CN115300943A - 释放液体中纳米氢气泡装置及检测液体中释放氢气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种释放液体中纳米氢气泡装置及检测液体中释放氢气的方法，属于气体与液体分离和混合技术领域。该装置包括超声波仪、用于密封盛放含有纳米氢气泡液体的盛液容器、抽真空用具和集气容器，抽真空用具分别与盛液容器和集气容器之间可彼此连通；该方法是用抽真空用具抽取盛液容器内的气体输送到集气容器并使盛液容器内形成负压，用超声波仪装入形成负压的盛液容器并对盛液容器内含有纳米氢气泡的液体进行超声波振动。利用该装置和方法可以释放液体中纳米氢气泡并对释放后含氢气的气体进行检测，从而得到释放的氢气量。

Description

释放液体中纳米氢气泡装置及检测液体中释放氢气的方法

技术领域

本发明涉及一种对液体中纳米氢气泡进行释放的装置以及利用该装置检测液体中氢气的方法，属于气体与液体分离和混合技术领域。

背景技术

目前喝氢液（氢水等）已经成为人们生活保健的一种方式，但氢气极难溶于水等液体。采用现有的技术在液体中溶解的氢气气泡大多大于微米级，常温常压下在液体中的溶解度仅仅有1.6ppm，并且极不稳定，过一会就跑光了，常规条件下无法保存。目前市面上的检测液体中溶解氢气的仪器和试剂有：富氢笔和氢气滴定试剂；检测液体中释放出氢气的仪器是气相色谱仪。这两种检测都可以检测出液体中是否含有氢气及含有的氢气量。

目前已经有报道在液体中可以形成纳米级氢气泡的技术，如申请公布号CN112777714A的中国专利公开的《高浓度纳米气泡氢水生产设备》。纳米氢气在液体中溶解度可高达几百ppm，稳定性好，常温常压下可长期保存。但正是因为纳米级氢气在液体中形成的气泡具有极好的稳定性，因此难以释放，从而导致以目前的检测方法和仪器无法检测出来，也就无法检测液体中是否含有氢气以及含有多少氢气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：使液体中溶解的纳米级氢气泡能够释放并被检测到。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案一是：一种释放液体中纳米氢气泡装置，包括可控温的超声波仪、可密封的盛液容器 、抽真空用具和集气容器，所述盛液容器用于密封盛放含有纳米氢气泡的液体，所述抽真空用具分别与所述可密封的盛液容器和集气容器之间可彼此连通，所述抽真空用具用于抽取所述盛液容器内的气体输送到所述集气容器并使所述盛液容器内形成负压，所述超声波仪用于装入形成负压的盛液容器并对盛液容器内含有纳米氢气泡的液体进行超声波振动。

进一步，所述盛液容器上设置有真空压力表，还包括卡板机构，所述卡板机构包括一个顶板和垂直固定于顶板底面的两个平行竖板，两个平行竖板卡放在超声波仪的水箱侧壁上，位于水箱内侧的竖板上垂直伸出一平行于顶板的卡板；在顶板和卡板上均开设有U形槽口，卡板上设置用于卡住盛液容器的U形槽口，顶板上至少有两个U形槽口并用于分别卡住抽真空用具和真空压力表的管接处。

进一步，所述抽真空用具是注射器，所述盛液容器是带橡皮塞的瓶子，所述集气容器是带橡皮塞的密封袋。

进一步，所述抽真空用具是真空泵，所述盛液容器是带密封盖的铝罐，所述集气容器是铝箔袋，所述铝罐的密封盖上设置快接头，所述真空泵与快接头之间用第一气管连通，所述真空泵与集气容器之间用第二气管连通，所述快接头上设有带输出信号的真空压力表，所述真空泵的进出气口设有阀门。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案二是：利用上述技术方案一的装置检测液体中氢气的方法，包括以下步骤：

1）将含有纳米级氢气气泡的液体装入盛液容器后密封盛液容器，并使盛液容器内留有无液体的空间；

2）将抽真空用具与盛液容器内无液体的空间形成连通，用抽真空用具抽取盛液容器内的气体并输送到集气容器内保存，使盛液容器内形成负压；

3）在超声波仪内的水箱加入1/3-2/3水箱容积的水，并加热水，待水温到达指定水温后，迅速将形成负压后的盛液容器放入超声波仪内的水箱内；

4）打开超声波仪按照设定振动频率和振动时间进行超声波振动，在超声波振动过程中保持指定水温不变；

5）超声振动结束后，将集气容器的气体用抽真空用具反向打回到盛液容器中；

6）取此时盛液容器中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

进一步，步骤1）中，无液体的空间容积占容器的容积为1%-99%；步骤2）中容器内形成负压的真空度是0.1-1MPa；超声波仪的频率范围是20KHz-500MHz；步骤3）中的指定水温是0℃-100℃。

本发明的有益效果是：由于将含纳米级氢气气泡的液体装入密封盛液容器抽真空形成负压，再将抽真空的盛液容器放入超声波仪内进行超声波振动，因此可以使液体中的纳米级氢气气泡因破裂而得到释放，从而进一步可以检测液体中的氢气含量。

附图说明

下面结合附图对本发明的释放液体中纳米氢气泡的装置和检测液体中氢气的方法作进一步说明。

图1是实施例一释放液体中纳米氢气泡的装置的结构示意图。

图2是实施例二释放液体中纳米氢气泡的装置的结构示意图。

图3是实施例三释放液体中纳米氢气泡的装置的结构示意图。

图4是实施例四释放液体中纳米氢气泡的装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置，包括可控温的超声波仪4、可密封的盛液容器1 、抽真空用具2和集气容器10。如图1所示，超声波仪4的水箱5顶面敞口，本实施例中，可密封的盛液容器1选用10ml容量带橡皮塞的空瓶子（比如医用空药瓶），抽真空用具2选用的是500ml容量的注射器，集气容器10选用带橡皮塞的密封袋。将注射器2的针头3插入瓶子1即可将抽真空用具2与盛液容器1形成连通，将注射器的针头3插入集气容器10即可将抽真空用具2与集气容器10形成连通。

采用本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置检测液体中氢气的方法如下：

1）将含有纳米级氢气气泡的,1ml水用注射器2抽取后注射到10ml空瓶子1内，当然也可以用另外的注射器将含有纳米级氢气气泡的水1ml注射到10ml的空瓶子1内；瓶子1内的水体积占比瓶子1容积的10%，从而在瓶子1内留有无液体的空间。

2）用300ml注射器2插入瓶子1内与瓶子1内无液体的空间形成连通，抽取瓶子1内液面上方无水空间的气体，尽可能抽到300ml注射器2的最大容量，从而使瓶子（盛液容器）1内形成负压；可以多次用注射器2抽出气体后打入集气容器10（密封袋）内。

3）向超声波仪4的水箱5内加入1/3水箱容积的水，加热调节水温达到20℃后，迅速将形成负压的瓶子1放入超声波仪4内的水箱5内。

4）打开超声波仪4进行超声波振动，设定超声频率20KHz，设定振动时间3min，在超声波振动过程中保持水温20℃不变。

5）超声振动结束后，再用注射器2抽取集气容器10的气体反向打回到瓶子（盛液容器）1中；

6）用取样针取此时瓶子1中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

用气相色谱仪对取自瓶子1中气体进行分析检测氢气及其含量是现有技术，在此不再赘述。

实施例二

本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置，是在实施例一基础上的进一步改进，除了与实施例一相同以外所不同的是：

1）瓶子（盛液容器）1的橡皮塞上还插设有真空压力表6。

2）为了将瓶子1和注射器固定在超声波仪4的水箱5内，设置有一个卡板机构，卡板机构包括一个顶板13和垂直固定于顶板13底面的两个平行竖板14，两个平行竖板14正好卡放在水箱5的侧壁上，即一个竖板在水箱5的侧壁外，另一个竖板在水箱5的侧壁内；位于水箱5的侧壁内的竖板14上垂直伸出一平行于顶板的卡板15。在顶板13和卡板15上均开设有U形槽口，其中卡板15上设置一个用于卡住药瓶1的U形槽口，顶板上有三个U形槽口，位于顶板13两侧的两个U形槽口分别卡住5ml容量的注射器2-1（用于输液的一个注射器）和500ml的注射器2-2（用于抽真空的另一个注射器），中间的一个U形槽口卡住真空压力表6的管接处，另一个500ml的注射器2-2作为抽真空用具。

采用本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置检测液体中氢气的方法如下：

1）将含有纳米级氢气气泡的水4ml用一个注射器2-1抽取后注射到10ml瓶子1内，然后不拔出该注射器2-1的针头，含有纳米级氢气气泡的水就被密封在瓶子1内，瓶子1内的水体积占比瓶子1容积的40%，从而使瓶子内留有无液体的空间；将该注射器2-1卡入顶板13的一个U形槽口内；同时将另一个500ml注射器2-2的针头也插入瓶子1的橡皮塞，然后将500ml的另一个注射器2-2卡入顶板13的另一个U形槽口内。

2）用另一个500ml注射器2-2抽取瓶子1内液面上方无水处，尽可能抽到该500ml注射器2-2的最大容量，从而使瓶子（盛液容器）1内形成负压，拔出该注射器2-2将抽取的气体打入集气容器10（图2中省略），不断抽取瓶子1的气体并观察真空压力表6读取真空压力，如真空压力达到50KPa，停止抽取。

3）向超声波仪4的水箱5内加入1/3水箱容积的水，加热调节水温达到40℃后，迅速将形成负压50KPa的瓶子1放入超声波仪4内的水箱5内；

4）打开超声波仪4进行超声波振动，设定超声频率20KHz，设定振动时间10min，在超声波振动过程中保持水温20℃不变；同时也可以通过该注射器2-2再次抽取来保持瓶子1的真空度50KPa不变。

5）超声振动结束后，用另一个注射器（抽真空用具）2-2把集气容器10内的气体反向抽回到瓶子（盛液容器）1中；

6）用取样针取此时瓶子1中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

用气相色谱仪对取自药瓶1中气体进行分析检测氢气及其含量是现有技术，在此不再赘述。

实施例三

本实施例的用于对水中纳米氢气泡进行检测的释放装置，是在实施例1基础上的变化，出来与实施例1相同以外所不同的是：

1）可密封的盛液容器由空瓶子1改成带密封盖的空铝罐7，抽真空用具2由注射器改成真空泵8，集气容器由带橡皮塞的密封袋10改成覆盖铝箔的铝箔袋20；

2）在铝罐7密封盖上设置快接头9，真空泵8与快接头9之间用第一气管12连接，同时真空泵与集气容器（铝箔袋20）之间用第二气管11连通，快接头9上设有带输出信号的真空压力表6，真空泵8的进出气口设有阀门。

采用本实施例的用于对水中纳米氢气泡进行检测的释放装置对水中氢气进行检测的方法如下：

1）将含有纳米级氢气气泡的水500ml装入600ml的空铝罐7内，盖上密封盖使铝罐7密封，铝罐7内的水体积占比约83%，从而使盛液容器内留有无液体的空间。

2）将真空泵8与快接头9通过第一气管12连接，从而将真空泵8与铝罐7（盛液容器）内无液体的空间形成连通，同时将真空泵8与铝箔袋10之间用第二气管11连通；启动真空泵8将铝罐7内气体抽到铝箔袋20内保存，铝罐7内形成负压，当真空度达到500KPa后，真空压力表6输出信号控制关闭真空泵8及其进出口阀门（真空泵8上设有控制器，用于接受真空压力表6输出信号并控制真空泵8及其进出口阀门）。

3）向超声波仪4的水箱5内加入2/3水箱容积的水，加热调节水温达到50℃后，迅速将形成负压的铝罐7放入超声波仪4内的水箱5内。

4）打开超声波仪4进行超声波振动，设定超声频率200KHz，设定振动时间60min，在超声波振动过程中保持水温50℃不变，通过真空压力表6检测铝罐7内的真空压力；当小于500KPa时真空压力表6输出信号控制重新打开真空泵8及其进出口阀门，从而在超声波振动过程中保持真空度500KPa不变。

5）待超声结束后，关闭真空泵8将铝箔袋20内的气体反向用手挤回到铝罐7中。

6）用取样针取此时铝罐7中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

用气相色谱仪对取自药瓶1中气体进行分析检测氢气及其含量是现有技术，在此不再赘述。

实施例四

本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置，是在结合实施例二和实施例三基础上的进一步改进，除了与实施例二和实施例三相同以外所不同的是：1）在顶板13的一侧固定延伸出一支撑板16，真空泵8和铝箔袋10均放置在支撑板16上；2）铝罐7的容积是1000ml。

采用本实施例的释放液体中纳米氢气泡的装置对水中氢气泡进行释放并检测水中氢气的方法如下：

1）将含有纳米级氢气气泡的水900ml装入1000ml的空铝罐7内，盖上密封盖使铝罐7密封，铝罐7内的水体积占比90%，使铝罐7内留有无液体的空间。

2）将连接真空泵8的快接头9与第一气管11连接，从而将真空泵8与铝罐7（盛液容器）内无液体的空间形成连通，同时将真空泵8与铝箔袋10之间用第二气管连通，启动真空泵8将铝罐7内气体抽到铝箔袋10内保存，铝罐7内形成负压，当真空度达到900KPa后输出信号控制关闭真空泵8及其进出口阀门。

3）向超声波仪4的水箱5内加入2/3水箱容积的水，加热调节水温达到95℃后，将负压的铝罐7放入超声波仪4内的水箱5内。

4）打开超声波仪4进行超声波振动，设定超声频率900KHz，设定振动时间22小时，在超声波振动过程中保持水温95℃不变；通过真空压力表6检测铝罐7内的真空压力；当小于900KPa时真空压力表6输出信号控制重新打开真空泵8及其进出口阀门，从而在超声波振动过程中保持真空度900KPa不变。

5）待超声结束后，停止真空泵8将铝箔袋10内的气体反向用手挤回到铝罐7中；

6）用取样针取此时铝罐7中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

用气相色谱仪对取自药瓶1中气体进行分析检测氢气及其含量是现有技术，在此不再赘述。

显然，本发明的上述实施例的装置和方法通过相互组合、变换可以形成新的方案，这些组合和变换形成的新方案均属于本发明等同替换方案。

Claims (8)

1.一种释放液体中纳米氢气泡装置，其特征在于：包括可控温的超声波仪、可密封的盛液容器 、抽真空用具和集气容器，所述盛液容器用于密封盛放含有纳米氢气泡的液体，所述抽真空用具分别与所述可密封的盛液容器和集气容器之间可彼此连通，所述抽真空用具用于抽取所述盛液容器内的气体输送到所述集气容器并使所述盛液容器内形成负压，所述超声波仪用于装入形成负压的盛液容器并对盛液容器内含有纳米氢气泡的液体进行超声波振动。

2.根据权利要求1释放液体中纳米氢气泡装置，其特征在于：所述盛液容器上设置有真空压力表，还包括卡板机构，所述卡板机构包括一个顶板和垂直固定于顶板底面的两个平行竖板，两个平行竖板卡放在超声波仪的水箱侧壁上，位于水箱内侧的竖板上垂直伸出一平行于顶板的卡板；在顶板和卡板上均开设有U形槽口，卡板上设置用于卡住盛液容器的U形槽口，顶板上至少有两个U形槽口并用于分别卡住抽真空用具和真空压力表的管接处。

3.根据权利要求1或2释放液体中纳米氢气泡装置，其特征在于：所述抽真空用具是注射器，所述盛液容器是带橡皮塞的瓶子，所述集气容器是带橡皮塞的密封袋。

4.根据权利要求1或2释放液体中纳米氢气泡装置，其特征在于：所述抽真空用具是真空泵，所述盛液容器是带密封盖的铝罐，所述集气容器是铝箔袋，所述铝罐的密封盖上设置快接头，所述真空泵与快接头之间用第一气管连通，所述真空泵与集气容器之间用第二气管连通，所述快接头上设有带输出信号的真空压力表，所述真空泵的进出气口设有阀门。

5.一种利用权利要求1所述释放液体中纳米氢气泡装置检测液体中氢气的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将含有纳米级氢气气泡的液体装入盛液容器后密封盛液容器，并使盛液容器内留有无液体的空间；

2）将抽真空用具与盛液容器内无液体的空间形成连通，用抽真空用具抽取盛液容器内的气体并输送到集气容器内保存，使盛液容器内形成负压；

3）在超声波仪内的水箱加入1/3-2/3水箱容积的水，并加热调节水温到达设定水温后，迅速将形成负压后的盛液容器放入超声波仪内的水箱内；

4）打开超声波仪按照设定振动频率和振动时间进行超声波振动，在超声波振动过程中保持指定水温不变；

5）超声振动结束后，将集气容器的气体用抽真空用具反向打回到盛液容器中；

6）取此时盛液容器中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

6.一种利用权利要求2所述释放液体中纳米氢气泡装置检测液体中氢气的方法，其特征在于：所述可密封的盛液容器选用带橡皮塞的空瓶子，所述抽真空用具选用注射器，所述集气容器选用带橡皮塞的密封袋，包括以下步骤：

1）将含有纳米级氢气气泡的水用一个注射器抽取后注射到所述瓶子内，并使所述瓶子内留有无液体的空间，然后不拔出该注射器的针头，将该注射器卡入所述顶板的一个U形槽口内；同时将另一个注射器的针头也插入所述瓶子的橡皮塞，然后将另一个注射器卡入所述顶板的另一个U形槽口内；

2）用另一个注射器抽取所述瓶子内液面上方无水处，使所述瓶子内形成负压，然后拔出另一个注射器将抽取的气体打入所述密封袋，不断抽取所述瓶子的气体并观察所述真空压力表读取真空压力，如真空压力达到设定值，停止抽取；

3）向超声波仪的水箱内加入1/3-2/3水箱容积的水，并加热调节水温达到设定值后，迅速将形成负压的所述瓶子放入超声波仪内的水箱内；

4）打开超声波仪进行超声波振动，设定超声频率和振动时间，在超声波振动过程中保持水温和真空度不变；

5）超声振动结束后，用另一个注射器把集气容器内的气体反向抽回到所述瓶子中；

6）用取样针取此时所述瓶子中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

7.一种利用权利要求4所述释放液体中纳米氢气泡装置检测液体中氢气的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将含有纳米级氢气气泡的水装入铝罐内，盖上密封盖使铝罐密封，并使铝罐内留有无液体的空间；

2）将真空泵与快接头通过第一气管连接，同时将真空泵与铝箔袋之间用第二气管连通，启动真空泵将铝罐内气体抽到铝箔袋内保存，铝罐内形成负压，当真空度达到设定值后，真空压力表输出信号控制关闭真空泵及其进出口阀门；

3）向超声波仪的水箱内加入1/3-2/3水箱容积的水，加热调节水温达到设定值后，迅速将形成负压的铝罐放入超声波仪内的水箱内；

4）打开超声波仪进行超声波振动，设定超声频率和振动时间，在超声波振动过程中保持水温和真空度不变；

5）待超声结束后，关闭真空泵将铝箔袋内的气体反向用手挤回到铝罐中；

6）用取样针取此时铝罐中气体并使用气相色谱仪进行分析检测。

8.根据权利要求5、6或7所述方法，其特征在于：步骤1）中，无液体的空间容积占容器的容积为1%-99%；步骤2）中，容器内形成负压的真空度是0.1-1MPa；步骤3）中，设定水温是0℃-100℃；步骤4）中，设定超声频率范围是20KHz-1MHz，设定振动时间是1分钟-24小时。

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