一种声场强度大的槽式超声波发生器及其使用方法与应用技术

本公开涉及纳米乳液技术领域，具体提供一种声场强度大的槽式超声波发生器及其使用方法与应用。串联槽式超声波发生器与微纳米气泡发生器，在超声空化场内引入微纳米气泡，可以得到含有纳米液滴的乳液。针对现有技术中在超声制备纳米乳化液过程中，变幅杆式反应器声场作用范围小，均匀性极差；而槽式反应器声场均匀性号，但空化效果差的问题。本公开旨在探寻合适的方法提高槽式反应器的声场强度并将其用于超声乳化，以此探索超声乳化最佳工艺条件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种声场强度大的槽式超声波发生器及其使用方法与应用


[0001]本公开涉及纳米乳液
，具体提供一种声场强度大的槽式超声波发生器及其使用方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
[0003]功率超声波作为一种非侵入式的高密度能量形式，已应用于清洗，焊接，声化学等领域。其应用的主要机制是超声空化场效应以及由此产生的物理和化学作用，超声反应器是实现超声空化场效应的常用装置，超声空化场的强度与超声反应器内的声场强度和分布情况有紧密联系。超声纳米乳化是功率超声在声化学领域的常见应用，具有乳化液液滴粒径小、分布范围窄、耗能少等优点。
[0004]但专利技术人发现，超声纳米乳化常用的设备是变幅杆式反应器，由于这种反应器声场作用范围小、均匀性极差等问题，只能制取实验规模的乳液，不能进行规模化生产。而槽式反应器有声场均匀性较好、作用范围广等优势在超声乳化规模化生产中有巨大的潜力，但其声场强度较低导致声空化效果较差，难以满足规模化生产的要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中在超声制备纳米乳化液过程中，变幅杆式反应器声场作用范围小，均匀性极差；而槽式反应器声场均匀性号，但空化效果差的问题。本公开旨在探寻合适的方法提高槽式反应器的声场强度并将其用于超声乳化，以此探索超声乳化最佳工艺条件。
[0006]本公开一个或一些实施方式中，提供一种声场强度大的槽式超声波发生器，串联槽式超声波发生器与微纳米气泡发生器。
[0007]本公开一个或一些实施方式中，提供一种提高槽式超声波发生器超声空化能力的方法，在超声空化场内引入微纳米气泡。
[0008]本公开一个或一些实施方式中，提供一种纳米乳液的制备方法，包括如下步骤：对粗乳液进行超声波空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，一段时间后，得到含有纳米液滴的乳液。
[0009]本公开一个或一些实施方式中，提供一种水包油型纳米乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0010]在室温条件下，选用花生油为油相，搅拌混合形成复合乳化剂，将复合乳化剂和油加入到一定量水中，搅拌形成粗乳液，将粗乳液置于超声波反应器中，超声空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，一段时间后，得到水包油型纳米乳液。
[0011]本公开一个或一些实施方式中，提供一种控制纳米液滴粒径的方法，包括如下步骤：
[0012]对粗乳液进行超声波空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，控制乳化时
间控制纳米液滴粒径，即超声空化时间越长，粒径越小；
[0013]所述乳化时间为4
‑
8分钟；
[0014]所述纳米液滴波粒径可控范围为200
‑
650nm；
[0015]所述微纳米气泡进气量为150ml/min。
[0016]上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
[0017]1)本公开通过串联槽式超声发生器与微纳米气泡发生器，在原本的超声空化场内引入更多的微小气泡，使得场内产生更多微射流与冲击波，增强空化效应，提高声场均匀性。本公开对槽式超声发生器进行了改进，提高了槽式超声发生器的空化能力，在利用槽式发生器声场均匀性好，作用范围好的同时，解决了槽式反应器空化能力弱，难以满足生产需要的问题。
[0018]2)本公开提供了一种纳米乳液的制备方法，随着油滴半径的减小，油滴受到的气泡溃灭压力和射流速度都增大；气泡溃灭时的高压和微射流直接作用于油滴表面，产生强大的剪切力足以使油滴发生破裂，该制备方法可以较不通入气泡的方案获得粒径更小的纳米液滴，大大降低了纳米液滴的粒径，满足实际应用需求。
附图说明
[0019]构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0020]图1为实施例中槽式超声反应器模型和网格图；
[0021]图2为实施例中槽式超声反应器XOZ平面声压分布图；
[0022]图3为实施例中单气泡与无气泡XOZ截面声压对比图；
[0023]图4为实施例中多气泡三维模型图；
[0024]图5为实施例1中含气量对应声压分布图；
[0025]图6为实施例1中进气量对应反应器XOZ平面截面能量分布图；
[0026]图7为实施例1中声场单气泡外形变化图；
[0027]图8为实施例1中气泡在压力作用下的形态变化图；
[0028]图9为实施例1中附壁面气泡压力云图；
[0029]图10为实施例1中油滴表面射流图；
[0030]图11实施例中超声乳化与微气泡强化超声乳化油滴粒径对比图；
[0031]图12实施例中超声乳化与微气泡强化超声乳化多分散指数对比图；
[0032]图13为实施例中所用超声反应器图；
[0033]图14为实施例中所用微纳米气泡发生器图；
[0034]图15为实施例中所用水听器图；
[0035]图16为实施例中所用数字示波器图。
具体实施方式
[0036]下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0037]针对现有技术中在超声制备纳米乳化液过程中，变幅杆式反应器声场作用范围小，均匀性极差；而槽式反应器声场均匀性号，但空化效果差的问题。本公开旨在探寻合适的方法提高槽式反应器的声场强度并将其用于超声乳化，以此探索超声乳化最佳工艺条件。
[0038]本公开一个或一些实施方式中，提供一种声场强度大的槽式超声波发生器，串联槽式超声波发生器与微纳米气泡发生器。
[0039]本公开通过串联槽式超声发生器与微纳米气泡发生器，在原本的超声空化场内引入更多的微小气泡，使得场内产生更多微射流与冲击波，增强空化效应，提高声场均匀性。
[0040]本公开一个或一些实施方式中，提供一种提高槽式超声波发生器超声空化能力的方法，在超声空化场内引入微纳米气泡；
[0041]优选的，在超声空化过程中，采用冰浴进行降温。
[0042]本公开一个或一些实施方式中，提供一种纳米乳液的制备方法，包括如下步骤：对粗乳液进行超声波空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，一段时间后，得到含有纳米液滴的乳液。
[0043]优选的，所述纳米乳液中液滴的平均粒径为150
‑
700nm，优选为190
‑
200nm；
[0044]或，所述纳米乳液为水包油纳米乳液。
[0045]优选的，所述微纳米气泡进气量在50
‑
200ml/min，优选为150ml/min。
[0046]优选的，所述超声时间为4
‑
20分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声场强度大的槽式超声波发生器，其特征在于，串联槽式超声波发生器与微纳米气泡发生器。2.一种提高槽式超声波发生器超声空化能力的方法，其特征在于，在超声空化场内引入微纳米气泡；优选的，在超声空化过程中，采用冰浴进行降温。3.一种纳米乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对粗乳液进行超声波空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，一段时间后，得到含有纳米液滴的乳液。4.如权利要求3所述的纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述纳米乳液中液滴的平均粒径为150
‑
700nm，优选为190
‑
200nm；或，所述纳米乳液为水包油纳米乳液。5.如权利要求3所述的纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述微纳米气泡进气量在50
‑
200ml/min，优选为150ml/min。6.如权利要求3所述的纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述超声时间为4
‑
20分钟，优选为12分钟。7.一种水包油型纳米乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在室温条件下，选用花生油为油相，搅拌混合形成复合乳化剂，将复合乳化剂和油加入到一定量水中，搅拌形成粗乳液，将粗乳液置于超声波反应器中，超声空化，并在超声波空化过程中引入微纳米气泡，一段时间后，得到水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗波，饶云龙，王凯，张煜，刘文港，姜鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：