CN115103817B 用于在环境条件下生成纳米气泡或纳米液滴的系统、方法和发生器 （爱尔兰国立都柏林大学）

PCT/EP2019/0780032019.10.1PCT/EP2019/0780172019.10.12022.05.24PCT/EP2020/0611072020.04.21WO2021/073780EN2021.04.22JP2006089419A,2006.04.06JP2007136255A,2007.06.07用于在环境条件下生成纳米气泡或纳米液用于在环境条件下产生纳米气泡或纳米液2使用电极在所述容器的附近生成静电场，以生成纳米气泡3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，环境条件包括在14.根据权利要求1或2所述的方法，还包括应用冷却构件以对所述容器中的内容物进15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述冷却构件使冷却剂在所述容器的附近流337.根据权利要求26至28中任一项所述的发生器，还包括用于排空所述容器的真空构38.根据权利要求26至28中任一项所述的发生器，还包括用于对所述容器中的内容物455.根据权利要求26至28中任一项所述的发生器，还包括用于对所述介质进行富集的56.根据权利要求26至28中任一项所述的发生器，还包括用于将所述纳米气泡或纳米57.根据权利要求56所述的发生器，其中，将所述纳米气泡或纳米液滴冷冻以便于储5[0002]从纳米气泡在工业中发现的大量应用中可以清楚地看出纳米气泡对工业的价化效应(液体中压力的突然变化使得形成低压空腔)[0005]美国公布的专利申请2018141837涉及一种纳米气泡和羟基自由基发生器(NanobubbleandHydroxylRadicalGenerator，NBHRG)以及一种利用NBHRG在不使用化学物质的情况下净化水的处理系统。已公布的PCT专利申请WO2005084786涉及含有氧纳米气泡的水及其制备方法。美国公布的专利申请US20100147701涉及一种用于施加通过液体的交变电场以增强消毒性质的方法和装置。已公布的PCT专利申请WO2017156410涉及一种布的PCT专利申请WO2005084786采用超声波辐照，并且进一步使用添加剂离子使纳米气泡稳定。美国公布的专利申请US20070189972涉及一种通过对包含在液体中的微气泡施加物6添加剂离子的使用。形成没有微气泡的相对较大数量的纳米气泡操作简单而且能源效率[0007]已公布的欧洲专利申请EP2986975涉及用于在锥形纳米孔中控制纳米气泡和纳米[0010]需要一种能够解决现有技术的至少一些缺点的用于生成纳米气泡或纳米液滴的所述电极和所述液体不直接电接触以防止在所述容器内7[0032]在一示例性方面中，提供了一种在环境条件下产生纳米气泡8[0061]在一个方面中，所述输送机构包括多个出口以便于所述介质在所述容器内的分[0077]相对于所述第二温度升高所述容器中的内容物的温度以促进所述笼形水合物的9[0087]将所述容器中的内容物的温度从第一温度降低至第二温度以促进包括所述废水配置为控制所述容器中的内容物的温度以促进包括所述第一介质和所述第二介质的水合[0099]控制所述容器中的内容物的温度以促进包括所述第一介质和所述第二介质的水[0100]控制所述容器中的内容物的温度来促进所述水合物的熔化以提供第一经处理介向存储有纳米气泡或纳米液滴的液体施加信号来可控制地释放所述纳米气泡或纳米液滴；[0104]图1描述了对根据本公开的用于执行产生纳米气泡或纳米液滴的方法的系统进行[0105]图2描述了形成图1的系统的一部分的发生器的一实施例，包括该发生器的横截[0110]图7是示出了在不同施加电场强度下纳米气泡表面积与其稳定性增强之间的关系[0115]图12是示出了根据本教导的一实施例的使用图11的系统处理生物气和废水的方[0121]现在将参照用于通过形成纳米气泡和天然气水合物对来自厌氧分解的生物气和[0123]提供诸如冰箱或等温浴105的冷却构件以冷却容器102内的内容物。等温浴105被配置为使冷却剂流通通过发生器101的在容器102附近的至少一部分。在该示例性实施例应在263-343K的温度范围内的冷却[0124]发生器102还包括用于密封容器102的密封构件。密封构件可以包括封闭盖109和[0125]可以使用数据采集系统112来监测与发生器102相关联的参数。提供温度传感器时间隔对通过温度传感器113监测的温度和通过压力传感器114[0128]图2详细描述了包括容器102的双壁的发生器101的横截面，在该容器中装载有液电场。电场的作用使得气体介质的纳米气泡或液体介质的纳米液滴在液体103内部的形成米气泡的容器102的内容物施加声信号(诸如声脉冲)来进行纳米气泡的简便、可控和按需远远早于纳米气泡亚稳性的时间段内进行提取，而纳米气泡亚稳性可以延伸到数月的时[0131]图4描述了由同心元件127组成的电极104B的第二代实施例，每个同心元件127还阴极123和阳极124都通过中心孔128通到它们各自的电触点。与图3所示的第一实施例相出口134的尺寸被设计为使得能够容纳介质，但是防止液体103进入由细长管状部件132或施例可进一步规模化用于工业应用。[0134]从该方法中可获得的亚稳态气体溶解度水平明显高于迄今已知的如表1所示的水[0137]此外，该方法还可以应用于与在本公开中被称为液体103的母液相接触的相混合[0140]图1示出了根据本公开的示例性布置方式的示意图，该布置方式可以用于实施流关的压力由不确定度为±0.010MPa的传感器114进行监测。使用可调节速度的摇摆设备来的氮气来检查容器102是否有泄漏。泄漏测试是为了确保纳米气泡形成过程中压力读数的获的气体。使用惰性气体以及气体排空的第二清洗步骤去除了由容器102限定的体积内的103提供了良好水平的可再现性能。通过从源115注入选定的气体来增加与容器102相关的机械搅拌的情况下，水103在气-水接触约2小时后达到饱和。使用可调节速度的摇摆设备[0145]纳米气泡在形成过程的24小时期间的形成能量可以基于容器102内的储存能量来计算，其中电极104和水103的组合可以模拟具有约3nF容量的电容器。在纳米气泡形成期[0147]这对于仅20ml的液体103来说是非常少量的能量供应，这表明能量效率的水平显著。这可以与例如废水工业中目前可用的系统进行比较来理解。本系统100的能量消耗为如果增加气体吸收会使得在场移除和减压后更高的亚稳态气体容量会持续超过数月甚至[0157]值得注意的是，在高压下同时仍在容器102中的冷冻液体(包含纳米气泡)将使得[0158]可以使用声学和/或磁场暴露来提取纳米气泡或纳米液滴以提供可控的、按需的滴从水中的可控的释放。该磁场可以使用永久磁体或电磁脉冲或一系列这样的脉冲来提自种类特定的临界点的主要温度和压力)中的差异吸收是一个重要的基本特征，可以对其进行控制以改进纳米相作为种类分离过程的试剂的利[0160]纳米相增强的气液吸收操作(或者实际上是液体-液体提取操作)的开发在用于各种目的和应用(诸如关于气体排放的空气质量合规性)的填料塔中的经典液内气体吸收(gas‑in‑liquidabsorption)中具有多种应用/兴趣。有利地，由于纳米相的额外收容范围超过数个月，并且远短于单元操作停留时间，这将被理解为是实用和有效的工作近似)。因此，发明人保存了单元操作的依赖于“平衡”条件的工艺工程设计分析的语料库中以及溶解在不混溶液相中的多组分气体混合物的差异吸收(例如，如以下所述的生物气时，这是因为CO2通常存在于钢铁和水泥厂以及发电站或CHP装置(无论是在沼气或任何其[0165]在从烟气中去除气体组分的另一个实施例中，可以使用由含有碳纳米管的平面(或阻碍水从一侧到另一侧的通过的任何其它疏水多孔‑固体网状物)隔开的双向液体/气是，DAC被进一步认为作为减缓气候变化努力和处理特别是在城市和工业环境中的污染的j在液相i中相对于k的液-液分配系数)中的液-液平衡-分配关系可以用(其中，[0168]用于产生纳米气泡的示例性发生器、系统和方法的另一有利应用是在农业环境中Kj,k是种类j在固相中相对于k的固液分配系数)的固-液平衡-分配关系可以由[0171]现在参照图11，其示出了用于处理多组分混合物的示例性系统1100的工艺流程[0172]现在将通过对来自厌氧分解池的废水进行处理的示例性方法来描述系统1100的[0173]废水可以经由第一入口1105引入到发生器101，而生物气可以经由第二入口1110最大限度地减少到达发生器101的除废水本身之外的颗粒物质或其他不希望的材料的体4一出口1120从发生器101输送到气体储存单元1125。在本示例性实施例中，气体储存单元第三出口1145引导至气体储存单元1125的气[0178]图12是示出了使用图11的示例性系统1100对多组分混合物进行处理的示例性方101的液体不包括任何废水，并且废水从厌氧分解池或另一源直接提供到次级处理容器厌氧分解以外预计将广泛应用于从小规模的农业或家庭用途到大规模的工业应用(诸如化在多组分混合物涉及多种液体的实施例中，可以形成包括液体而不一定包括气体的水合据步骤1210中存在的示例性步骤完成了对第一气体的净化，则可以从发生器101去除1220据图6的步骤1210对该多组分气体进行分离，并且可选地将净化后的第一气体组分从发生二气体组分之外，还可以将第二介质(在本示例性实施例中是废水)引导至次级处理容器的[0182]然后可以将次级处理容器1130的温度降低1250至温度T2＜T1。在2在273K至283K的近似范围内。随后，开始从第二气体和废水形成1260笼型水合某种组合形式)的开发将提高水溶液的浓度(尤其是对于液体纳米液滴来说)和接触面积。水合物生成速率大约是不使用纳米相情况的两倍，CO2和甲烷的水合物生成速率则提高了[0183]将现在由于形成气体水合物而从废水中分离出来的残余污物从次级处理容器和清洁水中的一个或两者从次级处理容器1130中去图12的系统和/或方法可以分别用于包括小规模农业环境(诸如有少量牲畜或后期切割青据上述方法和系统净化生物甲烷或其他气体的方法还可以有利于生物甲烷或其他气体的多个不同的参数，但本示例中特别指温度和压力。例如，环境条件可能包括但不限于在1550可以设置在基底1570上。此外，每个电极/基底布置方式可以根据需要以预定角度倾在容器的附近提供磁场可以增强纳米气泡的产生。磁体可以通过削弱氢键来促进分子扩[0195]将理解的是，本公开的用于在环境条件下生成纳米气泡/液滴的方法和装置的应或用于先进的光生物反应器)，(vii)用于饮料行业的溶解CO2和N2–碳酸化和装瓶(以及也境压力下与环戊烷/水和油/水混合物一起作用可以使得容易地形成液体纳米液滴。因此，纳米液滴的不同倾向，这也将实现液体-种类分离。这可以有助于油回收和气体水合物形2吸有几乎和图17b中一样厚的界面积累，这解释了实际的亨利定律常数增强的环境和低压增(directaircapture，DAC进行多种修改。本领域的技术人员将理解的是，已参照仅作为示例提供的特定值(诸如压本教导仅在根据所附权利要求认为必要的范围内受到[0207]将理解的是，虽然已经描述了用于生成纳米气泡/纳米液滴和处理生物气和废水括处理器、存储器和一个或多个通过本地接口进行通信耦合的输入和/或输出(I/O)设备(或外围设备))。本地接口可以是例如但不限于本领域已知的一个或多个总线或其它有线[0209]处理器可以被编程以执行用于控制纳米气泡/纳米液滴的发生器以及更广泛地处关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、的软件包括该方法的一个或多个组成部分并且可以在合适的运行系包含处理器的系统或可以从指令执行系统、装置或设备获取指令并且执行指令的其他系