CN217449683U - 一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，包括外壳体，外壳体内部通过分隔板形成位于上方的预处理腔和位于下方的反应腔，预处理腔内并列设置有加热腔和曝气腔，加热腔内设置有加热部，曝气腔内设置有曝气部，加热腔、曝气腔通过三通与反应腔连通，反应腔内部上方固定连接有固定板，固定板中部固定连接有搅拌部，外壳体外侧壁顶部固定连接有控制器，加热部、曝气部、搅拌部均与控制器电性连接。本实用新型的装置能够利用不同粒径的白云母等天然矿物颗粒、乙醇和水制备高密度纳米气泡颗粒，通过制得的高密度纳米气泡颗粒能够对河流、湖库的底泥‑水界面进行有效、精准增氧且不会对泥‑水界面造成扰动。

Description

一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置

技术领域

本实用新型属于环境材料技术领域，特别是涉及一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置。

背景技术

纳米气泡是指气泡发生时直径在数百纳米到十微米左右的气泡。与常规气泡相比，纳米气泡具有比表面积大、气体溶解率高、能够产生自由基和传质效率高等特点。新兴纳米气泡科技主要应用于污水处理、水产养殖、无土栽培、果蔬清洗、医疗健康等领域。目前纳米气泡通常通过机械曝气的方式使气泡直接作用在水体中，难以为湖库水体底泥-水界面进行有效增氧，且容易扰动泥-水界面，使界面物质水体浑浊、造成底泥污染物的再释放。将纳米气泡负载到白云母颗粒表面，再将负载有纳米气泡的白云母颗粒投放到泥-水界面，可以有效解决上述问题。但是现在没有专门用于制备负载纳米气泡颗粒的装置，因此，需要设计一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，包括外壳体，所述外壳体内部通过分隔板形成位于上方的预处理腔和位于下方的反应腔，所述预处理腔内并列设置有加热腔和曝气腔，所述加热腔内设置有加热部，所述曝气腔内设置有曝气部，所述加热腔、曝气腔通过三通与所述反应腔连通，所述反应腔内部上方固定连接有固定板，所述固定板中部固定连接有搅拌部，所述外壳体外侧壁顶部固定连接有控制器，所述加热部、曝气部、搅拌部均与所述控制器电性连接。

优选的，所述搅拌部包括驱动电机，所述驱动电机固定在所述固定板顶端中部，所述驱动电机的输出轴与所述固定板转动接触，所述驱动电机的输出轴穿过所述固定板后固定连接有搅拌轴，所述搅拌轴外侧壁固定连接有若干连接杆，每个所述连接杆底端均固定连接有搅拌板，所述搅拌板上开设有若干漏料孔，所述连接杆远离所述搅拌轴的一端与所述外壳体内侧壁滑动接触，所述搅拌板底端与所述外壳体底壁接触设置，所述驱动电机与所述控制器电性连接。

优选的，所述曝气部包括增氧机，所述增氧机固定在所述外壳体外侧壁顶部，所述增氧机的出气口连通有通气主管一端，所述通气主管另一端穿过所述外壳体和所述曝气腔顶壁且连通有通气支管，所述通气支管上连通有若干曝气器，所述增氧机与所述控制器电性连接。

优选的，所述加热部包括若干加热板和温度传感器，所述加热板底端与所述加热腔底壁固定连接，所述加热板上开设有若干通孔，所述温度传感器与所述加热腔顶壁固定连接，所述加热板、温度传感器均与所述控制器电性连接。

优选的，所述反应腔侧壁上部连通有加料管，所述反应腔远离所述加料管的侧壁底部连通有排液管，所述排液管上设置有第二电控阀，所述驱动电机顶端固定连接有防护罩，所述第二电控阀与所述控制器电性连接。

优选的，所述曝气腔侧壁上部连通有第一加液管一端，所述第一加液管另一端穿过所述外壳体侧壁，所述曝气腔顶壁连通有第一排气管一端，所述第一排气管另一端穿过所述外壳体顶壁，所述通气主管上设置有第一电控阀，所述第一电控阀与所述控制器电性连接。

优选的，所述加热腔侧壁上部连通有第二加液管一端，所述第二加液管另一端穿过所述外壳体侧壁，所述加热腔顶壁连通有第二排气管一端，所述第二排气管另一端穿过所述外壳体顶壁。

优选的，所述三通与所述加热腔连通端设置有第三电控阀，所述三通与所述曝气腔连通端设置有第四电控阀，所述第三电控阀、第四电控阀均与所述控制器电性连接。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型通过在曝气腔内设置曝气部，能够对原材料乙醇进行曝气处理，使乙醇中溶解氧达到饱和，在加热腔内设置加热部能够将原材料水加热至沸腾，去除水中的溶解氧，反应腔内的搅拌部能够对乙醇和白云母颗粒的混合物、水和白云母颗粒的混合物进行充分搅拌，进而得到高密度纳米气泡颗粒。设置的控制器能够实现装置的自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图；

图4为搅拌板侧视图。

其中，1、外壳体；2、分隔板；3、预处理腔；4、反应腔；5、加热腔；6、曝气腔；7、驱动电机；8、搅拌轴；9、连接杆；10、搅拌板；11、漏料孔；12、增氧机；13、通气主管；14、通气支管；15、曝气器；16、第一电控阀；17、加热板；18、温度传感器；19、控制器；20、加料管；21、排液管；22、第二电控阀；23、防护罩；24、固定板；25、液位传感器；26、第一加液管；27、第一排气管；28、第二加液管；29、第二排气管；30、三通；31、第三电控阀；32、第四电控阀；33、密封圈；34、过滤海绵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4，本实用新型公开一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，包括外壳体1，外壳体1内部通过分隔板2形成位于上方的预处理腔3和位于下方的反应腔4，预处理腔3内并列设置有加热腔5和曝气腔6，加热腔5内设置有加热部，曝气腔6内设置有曝气部，加热腔5、曝气腔6通过三通30与反应腔4连通，反应腔4内部上方固定连接有固定板24，固定板24中部固定连接有搅拌部，外壳体1外侧壁顶部固定连接有控制器19，加热部、曝气部、搅拌部均与控制器19电性连接。

控制器19为6ES7288-1CR20-0AA1可编程控制器。

通过在曝气腔6内设置曝气部，能够对原材料乙醇进行曝气处理，使乙醇中溶解氧达到饱和，在加热腔5内设置加热部能够将原材料水加热至沸腾，去除水中的溶解氧，反应腔4内的搅拌部能够对乙醇和白云母颗粒的混合物、水和白云母颗粒的混合物进行充分搅拌，进而得到高密度纳米气泡颗粒。设置的控制器19能够实现装置的自动化生产。

进一步优化方案，搅拌部包括驱动电机7，驱动电机7固定在固定板24顶端中部，驱动电机7的输出轴与固定板24转动接触，驱动电机7的输出轴穿过固定板24后固定连接有搅拌轴8，搅拌轴8外侧壁固定连接有若干连接杆9，每个连接杆9底端均固定连接有搅拌板10，搅拌板10上开设有若干漏料孔11，连接杆9远离搅拌轴8的一端与外壳体1内侧壁滑动接触，搅拌板10底端与外壳体1底壁接触设置，驱动电机7与控制器19电性连接。

进一步优化方案，曝气部包括增氧机12，增氧机12固定在外壳体1外侧壁顶部，增氧机12的出气口连通有通气主管13一端，通气主管13另一端穿过外壳体1和曝气腔6顶壁且连通有通气支管14，通气支管14上连通有若干曝气器15，增氧机12与控制器19电性连接。

进一步优化方案，加热部包括若干加热板17和温度传感器18，加热板17底端与加热腔5底壁固定连接，加热板17上开设有若干通孔，温度传感器18与加热腔5顶壁固定连接，加热板17、温度传感器18均与控制器19电性连接。

温度传感器18型号为Pt100。

进一步优化方案，反应腔4侧壁上部连通有加料管20，反应腔4远离加料管20的侧壁底部连通有排液管21，排液管21上设置有第二电控阀22，驱动电机7顶端固定连接有防护罩23，第二电控阀22与控制器19电性连接。

进一步的，反应腔4侧壁底端开设有排液孔，排液孔与排液管21连通，排液孔内固定连接有过滤海绵34，防止白云母颗粒随乙醇或水一起排出。

进一步的，分隔板2底端固定连接有液位传感器25，液位传感器25与控制器19电性连接，液位传感器25用以监测反应腔4内液面的高度。

液位传感器25型号为CYW11。

通过加料管20将原材料白云母颗粒加入到反应腔4内，通过控制器19控制驱动电机7工作，驱动电机7工作带动搅拌轴8旋转，搅拌轴8旋转带动连接杆9旋转，连接杆9旋转进而带动搅拌板10旋转，搅拌板10旋转对反应腔4内的白云母颗粒与乙醇混合物或白云母颗粒与水混合物进行搅拌，使其充分接触，从而得到高密度纳米气泡颗粒。

进一步优化方案，曝气腔6侧壁上部连通有第一加液管26一端，第一加液管26另一端穿过外壳体1侧壁，曝气腔6顶壁连通有第一排气管27一端，第一排气管27另一端穿过外壳体1顶壁，通气主管13上设置有第一电控阀16，第一电控阀16与控制器19电性连接。

对原材料乙醇进行曝气处理时，首先通过第一加液管26将乙醇加入到曝气腔6内，然后通过控制器19控制增氧机12开始工作，氧气从增氧机12进入到通气主管13和通气支管14中，最终通过曝气器15释放到乙醇中，使乙醇中的溶解氧达到饱和，曝气器15也可以替换为气泡石。

进一步优化方案，加热腔5侧壁上部连通有第二加液管28一端，第二加液管28另一端穿过外壳体1侧壁，加热腔5顶壁连通有第二排气管29一端，第二排气管29另一端穿过外壳体1顶壁。

对原材料水进行除氧处理时，通过第二加液管28将水加入到加热腔5中，然后通过控制器19控制加热板17升温，将水加热至沸腾，除去水中的溶解氧，温度传感器18用以监测水的加热温度。考虑到装置工作过程中的安全性，在加热腔5的外侧壁上包覆隔热材料，防止加热过程中的高温对曝气腔6和反应腔4内的处理过程造成影响。

进一步优化方案，三通30与加热腔5连通端设置有第三电控阀31，三通30与曝气腔6连通端设置有第四电控阀32，第三电控阀31、第四电控阀32均与控制器19电性连接。

对原材料乙醇进行曝气处理时，第四电控阀32处于关闭状态，对原材料水进行除氧处理时，第三电控阀31处于关闭状态。

进一步的，外壳体1由上半壳体和下半壳体螺旋装配而成，下半壳体的上端面固定连接有密封圈33，密封圈33能够对上半壳体和下半壳体的螺纹连接处起到密封作用，防止乙醇或水溢出。

控制器19与驱动电机7、增氧机12、第一电控阀16、加热板17、温度传感器18、第二电控阀22、液位传感器25、第三电控阀31、第四电控阀32的电性连接方式均为现有技术，不再进行赘述。

本实施例的工作过程如下：

首先关闭第四电控阀32和第三电控阀31，然后通过第一加液管26将乙醇加入到曝气腔6中，通过增氧机12向乙醇中通入氧气，使乙醇的溶解氧达到饱和，通过第二加液管28将水加入到加热腔5中，通过加热板17对水进行加热处理，去除水中的溶解氧，乙醇溶解氧达到饱和后，打开第四电控阀32使乙醇自动流入反应腔4内，然后通过加料管20向反应腔4内加入白云母颗粒，再控制驱动电机7工作带动搅拌板10对白云母颗粒和乙醇的混合物进行搅拌，搅拌时间为20分钟，搅拌完成后静置30分钟，然后打开第二电控阀22将乙醇排出，白云母颗粒留在反应腔4内，搅拌及静置过程中，加热腔5内的水冷却至室温，然后打开第三电控阀31，水流入到反应腔4内与白云母颗粒混合，继续利用搅拌板10对白云母颗粒和水的混合物进行搅拌，搅拌时间为20分钟，搅拌完成后静置1小时，静置过程中通过外部的温控装置(图中未画出)将白云母颗粒和水的混合物温度控制在40℃，然后打开第二电控阀22将水排出，反应腔4内留下的白云母颗粒即为制得的高密度纳米气泡颗粒。

搅拌板10上的漏料孔11直径略大于白云母颗粒的直径，这样可以保证随着搅拌板10的不断搅拌一直有白云母颗粒从漏料孔11漏出落在搅拌板10的后方。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，包括外壳体(1)，所述外壳体(1)内部通过分隔板(2)形成位于上方的预处理腔(3)和位于下方的反应腔(4)，所述预处理腔(3)内并列设置有加热腔(5)和曝气腔(6)，所述加热腔(5)内设置有加热部，所述曝气腔(6)内设置有曝气部，所述加热腔(5)、曝气腔(6)通过三通(30)与所述反应腔(4)连通，所述反应腔(4)内部上方固定连接有固定板(24)，所述固定板(24)中部固定连接有搅拌部，所述外壳体(1)外侧壁顶部固定连接有控制器(19)，所述加热部、曝气部、搅拌部均与所述控制器(19)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述搅拌部包括驱动电机(7)，所述驱动电机(7)固定在所述固定板(24)顶端中部，所述驱动电机(7)的输出轴与所述固定板(24)转动接触，所述驱动电机(7)的输出轴穿过所述固定板(24)后固定连接有搅拌轴(8)，所述搅拌轴(8)外侧壁固定连接有若干连接杆(9)，每个所述连接杆(9)底端均固定连接有搅拌板(10)，所述搅拌板(10)上开设有若干漏料孔(11)，所述连接杆(9)远离所述搅拌轴(8)的一端与所述外壳体(1)内侧壁滑动接触，所述搅拌板(10)底端与所述外壳体(1)底壁接触设置，所述驱动电机(7)与所述控制器(19)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述曝气部包括增氧机(12)，所述增氧机(12)固定在所述外壳体(1)外侧壁顶部，所述增氧机(12)的出气口连通有通气主管(13)一端，所述通气主管(13)另一端穿过所述外壳体(1)和所述曝气腔(6)顶壁且连通有通气支管(14)，所述通气支管(14)上连通有若干曝气器(15)，所述增氧机(12)与所述控制器(19)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述加热部包括若干加热板(17)和温度传感器(18)，所述加热板(17)底端与所述加热腔(5)底壁固定连接，所述加热板(17)上开设有若干通孔，所述温度传感器(18)与所述加热腔(5)顶壁固定连接，所述加热板(17)、温度传感器(18)均与所述控制器(19)电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述反应腔(4)侧壁上部连通有加料管(20)，所述反应腔(4)远离所述加料管(20)的侧壁底部连通有排液管(21)，所述排液管(21)上设置有第二电控阀(22)，所述驱动电机(7)顶端固定连接有防护罩(23)，所述第二电控阀(22)与所述控制器(19)电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述曝气腔(6)侧壁上部连通有第一加液管(26)一端，所述第一加液管(26)另一端穿过所述外壳体(1)侧壁，所述曝气腔(6)顶壁连通有第一排气管(27)一端，所述第一排气管(27)另一端穿过所述外壳体(1)顶壁，所述通气主管(13)上设置有第一电控阀(16)，所述第一电控阀(16)与所述控制器(19)电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述加热腔(5)侧壁上部连通有第二加液管(28)一端，所述第二加液管(28)另一端穿过所述外壳体(1)侧壁，所述加热腔(5)顶壁连通有第二排气管(29)一端，所述第二排气管(29)另一端穿过所述外壳体(1)顶壁。

8.根据权利要求1所述的一种制备高密度纳米气泡颗粒的装置，其特征在于，所述三通(30)与所述加热腔(5)连通端设置有第三电控阀(31)，所述三通(30)与所述曝气腔(6)连通端设置有第四电控阀(32)，所述第三电控阀(31)、第四电控阀(32)均与所述控制器(19)电性连接。

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