專利名稱：陶瓷膜微孔氣體分布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微孔氣體分布器，尤其涉及一種陶瓷膜微孔氣體分布器。
背景技術(shù)：
氣體分布器廣泛應(yīng)用于氣體吸收、氣液反應(yīng)、生化曝氣等氣液傳質(zhì)設(shè)備中，氣體在一定壓力的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)氣體分布器擴(kuò)散成微小氣泡匯入液體，進(jìn)行混合和傳質(zhì)。氣體分布器根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為管式、板式和盤式分布器；根據(jù)材料又可以分為陶瓷、橡膠膜片、聚乙烯和金屬分布器。氣體分布器的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和孔徑大小直接影響了其壽命和傳質(zhì)效果，例如，微孔氣體分布器產(chǎn)生氣泡的比表面積(a>6mm O比一般分布器的比表面積(a<0. 6mm O 大得多，使傳質(zhì)過(guò)程得到極大強(qiáng)化。目前已有的氣體分布器存在許多缺陷，如中國(guó)專利CN101746895A公布了一種管式微孔曝氣方法及裝置設(shè)計(jì)了一種在橡膠膜片上均勻分布有Y型微孔的氣體分布器，利用曝氣時(shí)的氣體壓力使Y型空張開(kāi)，氣體擴(kuò)散到水中；停止曝氣時(shí)，由于橡膠自身的彈力和水壓使孔閉合。此裝置雖然可以避免水中物質(zhì)堵塞氣孔，但是由于橡膠本身易老化，不適用于含有氯或其他化學(xué)清潔劑的液體中，故使用壽命不長(zhǎng)，且由于孔徑過(guò)大，曝氣效率不高。專利CN101982429A公布了超微孔曝氣器采用40 50目剛玉燒制成曝氣盤片，雖然克服了材質(zhì)老化的問(wèn)題，但是盤式氣體分布器存在曝氣死角，且在應(yīng)用于污水曝氣時(shí)污水中的雜質(zhì)易落于盤面上，造成孔徑堵塞。專利CN1074837公布了膜氣體分布器是以金屬或有機(jī)的管式或平板膜為元件設(shè)計(jì)的氣體分布器。雖然該氣體分布器膜孔小，氣液傳質(zhì)能力強(qiáng)，但是以金屬為材料的氣體分布器，由于金屬可能與溶液發(fā)生反應(yīng)，使用范圍受到限制；而有機(jī)材料不耐酸堿、抗壓能力有限，也縮短了其使用壽命。因此，需要發(fā)明一種使用壽命長(zhǎng)，氣液傳質(zhì)效率高的微孔氣體分布器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種陶瓷膜微孔氣體分布器。本發(fā)明的另一目的是提供陶瓷膜微孔氣體分布器的曝氣方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是
一、陶瓷膜微孔氣體分布器，包括殼體，殼體上有進(jìn)氣口、進(jìn)液口和排液口 ；所述的殼體內(nèi)裝有陶瓷膜元件，陶瓷膜元件的一端開(kāi)口，一端用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，進(jìn)氣口和陶瓷膜元件的開(kāi)口端相通。所述的陶瓷膜元件由無(wú)機(jī)金屬氧化物燒結(jié)而成。所述的無(wú)機(jī)金屬氧化物為氧化鋁或氧化鋯。所述的陶瓷膜元件的孔隙率為30% 60%。所述的陶瓷膜元件的微孔孔徑為50nm 800nm。所述的陶瓷膜元件為多個(gè)，在殼體內(nèi)縱向平行排列。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的殼體內(nèi)還裝有隔板，進(jìn)液口和排液口分別位于隔板的兩側(cè)，隔板上局部有缺口，隔板上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件從小孔中穿過(guò)。所述的隔板為多塊，相鄰的隔板分別與殼體的兩側(cè)固接。所述的隔板數(shù)量為奇數(shù)，進(jìn)液口和排液口分別位于殼體的同側(cè)。所述的隔板數(shù)量為偶數(shù)，進(jìn)液口和排液口分別位于殼體的兩側(cè)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的殼體兩端還裝有花板，花板與殼體內(nèi)側(cè)壁固接， 花板上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件從小孔中穿過(guò)，進(jìn)液口和排液口與兩塊花板之間形成的空腔相通。二、陶瓷膜微孔氣體分布器的曝氣方法，氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入殼體中的陶瓷膜元件內(nèi)，再通過(guò)陶瓷膜元件管壁的微小孔向外擴(kuò)散；液體從進(jìn)液口進(jìn)入，擴(kuò)散的氣體與液體接觸，進(jìn)行氣液傳質(zhì)后，液體從排液口流出。采用上述技術(shù)方案的積極效果本發(fā)明利用膜材料的微孔特性，氣體從陶瓷膜元件的開(kāi)口端進(jìn)入，從側(cè)壁的微孔放出，使氣泡細(xì)小、均勻，且液體由進(jìn)液口向排液口移動(dòng)，使從陶瓷膜元件內(nèi)擴(kuò)散的氣泡在殼體內(nèi)與液體充分接觸，提高了氣液傳質(zhì)效率；在殼體兩端設(shè)有花板，防止了停止曝氣時(shí)液體回流至氣體泵的可能性，提高了泵的使用壽命；殼體內(nèi)有多塊隔板，在隔板的作用下，使液流更加湍急，液體和氣泡充分混合，提高氣液傳質(zhì)效率；與橡膠膜片、聚乙烯和金屬等材質(zhì)相比，陶瓷膜具有耐高溫、高壓、酸堿等特點(diǎn)，可在各種溶液中長(zhǎng)期使用，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，降低了運(yùn)行費(fèi)用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的使用流程圖中1-殼體，2-陶瓷膜元件，3-隔板，4-花板，5-進(jìn)氣口，6-進(jìn)液口，7-排液口，8-空氣壓縮機(jī)，9-壓力表，10-緩沖罐，11-轉(zhuǎn)子流量計(jì)，12-陶瓷膜微孔氣體分布器，13-料液罐， 14-集液罐，15-真空緩沖罐，16-真空泵。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，陶瓷膜微孔氣體分布器，包括殼體1，殼體 1上有進(jìn)氣口 5、進(jìn)液口 6和排液口 7。殼體1內(nèi)裝有陶瓷膜元件2，陶瓷膜元件2的一端開(kāi)口，一端用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，進(jìn)氣口 5和陶瓷膜元件2的開(kāi)口端相通。氣體由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜元件2。陶瓷膜元件2由無(wú)機(jī)金屬氧化物燒結(jié)而成，無(wú)機(jī)金屬氧化物可以是氧化鋁或者氧化鋯，陶瓷膜元件2的孔隙率為30% 60%，微孔孔徑為50nm 800nm。由于陶瓷膜元件 2的一端開(kāi)口，一端用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，因此，進(jìn)入的氣體從陶瓷膜元件2側(cè)壁上的微孔放出， 形成微小氣泡。陶瓷膜元件2為多個(gè)，在殼體1內(nèi)縱向平行排列，加大陶瓷膜元件2的釋放面積。為了更大的提高氣液傳質(zhì)效率，制造出湍急的液流，使氣泡和液體充分混合，殼體 1內(nèi)還裝有隔板3，進(jìn)液口 6和排液口 7分別位于隔板3的兩側(cè)，隔板3上局部有缺口，隔板3上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件2外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件2從小孔中穿過(guò)。當(dāng)液體在殼體1內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于受到隔板3的阻擋，使水流從隔板3上的局部缺口部位流過(guò)，形成湍急的液流。為了更進(jìn)一步的加強(qiáng)效果，將隔板3設(shè)置為多塊，相鄰的隔板3分別與殼體1的兩側(cè)固接，這樣使得液流在殼體1內(nèi)曲折前行，液流更加湍急，與氣泡的混合也就更加均勻。 為了延長(zhǎng)液體流動(dòng)的行程，如圖1所示，隔板3數(shù)量為奇數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7分別位于殼體1的同側(cè)。圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，隔板3數(shù)量為偶數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7分別位于殼體1的兩側(cè)。由于在使用時(shí)，本裝置與氣體泵連接，為了防止停止曝氣時(shí)液體回流至氣體泵的可能性，延長(zhǎng)氣體泵的使用壽命，殼體1兩端還裝有花板4，花板4與殼體1內(nèi)側(cè)壁固接，花板4上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件2外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件2從小孔中穿過(guò)，進(jìn)液口 6 和排液口 7與兩塊花板4之間形成的空腔相通。這樣，液體只在兩塊花板4形成的空腔內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)，不會(huì)干擾進(jìn)氣口 5，因此，停止曝氣時(shí)液體也不會(huì)回流至進(jìn)氣口 5，進(jìn)而回流到氣體泵，延長(zhǎng)氣體泵的使用壽命。陶瓷膜微孔氣體分布器的曝氣方法，氣體由進(jìn)氣口 5進(jìn)入殼體1中的陶瓷膜元件 2內(nèi)，再通過(guò)陶瓷膜元件2管壁的微小孔向外擴(kuò)散；液體從進(jìn)液口 6進(jìn)入，擴(kuò)散的氣體與液體接觸，進(jìn)行氣液傳質(zhì)后，液體從排液口 7流出。整個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)氣泡和液體的充分混合， 氣液傳質(zhì)效率高。圖3是本發(fā)明的使用流程圖，如圖所示，氣體由空氣壓縮機(jī)8輸送，經(jīng)過(guò)緩沖罐10， 使流量達(dá)到穩(wěn)定，空氣壓縮機(jī)8和緩沖罐10之間的管線上裝有壓力表9，便于隨時(shí)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍值。氣體由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器12內(nèi)，通過(guò)陶瓷膜元件2上的微孔擴(kuò)散成細(xì)小均勻的氣泡，料液罐13內(nèi)的清水由進(jìn)液口 6進(jìn)入殼體1內(nèi)，與擴(kuò)散出的細(xì)小均勻氣泡混合接觸，接觸后，氣體和液體的混合物在真空泵16的負(fù)壓抽吸作用下從排液口 7排出，進(jìn)入集液罐14，真空泵16與集液罐 14之間安裝真空緩沖罐15，對(duì)真空泵16的負(fù)壓作用做進(jìn)一步的緩沖。實(shí)施例1
以測(cè)量水中充氧量為例，采用氧化鋁燒結(jié)而成的陶瓷膜元件2，孔隙率為36%，平均孔徑為50nm，且隔板3數(shù)量為奇數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7在殼體1的同側(cè)。氣體由空氣壓縮機(jī) 8輸送，經(jīng)過(guò)緩沖罐10，使流量達(dá)到穩(wěn)定，空氣壓縮機(jī)8和緩沖罐10之間的管線上裝有壓力表9，便于隨時(shí)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍值。當(dāng)氣體壓力達(dá)到0. IMpa時(shí)，由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器12內(nèi)，通過(guò)陶瓷膜元件2上的微孔擴(kuò)散成細(xì)小均勻的氣泡，料液罐13內(nèi)的清水由進(jìn)液口 6進(jìn)入殼體1內(nèi)，與擴(kuò)散出的細(xì)小均勻氣泡混合接觸，接觸后，氣體和液體的混合物在真空泵16的負(fù)壓抽吸作用下從排液口 7排出，進(jìn)入集液罐14，真空泵16與集液罐14之間安裝真空緩沖罐15，對(duì)真空泵16的負(fù)壓作用做進(jìn)一步的緩沖。以碘量法測(cè)定出水中的溶解氧，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)盤式氣體分布器相比，使用本發(fā)明的陶瓷膜微孔氣體分布器可使氧吸收速率提高3倍，傳質(zhì)系數(shù)提高 100%。實(shí)施例2
以亞硫酸鈉空氣氧化法測(cè)定亞硫酸鈉中溶解量為例，采用氧化鋯燒結(jié)而成的陶瓷膜元件2，孔隙率為50%，平均孔徑為800nm，且隔板3數(shù)量為偶數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7在殼體1 的不同側(cè)。氣體由空氣壓縮機(jī)8輸送，經(jīng)過(guò)緩沖罐10，使流量達(dá)到穩(wěn)定，空氣壓縮機(jī)8和緩沖罐10之間的管線上裝有壓力表9，便于隨時(shí)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍值。當(dāng)氣體壓力達(dá)到0. SMpa時(shí)，由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器 12內(nèi)，通過(guò)陶瓷膜元件2上的微孔擴(kuò)散成細(xì)小均勻的氣泡，料液罐13內(nèi)的清水由進(jìn)液口 6 進(jìn)入殼體1內(nèi)，與擴(kuò)散出的細(xì)小均勻氣泡混合接觸，接觸后，氣體和液體的混合物在真空泵 16的負(fù)壓抽吸作用下從排液口 7排出，進(jìn)入集液罐14，真空泵16與集液罐14之間安裝真空緩沖罐15，對(duì)真空泵16的負(fù)壓作用做進(jìn)一步的緩沖。以碘量法測(cè)定出水中的溶解氧，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)盤式氣體分布器相比，使用本發(fā)明的陶瓷膜微孔氣體分布器可使氧吸收速率提高5倍，傳質(zhì)系數(shù)提高200%。實(shí)施例3
以測(cè)量水中充氧量為例，采用氧化鋁燒結(jié)而成的陶瓷膜元件2，孔隙率為30%，平均孔徑為lOOnm，且隔板3數(shù)量為奇數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7在殼體1的同側(cè)。氣體由空氣壓縮機(jī)8輸送，經(jīng)過(guò)緩沖罐10，使流量達(dá)到穩(wěn)定，空氣壓縮機(jī)8和緩沖罐10之間的管線上裝有壓力表9，便于隨時(shí)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍值。當(dāng)氣體壓力達(dá)到0. IMpa時(shí)，由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器12內(nèi)，通過(guò)陶瓷膜元件2上的微孔擴(kuò)散成細(xì)小均勻的氣泡，料液罐13內(nèi)的清水由進(jìn)液口 6進(jìn)入殼體1內(nèi)，與擴(kuò)散出的細(xì)小均勻氣泡混合接觸，接觸后，氣體和液體的混合物在真空泵16的負(fù)壓抽吸作用下從排液口 7排出，進(jìn)入集液罐14，真空泵16與集液罐14之間安裝真空緩沖罐15，對(duì)真空泵16的負(fù)壓作用做進(jìn)一步的緩沖。以碘量法測(cè)定出水中的溶解氧，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)盤式氣體分布器相比，使用本發(fā)明的陶瓷膜微孔氣體分布器可使氧吸收速率提高3倍，傳質(zhì)系數(shù)提高 100%。實(shí)施例4
以亞硫酸鈉空氣氧化法測(cè)定亞硫酸鈉中溶解量為例，采用氧化鋯燒結(jié)而成的陶瓷膜元件2，孔隙率為60%，平均孔徑為800nm，且隔板3數(shù)量為偶數(shù)，進(jìn)液口 6和排液口 7在殼體1 的不同側(cè)。氣體由空氣壓縮機(jī)8輸送，經(jīng)過(guò)緩沖罐10，使流量達(dá)到穩(wěn)定，空氣壓縮機(jī)8和緩沖罐10之間的管線上裝有壓力表9，便于隨時(shí)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)11調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍值。當(dāng)氣體壓力達(dá)到0. SMpa時(shí)，由進(jìn)氣口 5進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器 12內(nèi)，通過(guò)陶瓷膜元件2上的微孔擴(kuò)散成細(xì)小均勻的氣泡，料液罐13內(nèi)的清水由進(jìn)液口 6 進(jìn)入殼體1內(nèi)，與擴(kuò)散出的細(xì)小均勻氣泡混合接觸，接觸后，氣體和液體的混合物在真空泵 16的負(fù)壓抽吸作用下從排液口 7排出，進(jìn)入集液罐14，真空泵16與集液罐14之間安裝真空緩沖罐15，對(duì)真空泵16的負(fù)壓作用做進(jìn)一步的緩沖。以碘量法測(cè)定出水中的溶解氧，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)盤式氣體分布器相比，使用本發(fā)明的陶瓷膜微孔氣體分布器可使氧吸收速率提高5倍，傳質(zhì)系數(shù)提高200%。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷膜微孔氣體分布器，包括殼體(1)，殼體(1)上有進(jìn)氣口( 5 )、進(jìn)液口( 6 )和排液口(7)，其特征在于所述的殼體(1)內(nèi)裝有陶瓷膜元件(2)，陶瓷膜元件(2)的一端開(kāi)口，一端用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，進(jìn)氣口( 5 )和陶瓷膜元件(2 )的開(kāi)口端相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的陶瓷膜元件 (2)由無(wú)機(jī)金屬氧化物燒結(jié)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的無(wú)機(jī)金屬氧化物為氧化鋁或氧化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的陶瓷膜元件 (2)的孔隙率為30% 60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的陶瓷膜元件 (2)的微孔孔徑為50nnT800nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的陶瓷膜元件 (2)為多個(gè)，在殼體(1)內(nèi)縱向平行排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的殼體(1)內(nèi)還裝有隔板(3)，進(jìn)液口(6)和排液口(7)分別位于隔板(3)的兩側(cè)，隔板(3)上局部有缺口， 隔板(3)上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件(2)外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件(2)從小孔中穿過(guò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的隔板(3)為多塊，相鄰的隔板(3 )分別與殼體(1)的兩側(cè)固接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的隔板(3)數(shù)量為奇數(shù)，進(jìn)液口(6)和排液口(7)分別位于殼體(1)的同側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的隔板(3)數(shù)量為偶數(shù)，進(jìn)液口(6)和排液口(7)分別位于殼體(1)的兩側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器，其特征在于所述的殼體(1)兩端還裝有花板(4)，花板(4)與殼體(1)內(nèi)側(cè)壁固接，花板(4)上具有內(nèi)徑與陶瓷膜元件(2)外徑相匹配的小孔，陶瓷膜元件(2)從小孔中穿過(guò)，進(jìn)液口(6)和排液口(7)與兩塊花板(4) 之間形成的空腔相通。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷膜微孔氣體分布器的曝氣方法，其特征在于氣體由進(jìn)氣口(5)進(jìn)入殼體(1)中的陶瓷膜元件(2)內(nèi)，再通過(guò)陶瓷膜元件(2)管壁的微小孔向外擴(kuò)散；液體從進(jìn)液口(6)進(jìn)入，擴(kuò)散的氣體與液體接觸，進(jìn)行氣液傳質(zhì)后，液體從排液口(7) 流出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微孔氣體分布器，包括殼體(1)，殼體(1)上有進(jìn)氣口(5)、進(jìn)液口(6)和排液口(7)；所述的殼體(1)內(nèi)裝有陶瓷膜元件(2)，陶瓷膜元件(2)的一端開(kāi)口，一端用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，進(jìn)氣口(5)和陶瓷膜元件(2)的開(kāi)口端相通。本發(fā)明利用膜材料的微孔特性，氣體從陶瓷膜元件的開(kāi)口端進(jìn)入，從側(cè)壁的微孔放出，使氣泡細(xì)小、均勻，且液體由進(jìn)液口向排液口移動(dòng)，使從陶瓷膜元件內(nèi)擴(kuò)散的氣泡在殼體內(nèi)與液體充分接觸，提高了氣液傳質(zhì)效率，陶瓷膜具有耐高溫、高壓、酸堿等特點(diǎn)，可在各種溶液中長(zhǎng)期使用，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，降低了運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號(hào)B01D53/18GK102513040SQ20111044934
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張宏, 彭文博, 楊積衡, 王志高 申請(qǐng)人:江蘇久吾高科技股份有限公司