CN114853104A - 环隙转动式高纯水脱氧装置 - Google Patents

环隙转动式高纯水脱氧装置 Download PDF

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CN114853104A CN202210585401.2A CN202210585401A CN114853104A CN 114853104 A CN114853104 A CN 114853104A CN 202210585401 A CN202210585401 A CN 202210585401A CN 114853104 A CN114853104 A CN 114853104A
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骆广生
王玉滨
邓建
段五华
杜晨灿
闫自飞
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Tsinghua University
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Abstract

本发明公开了一种环隙转动式高纯水脱氧装置。环隙转动式高纯水脱氧装置包括外筒以及转筒，所述外筒具有脱氧腔以及与所述脱氧腔相通的微通孔进气口、出气口、进料口和出料口，所述微通孔的直径为0.01‑0.2cm，所述转筒位于所述脱氧腔内且能够相对于所述脱氧腔转动，所述转筒的外壁与所述外筒的内壁之间形成环隙式通道。环隙转动式高纯水脱氧装置能够提高气液分散接触，提高脱氧速率，减少解吸气用量，突破气液单级传质平衡限制，实现多级脱氧，达到深度脱氧的效果。具体地，本发明的环隙转动式高纯水脱氧装置通过微通孔方式实现高效气液微分散，并通过转筒的转动引入旋转场强化气液间表面更新速率，提高脱氧速率。

Description

环隙转动式高纯水脱氧装置
技术领域
本发明涉及化工、化学、生物、材料技术领域，特别是涉及一种环隙转动式高纯水脱氧装置。
背景技术
目前大部分的工艺生产中，例如半导体制造和生物医药生产过程中，对高纯水的标准要求严格。以半导体制造为例，水中溶解氧的存在会导致在冲洗过程中晶圆片表面氧化形成氧化层，因此，半导体制造生产过程中，要求水中溶解氧的浓度小于10ppb。传统的脱氧方法包括：化学法脱氧、真空水脱氧、膜脱氧以及解吸水脱氧等。其中，化学法脱氧效率高，可实现深度脱氧，与此同时也会由于化学试剂的引入产生二次污染，无法满足高纯水要求；真空水脱氧技术存在设备体积庞大、无法突破单级传质平衡限制实现深度脱氧和设备投资费用高等问题；膜脱氧技术能够实现深度脱氧，但膜设备容易被污染，脱氧效低，工业化集成应用困难；解吸水脱氧技术能够在常温常压下对水脱氧，该技术具有运行成本低、节约能源的优点，但为了实现高效脱氧，需要大量的解吸气，导致设备体积庞大，无法实现深度脱氧。
发明内容
基于此，有必要针对传统的脱氧方法中存在的引入化学试剂产生二次污染、设备体积庞大无法突破单级传质平衡限制、脱氧效低工业化集成应用困难、设备体积庞大无法实现深度脱氧的问题，提供一种环隙转动式高纯水脱氧装置。本发明的环隙转动式高纯水脱氧装置能够实现高效气液微分散，引入旋转场强化气液间表面更新速率，提高脱氧速率，采取气液逆流接触方式，突破气液单级传质平衡限制，实现深度脱氧。
一种环隙转动式高纯水脱氧装置，包括外筒、以及转筒，所述外筒具有脱氧腔以及与所述脱氧腔相通的微通孔进气口、出气口、进料口和出料口，所述微通孔的直径为0.01-0.2cm，所述转筒位于所述脱氧腔内且能够相对于所述脱氧腔转动，所述转筒的外壁与所述外筒的内壁之间形成环隙式通道。
在其中一些实施例中，所述微通孔的数量为多个。
在其中一些实施例中，多个所述微通孔在所述外筒的外壁上呈矩阵分布。
在其中一些实施例中，多个所述微通孔在所述外筒的外壁上呈环形矩阵分布。
在其中一些实施例中，所述环隙转动式高纯水脱氧装置还包括驱动装置，所述驱动装置安装于所述外筒且所述驱动装置的驱动轴连接所述转筒，所述驱动装置用于驱动所述转筒转动。
在其中一些实施例中，所述外筒的高度为5-220cm；
和/或，所述外筒的直径为1.1-24cm；
和/或，所述外筒的外壁与所述转筒的外壁之间的环隙式通道的环隙间距为0.05-2cm。
在其中一些实施例中，所述转筒的高度为2-200cm；
和/或，所述转筒的直径为1-20cm；
和/或，控制所述转筒的旋转速度为100-5000rpm。
在其中一些实施例中，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部；
和/或，所述出气口位于所述外筒的顶部；
和/或，所述进料口位于所述外筒的上部；
和/或，所述出料口位于所述外筒的底部。
在其中一些实施例中，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部，所述出气口位于所述外筒的顶部，所述进料口位于所述外筒的上部，所述出料口位于所述外筒的底部；
或者，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部，所述出气口位于所述外筒的顶部，所述进料口位于所述外筒的底部，所述出料口位于所述外筒的上部。
在其中一些实施例中，所述出气口为圆形且其直径为0.2-4cm；
和/或，所述进料口为圆形且其直径为0.1-3cm；
和/或，所述出料口为圆形且其直径为0.2-4cm。
在其中一些实施例中，所述环隙转动式高纯水脱氧装置还包括气体收集装置，所述气体收集装置连通于出气口以用于收集流出的气体；
和/或，所述环隙转动式高纯水脱氧装置还包括储气瓶，所述储气瓶连通于微通孔进气口以用于向脱氧腔内通气。
在其中一些实施例中，所述环隙转动式高纯水脱氧装置还包括水相储槽，所述水相储槽连通于进料口以用于向脱氧腔内注水；
和/或，所述环隙转动式高纯水脱氧装置还包括水相收集槽，所述水相收集槽连通于出料口以用于收集流出的液体。
在其中一些实施例中，所述微通孔的轴向与所述外筒的轴向之间形成的夹角角度为60°-90°。
上述环隙转动式高纯水脱氧装置能够提高气液分散接触，提高脱氧速率，减少解吸气用量，突破气液单级传质平衡限制，实现多级脱氧，达到深度脱氧的效果。具体地，本发明的环隙转动式高纯水脱氧装置通过微通孔方式实现高效气液微分散，并通过转筒的转动引入旋转场强化气液间表面更新速率，提高脱氧速率。
上述环隙转动式高纯水脱氧装置通过设置环形矩阵，并利用微分散技术实现了气-液相快速高效混合，环隙式通道引入旋转场有利于显著提高气-液界面更新速率、湍动程度以及气-液接触传质时间，气-液两相逆流接触可突破单级传质平衡限制，转筒、转轴同固定外筒间形成非等径间隙有助于气液相分离，实现连续化脱氧和气液分离。
上述环隙转动式高纯水脱氧装置通过设置微通孔进气口位于所述外筒的下部、所述进料口位于所述外筒的上部，实现气、液逆流接触方式，突破气液单级传质平衡限制，实现深度脱氧，提高脱氧速率。
上述环隙转动式高纯水脱氧装置通过设置驱动装置驱动所述转筒转动，并控制所述转筒的旋转速度为100-5000rpm，实现了连续化脱氧和气液分离。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
图1为本发明一实施例所述的环隙转动式高纯水脱氧装置示意图；
图2为本发明一实施例所述的环隙转动式高纯水脱氧装置示意图；
图3为本发明一实施例所述的环隙转动式高纯水脱氧装置示意图。
附图标记说明
10、环隙转动式高纯水脱氧装置；100、外筒；101、微通孔进气口；102、出气口；103、进料口；104、出料口；200、转筒；300、环隙式通道；400、驱动装置；500、气体收集装置；600、水相储槽；700、储气瓶；800、水相收集槽。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请实施例提供一种环隙转动式高纯水脱氧装置10，以解决传统的脱氧方法中存在的引入化学试剂产生二次污染、设备体积庞大无法突破单级传质平衡限制、脱氧效低工业化集成应用困难、设备体积庞大无法实现深度脱氧的问题。以下将结合附图对进行说明。
本申请实施例提供的环隙转动式高纯水脱氧装置10，示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的环隙转动式高纯水脱氧装置10的结构示意图。本申请的环隙转动式高纯水脱氧装置10能够具有脱氧效率高、处理量大和脱氧-分离时间短，装置运行可靠和脱氧性能稳定的优点，可适用于半导体制造、生物医药等所需高纯水深度脱氧的连续化操作。
为了更清楚的说明环隙转动式高纯水脱氧装置10的结构，以下将结合附图对环隙转动式高纯水脱氧装置10进行介绍。
示例性的，请参阅图1所示，图1为本申请实施例提供的环隙转动式高纯水脱氧装置10的结构示意图。一种环隙转动式高纯水脱氧装置10，包括外筒100以及转筒200。
外筒100具有脱氧腔以及与脱氧腔相通的微通孔进气口101、出气口102、进料口103和出料口104。微通孔的直径为0.01-0.2cm。微通孔进气口101能够与储气瓶700连接以用于向脱氧腔内供气。转筒200位于脱氧腔内且能够相对于脱氧腔转动。转筒200的外壁与外筒100的内壁之间形成环隙式通道300。
在其中一些实施例中，微通孔的数量为多个。
在其中一些实施例中，多个微通孔在外筒100的外壁上呈矩阵分布。上述的环隙转动式高纯水脱氧装置10，采用矩阵微通孔作为微通孔进气口101，有利于快速形成微气泡群，显著强化高气液相比的气液分散效果，提高气液间接触传质面积，为实现高效深度脱氧奠定基础。
在其中一些实施例中，多个微通孔在外筒100的外壁上环形矩阵分布。上述环隙转动式高纯水脱氧装置10通过设置环形矩阵，并利用微分散技术实现了气-液相快速高效混合，环隙式通道300引入旋转场有利于显著提高气-液界面更新速率、湍动程度以及气-液接触传质时间，气-液两相逆流接触可突破单级传质平衡限制，转筒200、转轴同固定外筒100间形成非等径间隙有助于气液相分离，实现连续化脱氧和气液分离。
在其中一些实施例中，环隙转动式高纯水脱氧装置10还包括驱动装置400。驱动装置400安装于外筒100且驱动装置400的驱动轴连接转筒200。驱动装置400用于驱动转筒200转动。
在其中一些实施例中，驱动装置400可以是驱动电机。
在其中一些实施例中，外筒100的高度为5-220cm。优选地，外筒100的高度为10-100cm。例如，在其中一个具体示例中，外筒100的高度为5cm。在另一个具体示例中，外筒100的高度为220cm。不难理解，在其他具体示例中，外筒100的高度还可以为8cm、10cm、20cm、50cm、60cm、80cm、100cm、120cm、150cm、180cm、200cm、210cm或者其他数值。
在其中一些实施例中，外筒100的直径为1.1-24cm。例如，在其中一个具体示例中，外筒100的直径为1.1cm。在另一个具体示例中，外筒100的直径为24cm。不难理解，在其他具体示例中，外筒100的直径还可以为2cm、5cm、8cm、10cm、12cm、15cm、18cm、20cm、21cm、23cm或者其他数值。
在其中一些实施例中，外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙式通道300的环隙间距为0.05-2cm。上述外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为0.05-2cm时，能够保证高气液相比的气液分散效果，并且处理效率高，使得气液分散、脱氧效果与处理效率之间达到平衡。具体地，当上述外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距小于0.05cm时，则外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙式通道300的流量大大减小，脱氧处理效率大大降低，单位时间内液体流量难以满足实际需要。当上述外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距大于2cm时，则脱氧效果差，难以在环隙式通道300内达到高气液相比的气液分散效果。
在其中一些实施例中，转筒200的高度为2-200cm。优选地，外筒100的高度为10-100cm。例如，在其中一个具体示例中，转筒200的高度为2cm。在另一个具体示例中，转筒200的高度为200cm。不难理解，在其他具体示例中，转筒200的高度还可以为8cm、10cm、20cm、50cm、60cm、80cm、100cm、120cm、150cm、180cm、190cm或者其他数值。
在其中一些实施例中，转筒200的直径为1-20cm。例如，在其中一个具体示例中，转筒200的直径为1cm。在另一个具体示例中，转筒200的直径为20cm。不难理解，在其他具体示例中，转筒200的直径还可以为2cm、5cm、8cm、10cm、12cm、15cm、18cm或者其他数值。
在其中一些实施例中，控制转筒200的旋转速度为100-5000rpm。上述环隙转动式高纯水脱氧装置10通过设置驱动装置400驱动转筒200转动，并控制转筒200的旋转速度为100-5000rpm，实现了连续化脱氧和气液分离。
在其中一些实施例中，微通孔进气口101位于外筒100的下部。上述的下部指的是外筒100的外壁的下部位置。
在其中一些实施例中，出气口102位于外筒100的顶部。
在其中一些实施例中，进料口103位于外筒100的上部。上述的上部指的是外筒100的外壁的上部位置。
在其中一些实施例中，出料口104位于外筒100的底部。
例如，在一个具体示例中，参见图2所示，微通孔进气口101位于外筒100的下部，出气口102位于外筒100的顶部，进料口103位于外筒100的底部，出料口104位于外筒100的上部。此时，环隙转动式高纯水脱氧装置10通过设置微通孔进气口101位于外筒100的下部、进料口103位于外筒100的底部，实现气、液顺流并流接触方式。
又例如，在一个具体示例中，参见图1所示，微通孔进气口101位于外筒100的下部，出气口102位于外筒100的顶部，进料口103位于外筒100的上部，出料口104位于外筒100的底部。此时，环隙转动式高纯水脱氧装置10通过设置微通孔进气口101位于外筒100的下部、进料口103位于外筒100的上部，实现气、液逆流接触方式，突破气液单级传质平衡限制，实现深度脱氧，提高脱氧速率。气、液逆流接触方式可实现高纯水中溶解氧降低至ppb级，满足半导体等行业对高纯水溶氧量标准需求。
在其中一些实施例中，出气口102为圆形且其直径为0.2-4cm。
在其中一些实施例中，进料口103为圆形且其直径为0.1-3cm。
在其中一些实施例中，出料口104为圆形且其直径为0.2-4cm。
在其中一些实施例中，环隙转动式高纯水脱氧装置10的外筒100以及转筒200的制备材质可以是有机玻璃、聚碳酸酯、石英玻璃、不锈钢或者镍铬合金。
在其中一些实施例中，微通孔的轴向与外筒100的轴向之间形成夹角角度为60°-90°，也即，微通孔的延伸方向可以是由下斜向上延伸，或者微通孔的延伸方向可以是由上斜向下延伸，优选地，微通孔的延伸方向垂直于外筒100的轴向(此时微通孔的轴向与外筒100的轴向之间形成夹角角度为90°)。
在其中一些实施例中，参见图3所示，环隙转动式高纯水脱氧装置10还包括气体收集装置500。气体收集装置500连通于出气口102以用于收集流出的气体。气体收集装置500可以是气体收集瓶。
在其中一些实施例中，参见图3所示，环隙转动式高纯水脱氧装置10还包括水相储槽600。水相储槽600连通于进料口103以用于向脱氧腔内注水。
在其中一些实施例中，参见图3所示，环隙转动式高纯水脱氧装置10还包括储气瓶700。储气瓶700连通于微通孔进气口101以用于向脱氧腔内通气。
在其中一些实施例中，参见图3所示，环隙转动式高纯水脱氧装置10还包括水相收集槽800。水相收集槽800连通于出料口104以用于收集流出的液体。
实施例1
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
请参阅图1所示，本实施例的环隙转动式高纯水脱氧装置10，包括外筒100、转筒200以及驱动装置400。环隙转动式高纯水脱氧装置10的外筒100、转筒200的制备材质为有机玻璃。
外筒100的高度为5cm。外筒100的直径为1.4cm。外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为0.1cm。转筒200的高度为2cm。转筒200的直径为1.2cm。控制转筒200的旋转速度为100-5000rpm。
外筒100具有脱氧腔以及与脱氧腔相通的微通孔进气口101、出气口102、进料口103和出料口104。微通孔进气口101位于外筒100的下部侧面，出气口102位于外筒100的顶部，进料口103位于外筒100的上部侧面，出料口104位于外筒100的底部。出气口102为圆形且其直径为0.25m。进料口103为圆形且其直径为0.15cm。出料口104为圆形且其直径为0.25cm。
微通孔的轴向垂直于与外筒100的轴向。微通孔的数量为30个，微通孔呈2层的环形矩阵分布。微通孔的直径为0.05cm。转筒200位于脱氧腔内且能够相对于脱氧腔转动。转筒200的外壁与外筒100的内壁之间形成环隙式通道300。驱动装置400安装于外筒100且驱动装置400的驱动轴连接转筒200。驱动装置400用于驱动转筒200转动。
实施例2
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
请参阅图1所示，本实施例的环隙转动式高纯水脱氧装置10，包括外筒100、转筒200以及驱动装置400。环隙转动式高纯水脱氧装置10的外筒100、转筒200的制备材质为聚碳酸酯。
外筒100的高度为120cm。外筒100的直径为12cm。外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为1cm。转筒200的高度为100cm。转筒200的直径为10cm。控制转筒200的旋转速度为100-5000rpm。
外筒100具有脱氧腔以及与脱氧腔相通的微通孔进气口101、出气口102、进料口103和出料口104。微通孔进气口101的数量为多个。微通孔进气口101位于外筒100的下部侧面，出气口102位于外筒100的顶部，进料口103位于外筒100的上部侧面，出料口104位于外筒100的底部。出气口102为圆形且其直径为3cm。进料口103为圆形且其直径为2cm。出料口104为圆形且其直径为3cm。
微通孔的轴向垂直于与外筒100的轴向。微通孔的数量为50个，微通孔呈3层的环形矩阵分布。微通孔的直径为0.1cm。转筒200位于脱氧腔内且能够相对于脱氧腔转动。转筒200的外壁与外筒100的内壁之间形成环隙式通道300。驱动装置400安装于外筒100且驱动装置400的驱动轴连接转筒200。驱动装置400用于驱动转筒200转动。
实施例3
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
请参阅图3所示，本实施例采用实施例1中的环隙转动式高纯水脱氧装置10，选取氮气作为解吸气体，其中水中溶氧量的初始浓度为9.5mg/L。
操作步骤如下：启动驱动装置400，通过驱动装置400的转轴带动转筒200旋转，溶氧量为9.5mg/L的水的体积流速为25mL/min，氮气的流速为75mL/min，分别经过进料口103和微通孔进气口101进入外筒100和转筒200之间的环隙式通道300内，气液两相逆流接触流动，并分别从出料口104和出气口102流出进入水相收集槽800和气体收集装置500，转筒200转速为5000rpm，待装置稳定运行20分钟之后，取出料口104处的脱氧水进行分析，利用溶氧仪对脱氧水中的氧气含量进行测定，最终得到脱氧水中的溶氧量为9.50ppb，水中溶氧量达到了半导体制造中用水标准。
实施例4
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
请参阅图3所示，本实施例采用实施例2中的环隙转动式高纯水脱氧装置10，选取氮气作为解吸气体，其中水中溶氧量的初始浓度为9.5mg/L。
操作步骤如下：启动驱动装置400，通过驱动装置400的转轴带动转筒200旋转，溶氧量为9.5mg/L的水的体积流速为1.5m3/h，氮气的流速为6m3/h，分别经过进料口103和微通孔进气口101进入外筒100和转筒200之间的环隙式通道300内，气液两相逆流接触流动，并分别从出料口104和出气口102流出进入水相收集槽800和气体收集装置500，转筒200转速为4000rpm，待装置稳定运行20分钟之后，取出料口104处的脱氧水进行分析，利用溶氧仪对脱氧水中的氧气含量进行测定，最终得到脱氧水中的溶氧量为9.2ppb，水中溶氧量达到了半导体制造中用水标准。
综上所述，上述环隙转动式高纯水脱氧装置10能够提高气液分散接触，提高脱氧速率，减少解吸气用量，突破气液单级传质平衡限制，实现多级脱氧，达到深度脱氧的效果。具体地，本发明的环隙转动式高纯水脱氧装置10通过微通孔方式实现高效气液微分散，并通过转筒200的转动引入旋转场强化气液间表面更新速率，提高脱氧速率。
对比例1
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
本实施例的环隙转动式高纯水脱氧装置10与实施例2基本相同，区别在于：外筒100的高度为120cm。外筒100的直径为16cm。外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为3cm。转筒200的高度为100cm。转筒200的直径为10cm。
采用对比例1中的环隙转动式高纯水脱氧装置10，选取氮气作为解吸气体，其中水中溶氧量的初始浓度为9.5mg/L。操作步骤如下：操作步骤如下：启动驱动装置400，通过驱动装置400的转轴带动转筒200旋转，溶氧量为9.5mg/L的水的体积流速为1.5m3/h，氮气的流速为6m3/h，分别经过进料口103和微通孔进气口101进入外筒100和转筒200之间的环隙式通道300内，气液两相逆流接触流动，并分别从出料口104和出气口102流出进入水相收集槽800和气体收集装置500，转筒200转速为4000rpm，待装置稳定运行20分钟之后，取出料口104处的脱氧水进行分析，利用溶氧仪对脱氧水中的氧气含量进行测定，最终得到脱氧水中的溶氧量为1500ppb，水中溶氧量达不到半导体制造中用水标准。
对比例2
本实施例提供了一种环隙转动式高纯水脱氧装置10。
本实施例的环隙转动式高纯水脱氧装置10与实施例2基本相同，区别在于：外筒100的高度为120cm。外筒100的直径为20cm。外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为5cm。转筒200的高度为100cm。转筒200的直径为10cm。
采用对比例1中的环隙转动式高纯水脱氧装置10，选取氮气作为解吸气体，其中水中溶氧量的初始浓度为9.5mg/L。操作步骤如下：操作步骤如下：启动驱动装置400，通过驱动装置400的转轴带动转筒200旋转，溶氧量为9.5mg/L的水的体积流速为1.5m3/h，氮气的流速为6m3/h，分别经过进料口103和微通孔进气口101进入外筒100和转筒200之间的环隙式通道300内，气液两相逆流接触流动，并分别从出料口104和出气口102流出进入水相收集槽800和气体收集装置500，转筒200转速为4000rpm，待装置稳定运行20分钟之后，取出料口104处的脱氧水进行分析，利用溶氧仪对脱氧水中的氧气含量进行测定，最终得到脱氧水中的溶氧量为2500ppb，水中溶氧量达不到半导体制造中用水标准。
通过上述对比例1与对比例2可知，本发明中外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为0.05-2cm时，能够保证高气液相比的气液分散效果，并且处理效率高，使得气液分散、脱氧效果与处理效率之间达到平衡。而外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为0.05-2cm的范围时，例如外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为3cm时，最终得到脱氧水中的溶氧量为1500ppb，外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距为5cm时，最终得到脱氧水中的溶氧量为2500ppb。可见，外筒100的外壁与转筒200的外壁之间的环隙间距超过2cm时，得到脱氧水中的溶氧量出现显著的增高。
上述环隙转动式高纯水脱氧装置10能够提高气液分散接触，提高脱氧速率，减少解吸气用量，突破气液单级传质平衡限制，实现多级脱氧，达到深度脱氧的效果，本发明的环隙转动式高纯水脱氧装置10通过微通孔方式实现高效气液微分散，并通过转筒200的转动引入旋转场强化气液间表面更新速率，提高脱氧速率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，包括外筒以及转筒，所述外筒具有脱氧腔以及与所述脱氧腔相通的微通孔进气口、出气口、进料口和出料口，所述微通孔的直径为0.01-0.2cm，所述转筒位于所述脱氧腔内且能够相对于所述脱氧腔转动，所述转筒的外壁与所述外筒的内壁之间形成环隙式通道。
2.根据权利要求1所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述微通孔的数量为多个。
3.根据权利要求2所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，多个所述微通孔在所述外筒的外壁上呈矩阵分布。
4.根据权利要求3所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，多个所述微通孔环绕所述外筒的外壁呈环形矩阵分布。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述外筒的高度为5-220cm；
和/或，所述外筒的直径为1.1-24cm；
和/或，所述外筒的外壁与所述转筒的外壁之间的环隙式通道的环隙间距为0.05-2cm。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述转筒的高度为2-200cm；
和/或，所述转筒的直径为1-20cm；
和/或，控制所述转筒的旋转速度为100-5000rpm。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部；
和/或，所述出气口位于所述外筒的顶部；
和/或，所述进料口位于所述外筒的上部；
和/或，所述出料口位于所述外筒的底部。
8.根据权利要求7所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部，所述出气口位于所述外筒的顶部，所述进料口位于所述外筒的上部，所述出料口位于所述外筒的底部；
或者，所述微通孔进气口位于所述外筒的下部，所述出气口位于所述外筒的顶部，所述进料口位于所述外筒的底部，所述出料口位于所述外筒的上部。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述出气口为圆形且其直径为0.2-4cm；
和/或，所述进料口为圆形且其直径为0.1-3cm；
和/或，所述出料口为圆形且其直径为0.2-4cm。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的环隙转动式高纯水脱氧装置，其特征在于，所述微通孔的轴向与所述外筒的轴向之间形成的夹角角度为60°-90°。。
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