CN114950223A - 一种微纳米气泡的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微纳米气泡的制备方法，包括以下步骤，将气体通入液体中，在液面下，将超声波作用于液面下的气体，得到微纳米气泡。本发明利用超声波在液体中产生的空化效应、水射流、冲击波等特性，使注入水中的气泡在超声波能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势，其次在超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况，可实现高效、绿色、工艺可控的微纳米气泡的制备。本发明所采用的设备简单、操作方便，不仅在水处理领域具有广泛的应用前景，也更加有利于用于其他领域的微纳米气泡的制备。

Description

一种微纳米气泡的制备方法及装置

技术领域

本发明属于微纳米气泡制备技术领域，涉及一种微纳米气泡的制备方法及制备装置，尤其涉及一种利用超声波技术制备微纳米气泡的方法及制备装置。

背景技术

微纳米气泡是指气泡发生时直径在数十微米到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，相比于传统气泡，微纳米气泡具有直径小、比表面积大、上升速度慢、停留时间长、吸附能力强等常规气泡所不具备的物理与化学特性，已广泛在水环境治理和污水处理等领域中应用。目前在水处理应用中常采用电解法、鼓风曝气法、机械曝气法、射流曝气法、曝气泵、加压溶气法等产生微纳米气泡。

但是现有微纳米气泡制备方法仍然存在一些的难点与不足：

(1)电解法：电解法产生微气泡是向水中通入5～10V的直流电，从而产生微小气泡(直径多在18～90μm之间，阴极产生H₂，阳极产生O₂)。电解法是最近几年水处理领域出现的新方法，具有适应废水范围广，设备简单、管理方便、能部分提高水中溶解氧等优点。但能耗高，电极板易结垢。

(2)鼓风曝气：鼓风曝气又称压缩空气曝气，其原理为利用鼓风机将空气通过输气管道输送到设在池底的曝气装置中，以气泡形式弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。曝气装置按其应用工艺不同，主要包括膜片式微孔曝气器和旋混曝气器等。鼓风曝气的特点是：结构简单、便于排布施工，供应空气的伸缩性较大，曝气效果也较好，适用于大中型污水厂。缺点是：曝气过程中需产生足够大的压力以提高气体与液体之间分子质量的传递效率，所消耗的气水比例高，能耗较高。并且鼓风曝气发生出来的微气泡存在尺寸大，数量少，滞留时间短，气液接触面较小等缺点。

(3)机械曝气：也称为表面曝气，机械曝气器大多以装在曝气池水面的叶轮快速转动，进行表层曝气。按转轴方向不同，可分为立式和卧式两类。常用的立式表面曝气机有平板叶轮、倒伞型叶轮和泵型叶轮等，卧式表面曝气机有转刷曝气机和转盘曝气机等。机械曝气法的特点是：设施简单、集中，维护管理较为方便，充氧效率较高且在水中溶解氧分层明显，常用于小型的曝气池，如氧化沟等。不足之处：气压损失大能耗较高，易出故障，发生出来的微气泡尺寸大，且受水处理池池深影响较大。

(4)射流曝气法：现有技术射流曝气器，主要有两种：一种为单混合喷嘴射流曝气器，如中国专利CN202124525U、CN2825632、CN101993145A等；另一种为周面设多个混合喷嘴的圆形碟式曝气器，如中国专利CN201908001U、CN2700318、CN201447385U等。射流曝气具有良好的充氧特性，有效的气体分散及较高的传质系数，溶解氧及气泡分布均匀，但也存在很多不足：结构相对复杂，制造成本较高，机械成型材料难以选择，需产生较大的剪应力，对水处理池池型适应性差，水处理量小等。

(5)曝气泵：也叫做气液混合泵、气浮泵。例如由HICHINE海泰美信研发并生产的一种卧式安装的自吸式气液混合泵系列产品。该泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，所以无需采用空气压缩机和大气喷射器；高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，无需搅拌器和混合器。由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率可达80～100％，其中气液比约为1：9(吸气量为8～10％)，可串联使用以增加吸气量。曝气泵的特点是：气液溶解率较高；结构简单、拆装简便、易于维护；使用场地可随时移动等。不足之处：发生微气泡的条件比较苛刻；适用范围有一定局限性，主要针对中小规模的化工类、生物化工类工业污水处理或鱼厂等。

以上这些现有的微纳米气泡制备方法，在使用过程中都不同程度的存在，微纳米气泡尺寸大、数量少、滞留时间短、能耗高、结构复杂、设备占地面积大等问题，最终影响污水处理效率。

因此，如何找到一种更为适宜的微纳米气泡制备方法，解决现在的制备方法中存在的上述缺陷，进一步拓宽微纳米气泡的使用宽度和深度，已成为领域内诸多研究人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种微纳米气泡的制备方法及制备装置，特别是一种利用超声波技术制备微纳米气泡的方法，本发明提供的超声波制备微纳米气泡的方法，具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势，可实现高效、绿色、工艺可控的微纳米气泡的制备路线，具有极大的商业价值和市场前景。

本发明提供了一种微纳米气泡的制备方法，包括以下步骤：

1)将气体通入液体中，在液面下，将超声波作用于液面下的气体，得到微纳米气泡。

优选的，所述超声波的频率为1～60Hz；

所述超声波的振幅为1～200μm；

所述超声波为纵向超声波。

优选的，所述微纳米气泡的直径为0.1～100μm；

所述微纳米气泡在液体中的上升速度为0.1～5mm/min；

所述液面下具体为液面下0.1～5mm；

所述超声波作用于液面下的气体，具体为，使气体通过超声波的辐射面。

优选的，所述液体包括水、化工废水、生化废水、工业污水、生活污水和养殖用水中的一种或多种；

所述气体包括空气、氧气和臭氧中的一种或多种；

所述超声波包括经过变幅后的超声波。

优选的，所述液体包括加压液体；

所述加压的压力为0.01～0.8MPa；

所述液面以上的气相包括带压气相；

所述带压气相的压力为0.1～0.8MPa。

本发明还提供了一种微纳米气泡的制备装置，包括超声波电源；

与所述超声波电源相连接的超声波换能器；

与所述超声波换能器相连接的超声波变幅杆；

与所述超声波变幅杆相连接的声波辐射头。

优选的，所述超声波电源的电信号频率为18～60kHz；

所述超声波电源的电功率为50～6000W；

所述超声波换能器的工作功率为50～6000W；

所述超声波换能器的工作频率为18～60KHz。

优选的，所述超声波变幅杆的振幅为1～50μm；

所述声波辐射头端面的振幅为1～200μm；

所述声波辐射头的端面为平面或弧面；

所述声波辐射头包括纵向振动的声波辐射头；

所述制备装置还包括容器；

所述容器包括超声釜。

优选的，所述声波辐射头设置在容器上；

所述声波辐射头的辐射端面设置在容器内；

所述声波辐射头的辐射端面位于容器内的液相区的液面下；

所述容器上还设置有进气管路；

所述进气管路的出气口位于声波辐射头的辐射端面下方0～10mm处。

优选的，所述容器上还设置有进液装置和出液装置；

所述出液装置在容器上液相口临近声波辐射头设置；

所述容器为带压容器；

所述带压容器的承压值为大于等于1MPa。

本发明提供了一种微纳米气泡的制备方法，包括以下步骤，将气体通入液体中，在液面下，将超声波作用于液面下的气体，得到微纳米气泡。与现有技术相比，本发明针对现有的微纳米气泡生产工艺存在微纳米气泡尺寸大、数量少、滞留时间短、能耗高、结构复杂、设备占地面积大等问题，最终影响污水处理效率的缺陷。本发明创造性的采用了超声波法制备微纳米气泡，利用超声波在液体中产生的空化效应、水射流、冲击波等特性，使注入水中的气泡在超声波能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势，其次在超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况，可实现高效、绿色、工艺可控的微纳米气泡的制备，最终提高水处理经济效益和社会效益。

本发明提供的超声波制备微纳米气泡的方法和装置，具有可制备出高密度且均匀的微纳米气泡，且制备出的微纳米气泡具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势；同时超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况，而且节省气体用量(如臭氧用量)，节省成本，可提高水处理效率。本发明所采用的设备也非常简单、操作方便、绿色环保、工艺可控，该工艺不仅在水处理领域具有广泛的应用前景，也有利于用于其他领域的微纳米气泡的制备。

实验结果表明，本发明提供的方法及装置，通过超声波在液体中产生的空化效应、水射流和冲击波的作用下，可将通入液体中的气体高效快速地制备出高密度且均匀的微纳米气泡，微纳米气泡可长时间停留在液体中，气泡尺寸约为0.2～2μm。所用超声波频率30KHz，单套超声波功率1000W。而且所需设备简单、节能环保、易于实现，具备工业化污水处理的能力。

附图说明

图1为本发明提供的微纳米气泡的制备装置的整体结构示意简图；

图2为本发明实施例1制备的微纳米气泡的激光粒度仪测试数据。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或微纳米气泡制备领域常规的纯度要求。

本发明所有原料，其来源和简称均属于本领域常规来源和简称，在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

本发明提供了一种微纳米气泡的制备方法，包括以下步骤：

1)将气体通入液体中，在液面下，将超声波作用于液面下的气体，得到微纳米气泡。

在本发明中，所述超声波的频率优选为1～60Hz，更优选为10～50Hz，更优选为20～40Hz。

在本发明中，所述超声波的振幅优选为1～200μm，更优选为40～160μm，更优选为80～120μm。

在本发明中，所述超声波优选为纵向超声波。

在本发明中，所述超声波优选包括经过变幅后的超声波。

在本发明中，所述微纳米气泡的直径优选为0.1～100μm，更优选为0.1～50μm，更优选为0.1～40μm，更优选为0.2～30μm，更优选为0.2～10μm。

在本发明中，所述微纳米气泡在液体中的上升速度优选为0.1～5mm/min，更优选为0.5～3mm/min，更优选为1～2mm/min。需要指出的，0.1～5mm/min的上升速度具体为气泡直径为0.5～100μm，D50值约为0.43μm时，微纳米气泡的上升速度。

在本发明中，所述液面下具体优选为液面下0.1～5mm，更优选为0.5～4mm，更优选为1～3mm，更优选为1.5～2mm。

在本发明中，所述超声波作用于液面下的气体，具体优选为，使气体通过超声波的辐射面。

在本发明中，所述气体优选包括空气、氧气和臭氧中的一种或多种，更优选为空气、氧气或臭氧。

在本发明中，所述液体优选包括水、化工废水、生化废水、工业污水、生活污水和养殖用水中的一种或多种，更优选为水、化工废水、生化废水、工业污水、生活污水或养殖用水。

在本发明中，所述液体优选包括加压液体。

在本发明中，所述加压的压力优选为0.01～0.8MPa，更优选为0.05～0.6MPa，更优选为0.1～0.4MPa，更优选为0.2～0.3MPa。

在本发明中，所述液面以上的气相优选包括带压气相。具体的，气相上加压效果更好。

在本发明中，所述带压气相的压力优选为0.1～0.8MPa，更优选为0.2～0.7MPa，更优选为0.3～0.6MPa，更优选为0.4～0.5MPa。

本发明提供了一种微纳米气泡的制备装置，包括超声波电源；

与所述超声波电源相连接的超声波换能器；

与所述超声波换能器相连接的超声波变幅杆；

与所述超声波变幅杆相连接的声波辐射头。

在本发明中，所述超声波电源的电信号频率优选为18～60kHz，更优选为28～50kHz，更优选为38～40kHz。

在本发明中，所述超声波电源的电功率优选为50～6000W，更优选为100～5000W，更优选为500～4000W，更优选为1500～3000W。

在本发明中，所述超声波换能器的工作功率优选为50～6000W，更优选为100～5000W，更优选为500～4000W，更优选为1500～3000W。

在本发明中，所述超声波换能器的工作频率优选为18～60kHz，更优选为28～50kHz，更优选为38～40kHz。

在本发明中，所述超声波变幅杆的振幅优选为1～50μm，更优选为11～40μm，更优选为21～30μm。

在本发明中，所述声波辐射头端面的振幅优选为1～200μm，更优选为50～180μm，更优选为120～160μm。

在本发明中，所述声波辐射头的端面优选为平面或弧面。

在本发明中，所述声波辐射头优选包括纵向振动的声波辐射头。

在本发明中，所述制备装置优选包括容器。

在本发明中，所述容器优选包括超声釜。

在本发明中，所述声波辐射头优选设置在容器上。

在本发明中，所述声波辐射头的辐射端面优选设置在容器内。

在本发明中，所述声波辐射头的辐射端面优选位于容器内的液相区的液面下。

在本发明中，所述容器上优选设置有进气管路。

在本发明中，所述进气管路的出气口优选位于声波辐射头的辐射端面下方0～10mm处，更优选为2～8mm，更优选为4～6mm。

在本发明中，所述容器上优选设置有进液装置和出液装置。

在本发明中，所述出液装置在容器上液相口优选临近声波辐射头设置。

在本发明中，所述容器优选为带压容器。

在本发明中，所述带压容器的承压值优选为大于等于1MPa，更优选为大于等于1.2MPa，更优选为大于等于1.4MPa。

本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的保证微纳米气泡的特性，提高制备的效率，上述微纳米气泡的制备装置具体可以为以下装置：

参见图1，图1为本发明提供的微纳米气泡的制备装置的整体结构示意简图。

其中，1、超声波电源；2、超声波换能器；3、变幅杆；4、声波辐射头；5、超声釜；6、进水泵；7、进气口；8、安全阀；9、压力表；10、出水阀；11、微纳米气泡；12、进水口；13、出水口。

在本发明中，具体的，超声波电源是将50Hz工频交流电转变为超声频振荡电信号，为执行机构提供超声能量，可以调节控制输出电流、功率等。

在本发明中，具体的，超声波换能器将超声波电源的超声频振荡电信号转换成机械振动(即超声波)再传递出去。

在本发明中，具体的，超声波变幅杆的作用是把机械振动的质点位移或速度放大，形状为变截面长圆柱形，轴向端面中心有用于联接的螺纹孔。

在本发明中，具体的，声波辐射头的作用是将变幅杆传递来的超声波经辐射面传递到液体介质中，其形状和数量不固定，可以为1个或多个圆柱形、圆台形等。与变幅杆连接端面中心有连接用螺纹孔。具体的，所述超声波为纵向超声波，在超声波端面效果更好。

在本发明中，具体的，超声釜可以为圆形槽、方形槽等不固定。超声釜侧壁底端设有进水法兰，侧壁上端设有出水口，超声釜上盖可以与超声波辐射头或变幅杆通过法兰密闭连接，其数量可为1组超声辐射端或多组连接，并且与安全阀和压力表紧密连接。超声釜可形成整体密闭状态，承受一定压力，为0～2MPa。

在本发明中，具体的，进水泵，可为离心泵、转子泵。螺杆泵、隔膜泵等均可。

在本发明中，具体的，进气口，进气口通过管路须伸入到超声釜内部，进气口可通入空气、氧气、臭氧等，气体种类不设限。

在本发明中，具体的，安全阀，属于自动阀门，在系统中起安全保护作用。当超声釜内压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体或液体排除。

在本发明中，具体的，压力表，实时显示超声釜内部压力值。

在本发明中，具体的，出水阀，控制带有微纳米气泡的液体流出速度，并保持超声釜内一定压力。形式可为针阀、球阀、蝶阀。

本发明将超声波电源与超声波换能器通过高频线缆连接，超声波电源将高频振荡电信号传递给超声波换能器，并转化为机械振动；变幅杆前后两端面通过双头螺柱分别与超声波换能器、声波辐射头连接，将超声波换能器产生的超声波进行放大处理，并传递给声波辐射头。声波辐射头可做单纯的纵向振动、单纯的径向振动或同时纵向和径向振动。利用超声波辐射头的端面在液体中产生的空化效应、水射流、冲击波等特性，使注入水中的气泡在超声波能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势，其次在超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况。

在具体的应用中，液体由超声釜下端通过进水泵注入，同时调节出水口阀门的闭合大小，以保证超声釜内具有一定压力。进气口通入的气体也需具有一定压力，保证气体顺利进入超声釜内。同时，安全阀，设定安全压力，起到保护作用。

具体的，超声波电源，是把电能转换成与超声波换能器相匹配的超声频交流电信号部件，电信号频率为18～60kHz，功率为50～6000W，将超声波电能有效地传递给超声波换能器，实现了换能器的驱动。

具体的，超声波换能器，将输入的电功率转换成机械振动，并将纵波传递给超声波变幅杆，其中工作功率为50～6000W，工作频率为18～60KHz。

具体的，超声波变幅杆，把换能器传递来的机械振动的位移或速度放大，传递给声波辐射头，实际工作振幅为1～50μm。

具体的，声波辐射头是实现微纳米气泡制备的主要特征元件，通过将声场仿真与有限元仿真相结合，研究超声模态特性对超声釜内部空间超声能量分布的影响，来确定声波辐射端的形状、振动形式、数量、超声釜内部压力大小、声波辐射端的安装位置、液位高低等关键数据。优选的声波辐射端为平底，作纵向振动。

具体的，最优的是通过控制进水泵和出水阀门，使超声釜内压力维持在0.1～0.2MPa，且超声釜内液面高度没过优选的纵向振动的声波辐射头端面约5mm以内。

具体的，进气口的管路需要伸入超声釜内部，最佳位置为超声辐射头端面中心处的下方，约10mm。

具体的，安全阀设定值0.5MPa。

具体的，出水阀，优选针阀。

具体的，本发明方法内的液体介质不固定，可以是自然水、工业废水、生活污水等。

在本发明中，提供的微纳米气泡的制备方法和装置，是首先将换能器2、变幅杆3和声波辐射头4通过螺栓依次拧紧，形成声波辐射头组件；然后将声波辐射头组件通过快装法兰的形式与超声釜5连接固定；进气口通过管路伸入到声波辐射头4下端面约5mm处；进气口7与臭氧发生器连接，以提供一定压力的臭氧气体；开启进水泵6，使工业废水从超声釜底部缓慢流入，控制出水阀的闭合大小，控制反应釜内液面高度没过声波辐射头下端面5mm，此时超声釜内部压力约0.1MPa；开启超声波电源1，通入的臭氧在超声波的空化效应、水射流、冲击波等能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，使得臭氧作为微纳米气泡的承载气体更容易产生大量的羟基自由基，通过羟基自由基的强氧化性可以对工业废水中的有机物和难降解的污染物进行处理，可以在短时间内有效地将这些难降解的有机物氧化为无机物。经观察和测试，微纳米气泡可长时间停留在液体中，气泡尺寸约为0.2～2μm。所用超声波频率30KHz，单套超声波功率1000W。

本发明上述步骤提供了一种利用超声波技术制备微纳米气泡的方法及制备装置。本发明采用超声波法制备微纳米气泡，利用超声波在液体中产生的空化效应、水射流、冲击波等特性，使注入水中的气泡在超声波能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势，其次在超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况，可实现高效、绿色、工艺可控的微纳米气泡的制备，最终提高水处理经济效益和社会效益。

本发明提供的超声波制备微纳米气泡的方法和装置，具有可制备出高密度且均匀的微纳米气泡，且制备出的微纳米气泡具有增加水溶液中自由基含量、增加微纳米气泡在水溶液中运动速率、微纳米气泡在污水里停留时间长等优势；同时超声波的作用下能够有效减少微纳米气泡之间相互聚合的情况，而且节省气体用量(如臭氧用量)，节省成本，可提高水处理效率。本发明所采用的设备也非常简单、操作方便、绿色环保、工艺可控，该工艺不仅在水处理领域具有广泛的应用前景，也有利于用于其他领域的微纳米气泡的制备。

实验结果表明，本发明提供的方法及装置，通过超声波在液体中产生的空化效应、水射流和冲击波的作用下，可将通入液体中的气体高效快速地制备出高密度且均匀的微纳米气泡，微纳米气泡可长时间停留在液体中，气泡尺寸约为0.2～2μm。所用超声波频率30KHz，单套超声波功率1000W。而且所需设备简单、节能环保、易于实现，具备工业化污水处理的能力。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种微纳米气泡的制备方法及制备装置进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

采用本发明图1中的装置进行微纳米气泡的制备。

首先将换能器2、变幅杆3和声波辐射头4通过螺栓依次拧紧，形成声波辐射头组件；然后将声波辐射头组件通过快装法兰的形式与超声釜5连接固定；进气口通过管路伸入到声波辐射头4下端面约5mm处；进气口7与臭氧发生器连接，以提供一定压力的臭氧气体；开启进水泵6，使工业废水从超声釜底部缓慢流入，控制出水阀的闭合大小，控制反应釜内液面高度没过声波辐射头下端面5mm，此时超声釜内部压力约0.1MPa；开启超声波电源1，通入的臭氧在超声波的空化效应、水射流、冲击波等能量的作用下瞬间冲击、破碎、细化为高密度且均匀的微纳米气泡，使得臭氧作为微纳米气泡的承载气体更容易产生大量的羟基自由基，通过羟基自由基的强氧化性可以对工业废水中的有机物和难降解的污染物进行处理，可以在短时间内有效地将这些难降解的有机物氧化为无机物。

经观察微纳米气泡可长时间停留在液体中，激光粒度仪测试气泡尺寸为0.5～100μm，D50值为4.248μm。所用超声波频率30KHz，单套超声波功率1000W。

参见图2，图2为本发明实施例1制备的微纳米气泡的激光粒度仪测试数据。

以上对本发明提供的一种利用超声波技术制备微纳米气泡的方法及制备装置进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种微纳米气泡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将气体通入液体中，在液面下，将超声波作用于液面下的气体，得到微纳米气泡。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声波的频率为1～60Hz；

所述超声波的振幅为1～200μm；

所述超声波为纵向超声波。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微纳米气泡的直径为0.1～100μm；

所述微纳米气泡在液体中的上升速度为0.1～5mm/min；

所述液面下具体为液面下0.1～5mm；

所述超声波作用于液面下的气体，具体为，使气体通过超声波的辐射面。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液体包括水、化工废水、生化废水、工业污水、生活污水和养殖用水中的一种或多种；

所述气体包括空气、氧气和臭氧中的一种或多种；

所述超声波包括经过变幅后的超声波。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液体包括加压液体；

所述加压的压力为0.01～0.8MPa；

所述液面以上的气相包括带压气相；

所述带压气相的压力为0.1～0.8MPa。

6.一种微纳米气泡的制备装置，其特征在于，包括超声波电源；

与所述超声波电源相连接的超声波换能器；

与所述超声波换能器相连接的超声波变幅杆；

与所述超声波变幅杆相连接的声波辐射头。

7.根据权利要求6所述的制备装置，其特征在于，所述超声波电源的电信号频率为18～60kHz；

所述超声波电源的电功率为50～6000W；

所述超声波换能器的工作功率为50～6000W；

所述超声波换能器的工作频率为18～60KHz。

8.根据权利要求6所述的制备装置，其特征在于，所述超声波变幅杆的振幅为1～50μm；

所述声波辐射头端面的振幅为1～200μm；

所述声波辐射头的端面为平面或弧面；

所述声波辐射头包括纵向振动的声波辐射头；

所述制备装置还包括容器；

所述容器包括超声釜。

9.根据权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述声波辐射头设置在容器上；

所述声波辐射头的辐射端面设置在容器内；

所述声波辐射头的辐射端面位于容器内的液相区的液面下；

所述容器上还设置有进气管路；

所述进气管路的出气口位于声波辐射头的辐射端面下方0～10mm处。

10.根据权利要求8所述的制备装置，其特征在于，所述容器上还设置有进液装置和出液装置；

所述出液装置在容器上液相口临近声波辐射头设置；

所述容器为带压容器；

所述带压容器的承压值为大于等于1MPa。

Images