專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備高氧水的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備高氧水的方法及其裝置，具體涉及一種利用超重力強(qiáng)化傳質(zhì)交換技術(shù)制備高氧水的裝置及其方法，是新一代強(qiáng)化傳遞反應(yīng)與分離領(lǐng)域技術(shù)。
背景技術(shù)：
高氧水是一種比普通自然的水更能夠使人體多吸收和補(bǔ)充氧的水。目前通常用的高氧水是一種日常生活飲用水采用電離臭氧增氧或水中噴氧和高壓溶氧的方法進(jìn)行加氧。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN1132185A公開(kāi)了磁化高氧水的制備方法包括原水凈化處理工序、磁化加氧滅菌處理工序及冷卻加氧罐裝工序，原水凈化處理工序是將原水進(jìn)行過(guò)濾、電滲析及離子交換樹(shù)脂處理，磁化冷卻滅菌加氧是將上一工序處理的水進(jìn)行電磁化、加氧、滅菌及冷卻處理，最后經(jīng)冷卻、加氧及罐裝機(jī)裝瓶出售。該方法是水中噴氧的方法進(jìn)行加氧。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL20052011(^81. 2公開(kāi)了一種高氧水制備裝置包括高壓氧
氣瓶、高壓管、高壓容器，高壓氧氣瓶由高壓管與高壓容器相連通。應(yīng)用該裝置的加氧方法是水中直接加氧的溶氧方法。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利CN 2515965Y公開(kāi)了一種制備加氧飲料的設(shè)備包括制備加氧組合器及安全閥、壓力表、排氣管等，由于采用加氧組合器，實(shí)現(xiàn)了多路對(duì)純凈水的加氧。應(yīng)用該設(shè)備的加氧方法是水中直接溶氧方法。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL200520113826. 5公開(kāi)了一種富氧水發(fā)生裝置包括順序設(shè)置的電解臭氧發(fā)生器、氣水混合器及還原器。自來(lái)水通過(guò)本實(shí)用新型的裝置處理后，其中的含氧量增加。應(yīng)用該裝置的加氧方法是電離臭氧在水中增氧的方法。由于采取臭氧加氧和噴氧加氧及高壓溶氧，存在以下的問(wèn)題(1)由于臭氧(O3)在日常生活中用于消毒殺菌過(guò)量對(duì)人體有害，電解或電離臭氧加氧的高氧水有異味且不安全。(2)水中噴氧的加氧，效率低，氧氣消耗比較大。(3)高壓溶氧由于氧氣與水在高壓下進(jìn)行互溶，溶解時(shí)間較長(zhǎng)、容器不宜做的太大所以不適合生產(chǎn)上的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的提供一種高效的利用超重力強(qiáng)化傳質(zhì)交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)水中加氧的制備高氧水的方法與裝置。本發(fā)明一種制備高氧水的方法的原理是利用一個(gè)環(huán)狀填料以軸心高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行對(duì)水加氧的方法。水從旋轉(zhuǎn)填料的中心進(jìn)入，氧氣從填料外側(cè)進(jìn)入在傳質(zhì)傳遞過(guò)程中使得水中的氧含量升高很多倍；為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種制備高氧水的裝置包括進(jìn)水容器、旋轉(zhuǎn)填料器和氧氣瓶；進(jìn)水容器通過(guò)進(jìn)水管與旋轉(zhuǎn)填料器中的填料連通，進(jìn)水管上設(shè)有水泵；填料通過(guò)框架固定在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接；旋轉(zhuǎn)填料器的殼體上端設(shè)有氧氣進(jìn)口，下端設(shè)有出水口，殼體的一側(cè)設(shè)有氧氣出口 ；氧氣進(jìn)口與氧氣瓶連通。進(jìn)一步地，所述的制備高氧水的裝置還包括冷卻器，進(jìn)水容器通過(guò)管道與冷卻器連接，冷卻器通過(guò)進(jìn)水管與旋轉(zhuǎn)填料器中的填料連通。所述的填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料、陶瓷填料或尼龍?zhí)盍?。一種應(yīng)用所述裝置的制備高氧水的方法在泵輸送下，溫度為0 60°C的水從進(jìn)水容器經(jīng)過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心，然后進(jìn)入中心外周的填料內(nèi)，填料通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制為100 2800r/min，填料內(nèi)的水在離心力的作用下往填料外周甩出；甩出到填料與殼體之間的空間；氧氣瓶的氧氣從氧氣進(jìn)口處進(jìn)入殼體與填料之間的空間，氧氣流量為200-400L/h，氧氣與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，氧溶解到水中；溶解后剩余的氧氣從氧氣出口口處排出；溶解氧氣后的水從出水口排出。進(jìn)一步地，進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心的水流量?jī)?yōu)選為25_35L/h。來(lái)自氧氣瓶的氧氣流量?jī)?yōu)選為200_400L/h。一種所述裝置的制備高氧水的方法在泵輸送下，溫度為高于60°C的水，從進(jìn)水容器通過(guò)管道進(jìn)入是冷卻器，水被冷卻器冷卻到低于60°C，在泵輸送下，水從進(jìn)水管進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心，然后進(jìn)入中心外周的填料內(nèi)，填料通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制為100 2800r/min，填料內(nèi)的水在離心力的作用下往填料外周甩出；甩出到填料與殼體之間的空間；氧氣瓶的氧氣從氧氣進(jìn)口處進(jìn)入殼體與填料之間的空間，并與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，氧溶解到水中；溶解后剩余的氧氣從氧氣出口口處排出；溶解氧氣后的水從出水口排出。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)和有益效果(1)由于加氧的氧氣采用了空氣分離出來(lái)的氧氣(O2)而不是電解或電離出來(lái)的臭氧(O3)，所以被加氧的高氧水安全有效。(2)由于采用了強(qiáng)化傳質(zhì)交換下水的表面積非常大，氧很快地溶解在水中。(3)在強(qiáng)化傳質(zhì)交換的過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行所以效率非常高。而強(qiáng)化傳質(zhì)交換下出來(lái)的高氧水可以直接罐裝或直接應(yīng)用不需要另外再處理。(4)本發(fā)明制備高氧水的過(guò)程完全是物理過(guò)程沒(méi)有經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)所以制備的水不含任何的添加劑和雜質(zhì)。加氧效率非常高在傳質(zhì)傳遞過(guò)程瞬間完成，比現(xiàn)在常用的加氧方法效率高、加氧的流程簡(jiǎn)單。


圖1是一種制備高氧水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中填料旋轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)例表示的范圍。如圖1和圖2所示，一種制備高氧水的裝置包括進(jìn)水容器1、旋轉(zhuǎn)填料器3和氧氣瓶4 ；進(jìn)水容器1通過(guò)進(jìn)水管3-5與旋轉(zhuǎn)填料器3中的填料3-1連通，進(jìn)水管上設(shè)有水泵； 填料3-1通過(guò)框架固定在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接；旋轉(zhuǎn)填料器3的殼體3-2上端設(shè)有氧氣進(jìn)口 3-3，下端設(shè)有出水口 3-4，殼體3-2的一側(cè)設(shè)有氧氣出口 3-6 ；氧氣進(jìn)口 3_3與氧氣瓶4連通。填料3-1可為不銹鋼絲網(wǎng)填料、陶瓷填料、尼龍?zhí)盍匣蛘咂渌?lèi)型的填料。如果來(lái)自進(jìn)水容器1的水溫過(guò)高，高于60°C，本發(fā)明制備高氧水裝置還包括冷卻器2，進(jìn)水容器1通過(guò)管道與冷卻器2連接，冷卻器2通過(guò)進(jìn)水管3-5與旋轉(zhuǎn)填料器3中的填料3-1連通。水從進(jìn)水容器1通過(guò)管道進(jìn)入是冷卻器2，水被冷卻器2冷卻到所需要的溫度(溫度0 60°C )，在泵輸送下，水從進(jìn)水管3-5進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器3的中心，然后進(jìn)入中心外周的填料內(nèi)，填料通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制為100 2800r/min， 填料內(nèi)的水在離心力的作用下往填料外周甩出；甩出到填料與殼體3-2之間的空間；氧氣瓶4的氧氣從氧氣進(jìn)口 3-3處進(jìn)入殼體與填料之間的空間，并與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，水可以得到氧的最大溶解度。溶解剩余的氧氣進(jìn)入到填料旋轉(zhuǎn)器3內(nèi)的中心位置，由于氣瓶來(lái)的氧氣壓力高于氧氣出口 3-6的壓力，氧氣從填料的外面進(jìn)入到填料中心，從氧氣出口 3-6 口處排出。 溶解氧氣后的水從出水口 3-4排出。實(shí)施例1應(yīng)用圖1-2所示的制備高氧水的裝置。其中，填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料。進(jìn)水容器 1中自來(lái)水溶解氧濃度DO = 3. 60mg/L，溫度為30. 5°C;進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料器3的水流量為糾 h，旋轉(zhuǎn)填料床轉(zhuǎn)速850rpm，常壓；水從進(jìn)水管3_5進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料中心，在離心力的作用下經(jīng)過(guò)填料往外甩出，甩出到填料與殼體3-2之間的空間；氧氣瓶4的氧氣從氧氣進(jìn)口 3-3 口處進(jìn)入；來(lái)自氧氣瓶4的氧氣流量400L/h ；氧氣進(jìn)入到殼體與填料之間的空間，并在這里與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，水可以得到氧的最大溶解度。溶解氧氣后的水從出水口 3-4排出，經(jīng)檢測(cè)，水中的氧濃度28. 5mg/L。剩余的氧氣從氧氣出口 3-6排出。實(shí)施例2應(yīng)用圖1-2所示的制備高氧水的裝置。其中，填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料。進(jìn)水容器 1中自來(lái)水溶解氧濃度DO = 4. 60mg/L，溫度5°C ；進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料器3的水流量為30L/h，旋轉(zhuǎn)填料床轉(zhuǎn)速2200rpm，常壓；水從進(jìn)水管3_5進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料中心，在離心力的作用下經(jīng)過(guò)填料往外甩出，甩出到填料與殼體3-2之間的空間；氧氣瓶4的氧氣從氧氣進(jìn)口 3-3 口處進(jìn)入；來(lái)自氧氣瓶4的氧氣流量300L/h ；氧氣進(jìn)入到殼體與填料之間的空間，并在這里與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，水可以得到氧的最大溶解度。溶解氧氣后的水從出水口 3-4排出，經(jīng)檢測(cè)，水中的氧濃度48. 7mg/L。剩余的氧氣從氧氣出口 3-6排出。實(shí)施例3應(yīng)用圖1-2所示的制備高氧水的裝置。其中，填料為陶瓷填料。進(jìn)水容器1中自來(lái)水溶解氧濃度DO = 4. :3mg/L，溫度20°C ；進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料器3的水流量為25L/h，旋轉(zhuǎn)填料床轉(zhuǎn)速I(mǎi)SOOrpm，常壓；水從進(jìn)水管3_5進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料中心，在離心力的作用下經(jīng)過(guò)填料往外甩出，甩出到填料與殼體3-2之間的空間；氧氣瓶4的氧氣從氧氣進(jìn)口 3-3 口處進(jìn)入； 來(lái)自氧氣瓶4的氧氣流量200L/h ；氧氣進(jìn)入到殼體與填料之間的空間，并在這里與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，水可以得到氧的最大溶解度。溶解氧氣后的水從出水口 3-4排出，經(jīng)檢測(cè)，水中的氧濃度38mg/L。剩余的氧氣從氧氣出口 3-6排出。
如上所述即可較好實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種制備高氧水的裝置，其特征在于包括進(jìn)水容器、旋轉(zhuǎn)填料器和氧氣瓶；進(jìn)水容器通過(guò)進(jìn)水管與旋轉(zhuǎn)填料器中的填料連通，進(jìn)水管上設(shè)有水泵；填料通過(guò)框架固定在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接；旋轉(zhuǎn)填料器的殼體上端設(shè)有氧氣進(jìn)口，下端設(shè)有出水口，殼體的一側(cè)設(shè)有氧氣出口 ；氧氣進(jìn)口與氧氣瓶連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備高氧水的裝置，其特征在于所述的制備高氧水的裝置還包括冷卻器，進(jìn)水容器通過(guò)管道與冷卻器連接，冷卻器通過(guò)進(jìn)水管與旋轉(zhuǎn)填料器中的填料連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備高氧水的裝置，其特征在于所述的填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料、陶瓷填料或尼龍?zhí)盍稀?br> 4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置的制備高氧水的方法，其特征在于在泵輸送下，溫度為0 60°C的水從進(jìn)水容器經(jīng)過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心，然后進(jìn)入中心外周的填料內(nèi)，填料通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制為100 2800r/min，填料內(nèi)的水在離心力的作用下往填料外周甩出；甩出到填料與殼體之間的空間；氧氣瓶的氧氣從氧氣進(jìn)口處進(jìn)入殼體與填料之間的空間，氧氣流量為200-400L/h，氧氣與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，氧溶解到水中；溶解后剩余的氧氣從氧氣出口口處排出；溶解氧氣后的水從出水口排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備高氧水的方法其特征在于進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心的水流量為25-35L/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備高氧水的方法其特征在于來(lái)自氧氣瓶的氧氣流量 200-400L/h。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求2所述裝置的制備高氧水的方法，其特征在于在泵輸送下，溫度為高于60°C的水，從進(jìn)水容器通過(guò)管道進(jìn)入是冷卻器，水被冷卻器冷卻到低于60°C，在泵輸送下，水從進(jìn)水管進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)填料器的中心，然后進(jìn)入中心外周的填料內(nèi)，填料通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制為100 ^OOr/min，填料內(nèi)的水在離心力的作用下往填料外周甩出；甩出到填料與殼體之間的空間；氧氣瓶的氧氣從氧氣進(jìn)口處進(jìn)入殼體與填料之間的空間，并與從填料甩出的水相遇，在水流和氧氣流兩股流體相互對(duì)流強(qiáng)制傳質(zhì)交換，氧氣充分地溶解到水里面，氧溶解到水中；溶解后剩余的氧氣從氧氣出口口處排出；溶解氧氣后的水從出水口排出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備高氧水的裝置及其方法，該裝置包括進(jìn)水容器、旋轉(zhuǎn)填料器和氧氣瓶；進(jìn)水容器通過(guò)進(jìn)水管與旋轉(zhuǎn)填料器中的填料連通，進(jìn)水管上設(shè)有水泵；填料通過(guò)框架固定在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接；旋轉(zhuǎn)填料器的殼體上端設(shè)有氧氣進(jìn)口，下端設(shè)有出水口，殼體的一側(cè)設(shè)有氧氣出口；氧氣進(jìn)口與氧氣瓶連通。本發(fā)明水從旋轉(zhuǎn)填料的中心進(jìn)入，氧氣從填料外側(cè)進(jìn)入，在傳質(zhì)傳遞過(guò)程中使得水中的氧含量升高；環(huán)狀填料的轉(zhuǎn)速為100～2800r/min。本發(fā)明制備高氧水的過(guò)程完全是物理過(guò)程，制備的水不含任何的添加劑和雜質(zhì)。本發(fā)明加氧在傳質(zhì)傳遞過(guò)程瞬間完成，比現(xiàn)有的加氧方法效率高，本發(fā)明具有加氧流程簡(jiǎn)單、投資少的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/68GK102173498SQ201010596830
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者馮志豪, 劉松, 朱寶璋, 王偉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)