注射富氧药液进行输氧抢救具有重要的意义，对维护人类健康具有重要作用，富氧水具有无比广阔的市场前景。在环保工业领域，高氧水技术可以用于水环境改善修复及污水治理等；高氧水技术可以与废水生物处理工艺流程中的絮凝沉淀池、厌氧生物处理池、溶氧好氧一体化综合处理池相结合，形成一种高效的、节能减排的新型废水生物处理工艺及方法。在养殖业方面可以用于高效增氧、提高养殖效益；在农业方面可以用于改良土壤、消毒、杀菌；在工业污染处理时，可以用于除臭、及二恶英等化学物的分解处理。
微纳米氧气泡具有与一般气泡不同的理化特性，如：高内压、高表面能、高界面活性等。纳米氧气泡的表面积能有效增大，如1mm的大气泡分散成100nm微气泡，表面积增大10000倍，气泡的表面能也从0.1卡增大到5-10卡，表面能的增大及气泡内能量增大可以加强表面氧化反应，可以提高氧的利用率。根据杨-拉普拉斯法则，气泡表面张力与气泡直径大小成反比，与气泡内压成正比。表面张力增大，气泡不断收缩，同时内压也随之增大，即所谓出现自我加压现象。一旦收缩的气泡内压与表面张力失去平衡，纳米气泡最后大约在4000个大气压的压力下破裂，气泡破裂后活性氧分子的自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中形成溶解氧，气体即完全溶解于水液中。这样就实现了超饱和溶氧。在水中通入微纳米氧气泡，可有效分离水中固体杂质、快速提高水体氧浓度、杀灭水中有害病菌、降低固液界面摩擦系数，从而在气浮净水、水体增氧、臭氧水消毒和微纳米气泡减阻等领域比宏观气泡有更高的效率，应用前景也更为广阔。
目前市场上已经有了一些气、液态材料微纳米化的相关设备，但基本都采用能量消耗巨大的动力旋转切割机械实现。目前国内外生成高氧水的技术主要有电解、微孔膜和超高压磁化等技术。电解法制造成本高，能耗大，只适用于小规模生产。超高压磁化法的原理是水经过磁场处理后，改变水分子的径向分布函数和分子内能从而破坏氢键。最终改变水分子的团簇结构。实验表明，通磁处理能使水的吸光度、渗透压明显升高，水分子团簇断裂成了较小的分子团簇甚至是单个水分子。小分子水渗透性和溶解性都显著增大，然后将氧气经高压压水中，增加水中溶氧浓度。这种方法工艺成本高，富氧率低，高氧水中的氧不稳定，不适合大规模工业生产。微孔膜法是采用聚四氟乙烯等微孔膜毛细管吸收式增氧，通过弥散的原理将氧气均匀溶入水中。纯净水在膜内通过，在膜外施加氧气。微孔膜法具有无气泡，无挥发，氧的利用率高、溶解氧具有良好的稳定性的优势。但该技术工艺复杂，设备昂贵，制造成本高，微孔膜维护困难，容易堵塞，使用寿命短,同样不适合大规模工业生产,单螺旋切割的高氧水制备系统可以实现30-50mg/L的溶氧浓度，可以适应大规模工业生产，但对于溶氧浓度更高(50mg/L以上)的场合，还有局限性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的技术问题，而提出的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，包括Y型过滤器、粗过滤器、轴向中心加气装置、静态双螺旋切割装置、紫外线杀菌装置、精过滤器和活性炭吸附及超滤设备，所述Y型过滤器、所述粗过滤器、所述轴向中心加气装置、所述静态双螺旋切割装置、所述紫外线杀菌装置、所述精过滤器和所述活性炭吸附及超滤设备依次连接，所述Y型过滤器进口端连接有水泵，所述静态双螺旋切割装置包括静态左螺旋切割装置和静态右螺旋切割装置，所述活性炭吸附及超滤设备的出水端连接有储水罐，所述储水罐的出水端连接有自动灌装机，所述静态双螺旋切割装置包括切割管，所述切割管中心设有芯轴，所述芯轴的进水端设有导水锥，所述芯轴上设有若干个依次叠加的切割片，所述轴向中心加气装置包括气体降温器和设于所述切割管进水端的加气头，所述加气头顶部设有管座，所述管座中设置导气管，所述导气管的一端设有气管，所述气管的一端设有分气头，所述分气头与所述气体降温器连接，所述气体降温器的进气端设有罗茨风机，所述导气管内侧设有节流座，所述节流座内设有节流阀芯，所述节流座上设有加气孔，且所述加气孔的轴线与所述加气头、所述切割管的轴线同轴。
优选的，所述Y型过滤器进口端通过所述水泵连接有进水管道。
优选的，所述静态双螺旋切割装置的进口端还连接有气体流量计，且所述气体流量计连接轴向中心加气装置。
优选的，所述静态左螺旋切割装置和所述静态右螺旋切割装置至少设置一对，且所述静态左螺旋切割装置和所述静态右螺旋切割装置螺旋参数相同，螺旋方向相反。
优选的，所述切割片上设有若干个叶片，所述切割片沿所述芯轴长度方向依次叠加形成一条或多条螺旋形，且相邻两个所述切割片的所述叶片之间错开一定距离，在所述螺旋形的侧面形成阶梯状切割刃口，且所述螺旋形采用变螺距，且所述螺旋形由进水端向出水端方向螺距逐渐减小。
优选的，所述加气孔的轴线与所述加气头、所述切割管的轴线同轴度小于0.1mm。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，具备以下有益效果：
1、该基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，通过设置无旋转动力机构的静态双螺旋切割装置将氧气大分子团切割为纳米量级的小分子团物质，几乎在常温常压下将其溶于纯净水中，溶解氧含量高、稳定性好，静态双螺旋切割装置无动力旋转机构，设备成本低，易维护，可实现大规模工业生产和应用；
2、该基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，通过把氧气通过静态离散化的螺旋切割装置，快速、高效地切割细化为微纳米量级的小气泡，大大提高氧气的溶解效率，水中溶氧量可达40-50mg/L，氧的利用率可达95％以上，溶氧稳定性好，20天氧气浓度衰减率为50％；
3、该基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，通过在轴向中心加气装置中采用特殊设计的加气头和出气口，根据层流流体绕流圆柱体的流体力学理论分析可知，加气孔附近区域水的流速接近于0，氧气可以顺利散逸到水中，实现螺旋切割器四个切割腔均匀加气，这种加气法效率高，切割细化均匀；
4、该基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，通过设置静态左螺旋切割装置和静态右螺旋切割装置，可以比单螺旋切割的高氧水制备技术提高溶氧量30％左右。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统轴向中心加气装置的结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统静态双螺旋切割装置的结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统切割片的结构示意图。
图中：1、Y型过滤器；2、粗过滤器；3、轴向中心加气装置；4、气体流量计；5、静态双螺旋切割装置；6、紫外线杀菌装置；7、精过滤器；8、活性炭吸附及超滤设备；9、储水罐；10、自动灌装机；11、切割管；12、芯轴；13、导水锥；14、切割片；15、加气头；16、管座；17、导气管；18、气管；19、分气头；20、气体降温器；21、罗茨风机；22、节流座；23、节流阀芯；24、加气孔；25、水泵；26、静态左螺旋切割装置；27、静态右螺旋切割装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-4，一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，包括Y型过滤器1、粗过滤器2、轴向中心加气装置3、静态双螺旋切割装置5、紫外线杀菌装置6、精过滤器7和活性炭吸附及超滤设备8，所述Y型过滤器1、所述粗过滤器2、所述轴向中心加气装置3、所述静态双螺旋切割装置5、所述紫外线杀菌装置6、所述精过滤器7和所述活性炭吸附及超滤设备8依次连接，所述Y型过滤器1进口端连接有水泵25，所述静态双螺旋切割装置5包括静态左螺旋切割装置26和静态右螺旋切割装置27，所述活性炭吸附及超滤设备8的出水端连接有储水罐9，所述储水罐9的出水端连接有自动灌装机10，所述静态双螺旋切割装置5包括切割管11，所述切割管11中心设有芯轴12，所述芯轴12的进水端设有导水锥13，所述芯轴12上设有若干个依次叠加的切割片14，所述轴向中心加气装置3包括气体降温器20和设于所述切割管11进水端的加气头15，所述加气头15顶部设有管座16，所述管座16中设置导气管17，所述导气管17的一端设有气管18，所述气管18的一端设有分气头19，所述分气头19与所述气体降温器20连接，所述气体降温器20的进气端设有罗茨风机21，所述导气管17内侧设有节流座22，所述节流座22内设有节流阀芯23，所述节流座22上设有加气孔24，且所述加气孔24的轴线与所述加气头15、所述切割管11的轴线同轴。
所述Y型过滤器1进口端通过所述水泵25连接有进水管道，所述静态双螺旋切割装置5的进口端还连接有气体流量计4，且所述气体流量计4连接轴向中心加气装置3，所述静态左螺旋切割装置26和所述静态右螺旋切割装置27至少设置一对，且所述静态左螺旋切割装置26和所述静态右螺旋切割装置27螺旋参数相同，螺旋方向相反，所述切割片14上设有若干个叶片，所述切割片14沿所述芯轴12长度方向依次叠加形成一条或多条螺旋形，且相邻两个所述切割片14的所述叶片之间错开一定距离，在所述螺旋形的侧面形成阶梯状切割刃口，且所述螺旋形采用变螺距，且所述螺旋形由进水端向出水端方向螺距逐渐减小，所述加气孔24的轴线与所述加气头15、所述切割管11的轴线同轴度小于0.1mm。
本发明中，使用时，开启水泵25，水通过进水管道流向Y型过滤器1和粗过滤器2进入轴向中心加气装置3进行加氧气，加氧气后的水进入到静态双螺旋切割装置5，气体流量计4可对加氧量进行显示，导水锥13将气液混合流均，经扩散之后可以较缓慢、均匀地通过切割管11，在静态左螺旋切割装置26和静态右螺旋切割装置27的共同作用下，将气液两相流切割细化，将氧气大分子团切割成纳米量级的小分子团物质，通过较小的压力(≥0.1MPa)和一定的流动场(流速≥0.5m/s)作用将其溶于水中，形成了超饱和溶氧的高氧水，高氧水再经过紫外线杀菌装置6、精过滤器7、活性炭吸附及超滤设备8、储水罐9和自动灌装机10完成制备。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，包括Y型过滤器(1)、粗过滤器(2)、轴向中心加气装置(3)、静态双螺旋切割装置(5)、紫外线杀菌装置(6)、精过滤器(7)和活性炭吸附及超滤设备(8)，其特征在于，所述Y型过滤器(1)、所述粗过滤器(2)、所述轴向中心加气装置(3)、所述静态双螺旋切割装置(5)、所述紫外线杀菌装置(6)、所述精过滤器(7)和所述活性炭吸附及超滤设备(8)依次连接，所述Y型过滤器(1)进口端连接有水泵(25)，所述静态双螺旋切割装置(5)包括静态左螺旋切割装置(26)和静态右螺旋切割装置(27)，所述活性炭吸附及超滤设备(8)的出水端连接有储水罐(9)，所述储水罐(9)的出水端连接有自动灌装机(10)，所述静态双螺旋切割装置(5)包括切割管(11)，所述切割管(11)中心设有芯轴(12)，所述芯轴(12)的进水端设有导水锥(13)，所述芯轴(12)上设有若干个依次叠加的切割片(14)，所述轴向中心加气装置(3)包括气体降温器(20)和设于所述切割管(11)进水端的加气头(15)，所述加气头(15)顶部设有管座(16)，所述管座(16)中设置导气管(17)，所述导气管(17)的一端设有气管(18)，所述气管(18)的一端设有分气头(19)，所述分气头(19)与所述气体降温器(20)连接，所述气体降温器(20)的进气端设有罗茨风机(21)，所述导气管(17)内侧设有节流座(22)，所述节流座(22)内设有节流阀芯(23)，所述节流座(22)上设有加气孔(24)，且所述加气孔(24)的轴线与所述加气头(15)、所述切割管(11)的轴线同轴。
2.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，其特征在于，所述Y型过滤器(1)进口端通过所述水泵(25)连接有进水管道。
3.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，其特征在于，所述静态双螺旋切割装置(5)的进口端还连接有气体流量计(4)，且所述气体流量计(4)连接轴向中心加气装置(3)。
4.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，其特征在于，所述静态左螺旋切割装置(26)和所述静态右螺旋切割装置(27)至少设置一对，且所述静态左螺旋切割装置(26)和所述静态右螺旋切割装置(27)螺旋参数相同，螺旋方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，其特征在于，所述切割片(14)上设有若干个叶片，所述切割片(14)沿所述芯轴(12)长度方向依次叠加形成一条或多条螺旋形，且相邻两个所述切割片(14)的所述叶片之间错开一定距离，在所述螺旋形的侧面形成阶梯状切割刃口，且所述螺旋形采用变螺距，且所述螺旋形由进水端向出水端方向螺距逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋细分子化技术的高氧水制备系统，其特征在于，所述加气孔(24)的轴线与所述加气头(15)、所述切割管(11)的轴线同轴度小于0.1mm。
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