[发明专利]一种非相溶的液-液和液-气高效混合的装置及方法

说明书

本发明公开一种非相溶的液‑液和液‑气高效混合的装置及方法。其装置包括气液混合泵、压力罐和空化喷嘴，气液混合泵的第一入口与第一种液体相接，气液混合泵的第二入口与气体相接或者与第二种液体相接，气液混合泵的出口与压力罐的入口相接；第一种液体与第二种液体为非相溶的；空化喷嘴包括依次连接的大直径锥形喷嘴、喉管、小直径锥形喷嘴；压力罐的出口与空化喷嘴的大直径锥形喷嘴相接。本发明的装置和方法可以低能耗地实现两种非相溶的液‑液相高效混合和体相微纳米气泡形成，而且空化喷嘴不会产生堵塞。

技术领域

本发明涉及一种非相溶的液-液两相和液-气高效混合的装置及其方法。

背景技术

如何使异相的液-液高效混合，提高液相之间的传质效率是化学化工研究过程的共性问题，特别是液-气之间的高效传质问题，一直是学者关注的研究热点。从上世纪90年代，不少学者先后证实界面纳米气泡的存在，利用原子力显微镜对液膜间形成纳米气泡的物理化学性质开展深入的研究。但已有实验研究表明，体相微纳米气泡的存在将使整个体系的物理化学性质产生较大的变化，微纳米气泡具有疏水性、界面荷电、存在时间稳定、浮游速率慢、自身增压溶解、裂解释放大量的能量和具有强氧化性羟基自由基等性质，根据微纳米气泡的性质，其在化学工程、环境工程、农业工程、生物工程及分离工程将获得广泛的应用空间。又因为微纳米气泡直径分布区间为100nm～1000nm，其同比微米气泡具有更好的传质效率。因此，如何高效产生微纳米气泡，并利用微纳米气泡特性来提高液-气之间的传质效率成为研究者追踪的共性技术。

中国专利申请CN201680087578.2、“纳米气泡喷嘴和纳米气泡生成装置”，其关键核心是：纳米气泡生成器构造部在纳米喷嘴的轴向上配置有供液体和气体混合流体流通的、截面积不同的多个流路。中国专利申请CN201920464000.5公开了一种纳米气泡曝气装置，装置包括第一管体1、第二管体2、第三管体3，由第二管体自吸入气体，第二管体2设有喉管，第三管体3设有扩散段，三段连接成一体实现吸气并将气体弥散成纳米气泡。但是，以上这些产生体相微纳米的设备存在结构复杂，微纳米喷嘴容易堵塞，工程化难度较高、能耗高等缺点。

发明内容

针对以上现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种非相溶的液-液和液-气高效混合的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明装置采用的技术方案是：

一种非相溶的液-液和液-气高效混合的装置，包括气液混合泵、压力罐和空化喷嘴，气液混合泵包括两个入口和一个出口，所述气液混合泵的第一入口与第一种液体相接，气液混合泵的第二入口与气体相接或者与第二种液体相接，气液混合泵的出口与压力罐的入口相接；所述第一种液体与第二种液体为非相溶的；所述空化喷嘴包括依次连接的大直径锥形喷嘴、喉管、小直径锥形喷嘴；所述压力罐的出口与空化喷嘴的大直径锥形喷嘴相接。

优选地，所述气液混合泵的工作压力为2.0～6.0Kg/cm²。

优选地，所述压力罐的工作压力为1.2～4.0Kg/cm²。

优选地，所述气液混合泵的第二入口进入的气体或者第二种液体的体积流量为第一种液体的体积流量的0.2％～8％。

优选地，所述大直径锥形喷嘴的直径为2mm～30mm，锥角为5°～13°；所述喉管的长度为10mm～50mm；所述小直径锥形喷嘴的直径为1mm～20mm，锥角为10°～35°。

进一步地，所述大直径锥形喷嘴、喉管和小直径锥形喷嘴之间通过螺纹或者法兰盘连接。

进一步地，所述空化喷嘴为水平布置或者竖直配置，空化喷嘴的出口位置高度不高于气液混合泵吸入口的高度。

进一步地，所述压力罐的出口与大直径锥形喷嘴采用法兰盘或者螺纹连接。

本发明一种非相溶的液-液和液-气高效混合的方法，包括如下步骤：