反氣泡發(fā)生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及制泡領域，具體涉及一種反氣泡發(fā)生器及反氣泡制備方法。
【背景技術】
[0002]肥皂泡是存在于氣體中由一層薄薄的液膜組成的一個球殼體，泡的內(nèi)外都是氣體。然而許多人不清楚，與之相似的還有反氣泡，具有相反的結構。反氣泡是存在于流體中，由一層薄薄的氣膜組成的一個球殼體，泡的內(nèi)外都是流體。盡管早在1932年就已經(jīng)出現(xiàn)有關反氣泡的報道，在1974年被正式命名，但反氣泡依然是一個我們所知甚少，且有待突破的領域。
[0003]反氣泡具有許多潛在的應用價值，反氣泡泡沫構成的空氣網(wǎng)可以過濾空氣，反氣泡泡沫的氣液表面積很大可以用于化工清洗，反氣泡內(nèi)部可以盛裝特定液體進行物質(zhì)輸運等等。然而反氣泡的實際應用卻很少，主要原因之一就是反氣泡的產(chǎn)生很困難，產(chǎn)生條件苛刻且產(chǎn)量很小。
[0004]目前已知的產(chǎn)生反氣泡的方法只有一種，就是利用液滴或者液體射流沖擊液面，在液滴或者液體射流與液面之間形成一層氣膜，在重力作用下液滴或者液體射流壓迫液面進入流體內(nèi)部，隨后氣膜閉合，并在表面張力的作用下變成球形，形成反氣泡。但是這種產(chǎn)生反氣泡的方法對液面潔凈度要求很高，反氣泡的成活率很低，而且產(chǎn)量很小。因此需要一種產(chǎn)生反氣泡的新技術，可以方便的產(chǎn)生大量的反氣泡，以便滿足大規(guī)模工業(yè)應用的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供了一種泡沫式反氣泡發(fā)生器，可以簡單方便地產(chǎn)生大量的反氣泡，滿足大規(guī)模工業(yè)應用的需求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種反氣泡發(fā)生器。該反氣泡發(fā)生器包括:射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)，從第一流體經(jīng)氣體相產(chǎn)生離散相的射流或液滴；容器，容納有連續(xù)相的第二流體；液膜產(chǎn)生裝置，用于在第二流體上形成液膜；在外力的作用下，射流或液滴經(jīng)液膜向第二流體運動，并形成反氣泡。
[0007]優(yōu)選地，射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)包括第一噴嘴，用于形成在氣體相中的流體射流，由此產(chǎn)生液滴。
[0008]優(yōu)選地，射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)包括滴流嘴，凝結器或振動器，用于產(chǎn)生液滴。
[0009]優(yōu)選地，所述液膜是泡沫層的液膜。進一步優(yōu)選地，反氣泡發(fā)生器包括第二噴嘴，在第二流體中形成氣泡，進而形成漂浮在氣液界面上的泡沫層。射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)也可以包括定位管，定位管指向所述泡沫層泡與泡的交接區(qū)域；其中流體射流穿過定位管，然后經(jīng)過所述泡沫層泡與泡的交接區(qū)域。
[0010]優(yōu)選地，液膜產(chǎn)生裝置包括液膜框架，液膜框架部分浸沒第二流體中，部分在氣體相中。
[0011]優(yōu)選地，外力是重力。
[0012]優(yōu)選地，液滴產(chǎn)生系統(tǒng)包括內(nèi)轉子，內(nèi)轉子內(nèi)容納離散相的第一流體；液膜產(chǎn)生裝置包括外轉子，外轉子內(nèi)容納連續(xù)相的第二流體；外力是離心力，外轉子在離心力作用下在桶內(nèi)形成第二流體的圓柱形液面。進一步優(yōu)選地，液膜產(chǎn)生裝置包括氣泡發(fā)生器，通過氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡漂浮在圓柱形液面上而形成液膜；在離心力作用下，離散相的第一流體從噴嘴流出形成射流呈輻射狀射向氣泡，借助液膜進入連續(xù)相的第二流體內(nèi)部形成反氣泡。外轉子和內(nèi)轉子可以轉速不同。
[0013]優(yōu)選地，所述外力是磁場力，液滴產(chǎn)生系統(tǒng)在離散相的第一流體中添加磁性顆粒，在外加磁場力的作用下，液滴向連續(xù)相的第二流體運動，并形成磁性反氣泡。
[0014]本實用新型實現(xiàn)了簡單方便的產(chǎn)生大量的反氣泡，可以滿足大規(guī)模工業(yè)應用的需求。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本實用新型第一實施例的泡沫式反氣泡發(fā)生裝置；
[0016]圖2為反氣泡的示意圖；
[0017]圖3是射流入水形成反氣泡的機理示意圖；
[0018]圖4為本實用新型第二實施例提供的一種液膜式反氣泡發(fā)生裝置的示意圖；
[0019]圖5為液膜式反氣泡發(fā)生裝置射流入水形成反氣泡的機理示意圖；
[0020]圖6為一種液膜框架的不意圖；
[0021]圖7(a)和圖7(b)為本實用新型第三實施例提供的一種反氣泡發(fā)生裝置的示意圖；
[0022]圖8為本實用新型第四實施例提供的一種液膜式反氣泡發(fā)生裝置的示意圖；
[0023]圖9(a)_9(h)示意了反氣泡形成過程的快照；
[0024]圖10示意了泡沫層的基本結構；
[0025]圖11示意了氣泡和反氣泡分離的一個示例。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細、清楚、完整的說明，附圖中，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027]圖1是根據(jù)本實用新型第一實施例的泡沫式反氣泡發(fā)生裝置。該泡沫式反氣泡發(fā)生裝置可以簡單地分為射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)，從第一流體在氣體相中產(chǎn)生離散相的射流或液滴；容器，容納有連續(xù)相的第二流體；液膜產(chǎn)生裝置，用于在第二流體上方形成液膜；在外力的作用下，射流或液滴經(jīng)液膜向第二流體運動，并形成反氣泡。
[0028]如圖1所示，射流或液滴產(chǎn)生系統(tǒng)可以包括至少一個噴嘴108，用于形成若干在氣體相中的第一流體的射流。該系統(tǒng)可以采用水泵102從進管135泵取第一流體，并且通過管道104向噴流嘴108提供第一流體，并且進一步采用閥門104進行流體速度和/或流體量的調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)還可以包括至少一個噴流嘴128，用于產(chǎn)生在容納在容器(未圖示)內(nèi)的流體相的第二流體中驅動反氣泡移動的助推流，噴流嘴128所噴的流體的流量和/或流速可以通過閥門126調(diào)節(jié)。第一流體與第二流體可以相同也可以不同。第一流體和/或第二流體可以是無機溶液(例如水、液氨、液態(tài)二氧化碳等)，也可以是有機溶液(苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯等)；可以是溶液也可以是乳化液或懸浮液；可以添加各種溶質(zhì)(如鹽等)、染料、熒光物質(zhì)、催化劑或反應物、顆粒物、磁性物質(zhì)或可磁化的物質(zhì)等等。對第一流體和第二流體的描述不限于此。
[0029]液膜產(chǎn)生裝置可以是至少一個噴流嘴156，用于向流體相的第二流體輸送氣體相的第一氣體，在流體相的第二流體中形成氣泡162。氣泡162上升，在液面上形成泡沫。進而，形成漂浮在第二氣體和第二流體之間的氣液界面上的泡沫層148。在氣體相的第二氣體中可以依靠風力使泡沫均勻分散在氣液界面152上。可以采用一個集泡框145，泡沫被約束在集泡框145內(nèi)，集泡框145可以不設上蓋和下底，只有周壁，用于約束泡沫在特定的區(qū)域，不至于在整個液面上任意漂浮。液膜產(chǎn)生裝置可以包括氣源112，通過管道向噴嘴156輸送第一氣體。所述第一氣體與第二氣體可以相同，也可以不同。優(yōu)選地，所述第一氣體和第二氣體可以是空氣，也可以根據(jù)惰性、密度、溶解度等標準選擇其他氣體(如氬氣、氮氣、六氟化硫等)。氣泡例如可以是肥皂泡。氣體系統(tǒng)還可以包括噴嘴116，用于在閥門114的控制下在氣體相中依靠風力使泡沫均勻分散在氣液界面152。
[0030]當然，泡沫層的產(chǎn)生，除氣流法外，還可以通過攪動法或溶解氣法。在攪動法，通過攪動或振動液面，使液面失穩(wěn)，卷吸氣體進入流體內(nèi)部，形成氣泡，進而形成泡沫；在溶解氣法，通過降低氣壓，使溶解于流體內(nèi)的氣體析出，形成氣泡，進而形成泡沫。
[0031]在操作中，噴嘴108所形成的射流158向下墜落。射流墜落過程中由于瑞利-帕拉廷(Rayleigh-Platean)不穩(wěn)定性散落成一串小液滴。散落成小液滴的過程可以發(fā)生在與氣泡接觸之前，也可以發(fā)生在進入氣泡交界面或交接軸之后，甚至也可以發(fā)生在進入第二流體的液面之后。當然，除了由射流散落形成液滴外，也可以采取滴水法、凝結法或振動法產(chǎn)生單個或多個液滴。滴水法中，依靠重力和表面張力使液滴從滴流嘴處斷裂脫落而成。在凝結法，水汽在密閉空間空化飽和后在密閉容器頂部凝結成水，使水滴增大，直至脫落形成液滴(脫落原理與滴水法一樣)。在振動法，通過振動使液面失穩(wěn)，形成液滴。
[0032]射流或液滴可以落在氣泡的交界區(qū)域。該交界區(qū)域通常是兩個氣泡的交界面或多個氣泡的交界軸附近。液滴未必一定要落在交接線或者交接點上，根據(jù)具體液滴下落速度、液滴直徑、肥皂泡的大小和氣泡液膜的厚度，落點可以偏離交接線或交接點一個或多個液滴直徑的距離。需要指出，液滴下落可以依靠重力，也可以是其他慣性力，比如離心力，也可以是電磁力等等；當然方向不限于向下，也可以是其他方向。
[0033]如果與氣泡的液膜接觸之前射流散落成液滴，那么由于表面活性劑的作用，在液滴與氣泡的液膜之間形成了一個氣體層。隨著液滴的下墜和氣泡液膜的變形，氣泡之間的氣泡液膜逐漸包裹住液滴，并在液滴外側和液膜內(nèi)側之間形成了一個氣膜。所述由氣膜包裹的液滴在氣泡交接液膜面上或者多個氣泡的交接軸上繼續(xù)下墜與液面接觸并進入流體內(nèi)部，隨后掙脫液膜的束縛，形成反氣泡146。
[0034]如果射流在在進入氣泡交界面或交接軸之后散落成液滴，此時氣泡之間的氣泡液膜逐漸包裹住液滴，并在液滴外側和液膜內(nèi)側之間形成了一個氣膜。所述由氣膜包裹的液滴在氣泡交接液膜面上或者多個氣泡的交接軸上繼續(xù)下墜與液面接觸并進入流體內(nèi)部，隨后掙脫液膜的束縛，形成反氣泡146。
[0035]如果射流在進入第二流體的液面之后才散落成液滴，則液滴和第二流體之間形成有氣膜，該氣膜會隨著液滴的形成而完全包裹液滴，形成反氣泡146。
[0036]在射流外側可以優(yōu)選設置定位管122。定位管122所在位置吸附氣泡并成為氣泡交接區(qū)域，使射流下落在氣泡交接區(qū)域。當吸附在定位管附近的某個氣泡破裂，周圍的其他氣泡將自動迅速填充，