一種介質(zhì)強化反應方法及其實施設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種介質(zhì)強化反應的方法及其實施設備，設備包括液壓泵、微泡發(fā)生器、氣體供給裝置、氣穴發(fā)生器。氣穴發(fā)生器設在第一輸送管路上，微泡發(fā)生器的下側(cè)通過第二輸送管路與回路管路連通，微泡生器的右側(cè)通過供氣管路與氣體供給裝置連通，微泡生器的上側(cè)通過第三輸送管路與氣穴發(fā)生器連通。介質(zhì)強化反應的方法具有安全可靠、實施容易、效果可控的優(yōu)點，其實施設備具有結(jié)構簡單，應用廣泛、控制準確的特點。
【專利說明】一種介質(zhì)強化反應方法及其實施設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介質(zhì)強化反應方法及其實施設備，尤其是涉及一種利用空穴原理定量供給納米級微泡使介質(zhì)發(fā)生強化反應的方法及其實施設備。

【背景技術】
[0002]在液流中當某點壓力低于液體所在溫度下的空氣分離壓時，溶于液體中的氣體會分離出來產(chǎn)生氣泡，發(fā)生空穴現(xiàn)象，當壓力進一步減小而低于液體的飽和蒸汽壓時，液體會迅速汽化形成大量蒸汽氣泡，使空穴現(xiàn)象更為劇烈，從而使液流呈不連續(xù)狀態(tài)。
[0003]空穴現(xiàn)象使液體在動能作用下產(chǎn)生高頻振蕩，在振蕩波縱向產(chǎn)生正負壓區(qū)，并生成大量微泡，無數(shù)微小氣泡在振蕩波縱向傳播形成的負壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負壓強作用下受到壓縮和擴張。微泡隨液體運動發(fā)生相互撞擊、摩擦，當微泡急劇爆裂時能形成強大沖擊波，釋放巨大能量，產(chǎn)生的瞬時沖擊波壓力可高達幾十兆帕至上百兆帕。公知檢測得知:空穴現(xiàn)象可使氣相反應區(qū)的溫度達到5000K以上，液相反應區(qū)的有效溫度達到2000K以上，并伴有強烈的沖擊波和100m/S以上的微射流。
[0004]空穴現(xiàn)象能產(chǎn)生機械效應、熱效應、化學效應、生物效應等一系列效應。機械效應主要表現(xiàn)在非均相反應界面的增大；化學效應主要表現(xiàn)在微泡急劇爆裂過程中產(chǎn)生的高溫高壓可使高分子分解、化學鍵斷裂并產(chǎn)生自由基等；熱效應主要為水熱交換、高熱水解反應坐寸ο
[0005]目前各【技術領域】均有利用空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的機械效應、熱效應、化學效應、生物效應的技術事例，利用機械效應的技術主要包括吸附、結(jié)晶、電化學、非均相化學反應、過濾以及超聲清洗等；利用化學效應的過程主要包括有機物降解、高分子化學反應、除垢以及自由基反應。
[0006]空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的自由基是引發(fā)和強化介質(zhì)反應的根本原因，自由基的數(shù)量是影響空穴作用的強度以及介質(zhì)強化反應效果的重要因素?，F(xiàn)有技術中根據(jù)空穴現(xiàn)象理論利用其產(chǎn)生的各效應實現(xiàn)可控介質(zhì)強化反應的技術還需要提升，有目的控制空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的自由基技術還不完善。因此，定量提供大小可控的微泡并進而控制利用空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的自由基數(shù)量對于介質(zhì)強化反應具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種介質(zhì)強化反應的方法及其實施設備，介質(zhì)強化反應的方法具有安全可靠、實施容易、效果可控的優(yōu)點，其實施設備具有結(jié)構簡單，應用廣泛、控制準確的特點。
[0008]為解決現(xiàn)有技術中利用空穴現(xiàn)象產(chǎn)生的機械效應、熱效應、化學效應、生物效應，其可控性較差及控制精度不足的技術問題，本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的實施設備包括液壓泵、微泡發(fā)生器、氣體供給裝置、氣穴發(fā)生器，液壓泵的左側(cè)與進料管路連通，液壓泵的上側(cè)與第一輸送管路的左端連通，液壓泵的下側(cè)與回路管路的左端連通，第一輸送管路的右端與回路管路的右端連通并同時與出料管路連通；進料管路上設有雙向通路閥F1，第一輸送管路上設有雙向通路閥F2和雙向通路閥F3,回路管路上設有雙向通路閥F4和雙向通路閥F5,出料管路上設有雙向通路閥F6 ；
[0009]氣穴發(fā)生器設在雙向通路閥F2和雙向通路閥F3之間的第一輸送管路上并分別與兩側(cè)的第一輸送管路連通；微泡發(fā)生器的下側(cè)通過第二輸送管路與回路管路連通，第二輸送管路與回路管路的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間，微泡發(fā)生器的右側(cè)通過供氣管路與氣體供給裝置連通，微泡發(fā)生器的上側(cè)通過第三輸送管路與氣穴發(fā)生器連通；第四輸送管路的兩端分別與第一輸送管路和回路管路連通，第四輸送管路與第一輸送管路的連通位置設在雙向通路閥F2與氣穴發(fā)生器之間，第四輸送管路與回路管路的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間。
[0010]優(yōu)選地，所述雙向通路閥F1與液壓泵之間的進料管路上設有溶氧度采樣儀DO1和氧化還原電位采樣儀R1 ;第四輸送管路和第一輸送管路的連通位置與氣穴發(fā)生器之間的第一輸送管路上依次設有流量測量儀L1、壓力測量儀VppH值測量儀PH1、溫度測量儀T1 ;氣穴發(fā)生器與雙向通路閥F3之間的第一輸送管路上依次設有壓力測量儀V2、氧化還原電位采樣儀R2、pH值測量儀PH2、溫度測量儀T2 ;雙向通路微調(diào)閥Ftl通過旁路管路分別與氣穴發(fā)生器和第一輸送管路連通，旁路管路與第一輸送管路連通的位置設在氣穴發(fā)生器和壓力測量儀V2之間；第二輸送管路上設有雙向通路閥F7和壓力測量儀V3 ;供氣管路上設有流量測量儀L2 ;第三輸送管路上設有雙向通路閥F8 ;第四輸送管路上設有雙向通路閥F9和流量測量儀L3 ;雙向通路閥F6右側(cè)的出料管路上設有流量測量儀L4和溶氧度采樣儀DO2。
[0011]優(yōu)選地，實施設備還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)設有可編程邏輯控制器PLC，控制系統(tǒng)用于對進料管路、第一輸送管路、回路管路、出料管路、第二輸送管路、供氣管路、第三輸送管路、第四輸送管路上的雙向通路閥、溶氧度采樣儀、氧化還原電位采樣儀、流量測量儀、壓力測量儀、pH值測量儀、溫度測量儀進行數(shù)據(jù)采樣、控制并實現(xiàn)自動管理。
[0012]可選地，所述微泡發(fā)生器包括殼體和設置于殼體內(nèi)腔中的至少一組微泡發(fā)生器組件，殼體左側(cè)壁上設有進液口和進氣口，殼體右側(cè)壁上設有出料口，相鄰微泡發(fā)生器組件之間設有環(huán)形墊圈；微泡發(fā)生器組件由左蓋、右蓋和設置于左蓋與右蓋之間的組件盤組合構成，左蓋、右蓋和組件盤均為圓盤狀，左蓋和右蓋的直徑相等且大于組件盤的直徑，左蓋與右蓋的中心均設有貫通孔，殼體上設有用于調(diào)整左蓋和右蓋同軸相對轉(zhuǎn)動的裝置；
[0013]左蓋的右側(cè)面邊緣處設有向右凸起的第一凸起邊沿，左蓋的右側(cè)面中部設有向右凸起的且與組件盤半徑相等的短圓柱，短圓柱的圓周壁與第一凸起邊沿的內(nèi)側(cè)壁之間設有間隙，短圓柱的右端面設有中心凹槽、圓形凹槽和半圓形凹槽，中心凹槽設置一個且設置在短圓柱右側(cè)面中部位置，圓形凹槽設置在中心凹槽的周向外側(cè)，半圓形凹槽設置在短圓柱的邊緣，中心凹槽的邊緣設有均勻分布的η個半圓形槽，n ^ 3，圓形凹槽的設置個數(shù)為η的倍數(shù)且沿以中心凹槽為中心的m個同心正η邊形的各邊均勻分布，m ^ 1，半圓形凹槽的設置個數(shù)等于最外側(cè)正η邊形各邊上分布的圓形凹槽的數(shù)量之和，每個半圓形凹槽和相鄰的圓形凹槽之間的最小距離均相等，相鄰的中心凹槽、圓形凹槽、半圓形凹槽相互之間的最小距離均小于圓形凹槽的半徑；優(yōu)選地，8彡η彡5，6彡m彡3。右蓋的左側(cè)面邊緣處設有向左凸起的且與左蓋上的第一凸起邊沿對稱的第二凸起邊沿，組件盤與右蓋通過連接柱固定連接，組件盤的右側(cè)面與右蓋的左側(cè)面之間設有間隙，組件盤的圓周壁與第二凸起邊沿的內(nèi)側(cè)壁之間設有間隙；組件盤的左端面設有與短圓柱的右端面相同的凹槽結(jié)構；左蓋上的第一凸起邊沿與右蓋上的第二凸起邊沿密封貼合，短圓柱的右端面與組件盤的左端面密封貼合。
[0014]可選地，所述氣穴發(fā)生器包括外殼和設置于外殼中的介質(zhì)強化反應腔，介質(zhì)強化反應腔包括兩端均開口的粗腔、收縮腔和細腔，粗腔和細腔之間通過收縮腔過渡，粗腔的左端與設置在外殼上的介質(zhì)進腔口連通，細腔的右端與介質(zhì)出腔口連通，介質(zhì)出腔口為向右張開的喇叭狀；外殼上還開設有與細腔左端連通的微泡輸送通道。
[0015]優(yōu)選地，所述粗腔的直徑為D1，細腔的直徑為D2，收縮腔的長度加上細腔的長度為L，0.01 ( (Dl-D2)/L ( 0.1 ;收縮腔的截面邊緣線與細腔的截面邊緣線的夾角為α，35° < α <75° ;介質(zhì)出腔口的截面邊緣線與細腔的截面右側(cè)邊的夾角為β，45。彡 β 彡 85。；進一步優(yōu)選地，0.015 彡(D1-D2VL 彡 0.03 ;45。彡 α 彡 65。；55° ^ β ^ 75°。
[0016]采用本發(fā)明一種介質(zhì)強化反應的方法的實施設備，控制系統(tǒng)通過打開雙向通路閥F1、雙向通路閥F2、雙向通路閥F3、雙向通路閥F6、雙向通路閥F7、雙向通路閥F8、雙向通路閥F9 ;并關閉雙向通路閥F4和雙向通路閥F5，使介質(zhì)通過雙向通路閥F1進入液壓泵，根據(jù)介質(zhì)強化反應目的的不同要求，液壓泵以一定壓力把介質(zhì)通過第一輸送管路輸送給氣穴發(fā)生器，同時通過第四輸送管路、回路管路、第二輸送管路輸送給微泡發(fā)生器，氣體供給裝置根據(jù)需要通過供氣管路向微泡發(fā)生器輸送特定氣體，介質(zhì)與特定氣體在氣微泡發(fā)生器中發(fā)生物理化學反應，使介質(zhì)中含有高濃度納米級微泡，反應后得到的含有高濃度納米級微泡的介質(zhì)混合物通過第三輸送管路輸送給氣穴發(fā)生器，并在氣穴發(fā)生器中與通過第一輸送管路輸送的介質(zhì)根據(jù)空穴原理發(fā)生強化反應。
[0017]在設備運行整個過程中，由控制系統(tǒng)對進料管路、第一輸送管路、回路管路、出料管路、第二輸送管路、供氣管路、第三輸送管路、第四輸送管路上的雙向通路閥、溶氧度采樣儀、氧化還原電位采樣儀、流量測量儀、壓力測量儀、PH值測量儀、溫度測量儀進行數(shù)據(jù)采樣、監(jiān)測、控制并實行自動管理。當控制系統(tǒng)監(jiān)測得到介質(zhì)強化反應后得到的產(chǎn)物已達標或符合要求時，就讓其通過雙向通路閥F6輸出；當控制系統(tǒng)監(jiān)測到介質(zhì)強化反應后得到的產(chǎn)物沒有達到生產(chǎn)制備目的或不符合要求時，就通過關閉雙向通路閥F6，并同時打開雙向通路閥F4和雙向通路閥F5，使不合要求的介質(zhì)強化反應后的產(chǎn)物通過回路管路回流到液壓泵和微泡發(fā)生器進行再反應。
[0018]一種介質(zhì)強化反應方法，包括如下步驟:
[0019]將量子化液體經(jīng)液壓泵通入本發(fā)明所述的設備中，溶氧度DO1S 6.12mg/L，氧化還原電位R1為255.6mv ;水溫T1為17.(TC ^H1值為6.8-7.0 ;液壓泵向設備提供設備供給壓力為1.0Mpa，氣穴發(fā)生器的進口壓V1為0.45Mpa ;流量計L1為每分鐘80升，流量計L3為每分鐘20升，流量計L2為每分鐘0.15-0.5升，微泡發(fā)生器的進口壓V3為0.5-0.6Mpa，氣穴發(fā)生器的出口壓V2為0.02Mpa ;氧化還原電位R2為282.5-382.5mv ;水溫T1為72.0-77.(TC，水溫差T2-T1 = 55°C, PH1值為2.0-5.8，設備運行正常后，從雙向通路閥F5出取樣，收集得到含有納米微泡的產(chǎn)品，每毫升產(chǎn)品中含12-14億個微泡的密度，含量為0.092-0.628ppm ；
[0020]其中，所述量子化液體為懸浮液，包括量子碳素液和溶劑，所述量子碳素液的濃度是0.1% -0.45%,量子碳素液的添加量為溶劑體積的1% -3%,所述量子碳素液中含有量子碳素。
[0021]本發(fā)明所述的介質(zhì)強化反應方法，其中所述量子碳素包括粒徑為0.6-100nm的碳素粒子，所述碳素粒子為單碳和/或石墨烯粒子，在所述碳素粒子的表層具有含有碳、氫、氧、氮的化合物，所述含有碳、氫、氧、氮的化合物包括稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物。
[0022]本發(fā)明所述的介質(zhì)強化反應方法，其中所述量子碳素由如下質(zhì)量百分比的碳素粒子構成:0.6 <粒徑< 0.9nm的碳素粒子50 %?95 % >0.9 <粒徑< 50.0nm的碳素粒子10%?50%、50 <粒徑< 10nm的碳素粒子O %?20% ;所述含有碳、氫、氧、氮的化合物為稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物的一種或幾種的混合物，其中各元素比例為:C45%?55%，H0.2%?2.0%，N0.1%?0.3%，045%?65% ;所述量子碳素液為含有量子碳素的水溶液，濃度為0.1% -0.45%，所述量子碳素液的ORP為280mv-380mv、電導率σ為l_5ms/cm、電動勢為280mv?380mv、pH值為
1.5-3.2 ；
[0023]所述納米微泡為空氣、氧氣、氫氣、氮氣、氬氣、氦氣、氖氣、氪氣、甲燒、乙燒、丙燒、煤氣、天然氣、一氧化碳、二氧化碳、氧化亞氮、氟化物氣體中的一種或幾種的混合物；
[0024]所述溶劑為油、水、低碳醇的一種或幾種的混合物，所述油為石化油品，輕油或重油，所述水為自來水或海水，所述低碳醇的碳原子數(shù)為1-8個，所述低碳醇的純度為90%以上。
[0025]本發(fā)明所述的介質(zhì)強化反應方法，其中，所述溶劑由如下體積百分數(shù)的原料制成:油:30% -80%、水:10% -60%、量子碳素液:溶劑的1% -3% ;低碳醇5% -60%。
[0026]本發(fā)明所述的介質(zhì)強化反應方法，其中，氣穴發(fā)生器的液體介質(zhì)強化過程的程度特征，服從韋伯數(shù)定理，韋伯數(shù)的計算公式為:
[0027]W = P υ 2 I / σ
[0028]其中:P為介質(zhì)流體密度；
[0029]υ為介質(zhì)特征流速；
[0030]I為特征長度；
[0031]σ為流體的表面張力系數(shù)；
[0032]韋伯數(shù)代表慣性力和表面張力效應之比，P介質(zhì)流體密度為650?2000kg/m3，I特征長度為1mm?1000mm，σ流體的表面張力系數(shù)為0.001N/m?0.090N/m，υ為介質(zhì)特征流速為2.7xl0-5m3/s?2.TxlOWs，介質(zhì)液體粘度在常溫20°C及常壓下為1000mPa.s ?15000m Pa.s,氣體黏度 100 μ Pa.s ?120 μ Pa.s,介質(zhì)蒸汽壓 0.15kPa ?101.33kPa，所述產(chǎn)品的韋伯數(shù)為5?300。
[0033]本發(fā)明所述的介質(zhì)強化反應方法，其中，P介質(zhì)流體密度為700?1600kg/m3 ；I特征長度為50mm?300mm ； σ流體的表面張力系數(shù)為0.ΟΙΟΝ/m?0.078N/m ； υ為介質(zhì)特征流速為1.4xl0V/s?2.7Xl(r2m3/S，介質(zhì)液體粘度在常溫20°C及常壓下為IlOOOmPa.s,氣體黏度 110 μ Pa.S。
[0034]下面結(jié)合附圖所示【具體實施方式】對本發(fā)明一種高熱值新型燃氣及其制備方法與設備作進一步詳細說明:

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備的總裝結(jié)構示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器的結(jié)構示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的左蓋結(jié)構示意圖；
[0038]圖4為圖3的A-A截面示意圖；
[0039]圖5為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的組件盤結(jié)構示意圖；
[0040]圖6為圖5的B-B截面示意圖；
[0041]圖7為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的右蓋結(jié)構示意圖；
[0042]圖8為圖7的B-B截面示意圖；
[0043]圖9為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的組件盤與右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0044]圖10為圖9的B-B截面示意圖；
[0045]圖11為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的左蓋、組件盤、右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0046]圖12為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第一種實施方式的左蓋和組件盤相對旋轉(zhuǎn)30度時，左蓋和組件盤上的凹槽投影示意圖；
[0047]圖13為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的左蓋結(jié)構示意圖；
[0048]圖14為圖13的A-A截面示意圖；
[0049]圖15為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的組件盤結(jié)構示意圖；
[0050]圖16為圖15的B-B截面示意圖；
[0051]圖17為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的右蓋結(jié)構示意圖；
[0052]圖18為圖17的B-B截面示意圖；
[0053]圖19為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的組件盤與右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0054]圖20為圖19的B-B截面示意圖；
[0055]圖21為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的左蓋、組件盤、右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0056]圖22為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第二種實施方式的左蓋和組件盤相對旋轉(zhuǎn)25度時，左蓋和組件盤上的凹槽投影示意圖；
[0057]圖23為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的左蓋結(jié)構示意圖；
[0058]圖24為圖23的A-A截面示意圖；
[0059]圖25為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的組件盤結(jié)構示意圖；
[0060]圖26為圖25的B-B截面示意圖；
[0061]圖27為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的右蓋結(jié)構示意圖；
[0062]圖28為圖27的B-B截面示意圖；
[0063]圖29為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的組件盤與右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0064]圖30為圖29的B-B截面示意圖；
[0065]圖31為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的左蓋、組件盤、右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0066]圖32為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第三種實施方式的左蓋和組件盤相對旋轉(zhuǎn)20度時，左蓋和組件盤上的凹槽投影示意圖；
[0067]圖33為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的左蓋結(jié)構示意圖；
[0068]圖34為圖33的A-A截面示意圖；
[0069]圖35為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的組件盤結(jié)構示意圖；
[0070]圖36為圖35的B-B截面示意圖；
[0071]圖37為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的右蓋結(jié)構示意圖；
[0072]圖38為圖37的B-B截面示意圖；
[0073]圖39為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的組件盤與右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0074]圖40為圖39的B-B截面示意圖；
[0075]圖41為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的左蓋、組件盤、右蓋組合時的結(jié)構示意圖；
[0076]圖42為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器組件第四種實施方式的左蓋和組件盤相對旋轉(zhuǎn)20度時，左蓋和組件盤上的凹槽投影示意圖；
[0077]圖43為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的設備中微泡發(fā)生器所產(chǎn)生的微泡尺寸及頻度示意圖；
[0078]圖44為本發(fā)明實施介質(zhì)強化反應的實施設備中微泡發(fā)生器所產(chǎn)生的微泡表面上的電荷及電磁場域示意圖；
[0079]圖45為本發(fā)明一種介質(zhì)強化反應方法的實施設備中氣穴發(fā)生器的結(jié)構示意圖；
[0080]圖46為電化學陽極氧化裝置的陽極氧化合成反應過程；
[0081]圖47為一張采用美國尼高力AVATAR360ESP FT-1R對量子碳素液進行紅外光譜(IR)分析結(jié)果；
[0082]圖48為另一張采用美國尼高力AVATAR360ESP FT-1R對量子碳素粒子進行紅外光譜(IR)分析結(jié)果；
[0083]圖49為采用日本電子公司JEM-2010高分辨率通用型透射電子顯微鏡進行透射電子顯微鏡(TEM)分析結(jié)果；
[0084]圖50為另一張采用日本電子公司JEM-2010高分辨率通用型透射電子顯微鏡進行透射電子顯微鏡(TEM)分析結(jié)果；
[0085]圖51-圖57為采用美國維易科(Veeco)精密儀器有限公司的原子力顯微鏡對本發(fā)明的量子碳素進行AFM分析結(jié)果；
[0086]圖58為采用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用檢測本發(fā)明的實施例2樣品的結(jié)果；
[0087]圖59為苯六甲酸國際標準紅外吸收譜圖；
[0088]圖60為本發(fā)明的實施例3樣品的紅外吸收光譜分析結(jié)果；
[0089]圖61石墨碳(carbon graphite)的XRD標準卡片圖，卡片號為75-1621 ；
[0090]圖62為采用日本理學Rigaku公司的Automated D/Max B型衍射儀對量子碳素液中的固體物質(zhì)進行檢測的結(jié)果圖；
[0091]圖63為量子碳素粒子X射線光電子能譜(XPS)分析圖；
[0092]圖64為對量子碳素粒子中的Cls進行窄譜分析(電子能譜分析)圖；
[0093]圖65對量子碳素粒子中的Ols進行窄譜分析(電子能譜分析)圖。
[0094]附圖中的英文與中文對照如下:
[0095]Digital Instruments NanoScope 納米尺度數(shù)顯儀器
[0096]Scan size 掃描尺寸范圍LOOOum
[0097]Scan rate 掃描頻率1.969Hz
[0098]Number of samples 樣品數(shù)量 256ml
[0099]Image Data 圖像數(shù)據(jù)取最大點
[0100]Data scale 數(shù)據(jù)比例尺度2.0OOnm
[0101]View angle 視角
[0102]Light angle 光線角度
[0103]X 0.200 um/div X 軸 0.200 微米 / 刻度
[0104]Z 2.000 nm/div Z 軸 2.000 納米 / 刻度
[0105]Odeg O 度
[0106]Sect1n Analysis截面分析
[0107]Spectrum光譜
[0108]Surface distance縱向距離
[0109]Horiz distance (L)水平方向距離
[0110]Vert distance垂直方向
[0111]Angle deg角度度
[0112]Spectral per1dDC 光譜周波直流
[0113]Spectral freqOHz 光譜頻率 OHz
[0114]Spectral RMS amp Onm 光譜 RMS 放大器 O 納米
[0115]% Transmittance透射率％
[0116]Wavenumbers (cm-1)周波數(shù) cm_l
[0117]BENZENEHEXACARBOXYLIC ACID 苯六甲酸
[0118]Relative Abundance 相對豐度
[0119]Time (min)時間(秒)
[0120]m/z質(zhì)荷比
[0121]2-theta scale2 Θ 衍射角
[0122]Intensity強度
[0123]Binding Energy (eV)電子結(jié)合能(電子伏)
[0124]C/S光電子的測量強度

【具體實施方式】
[0125]本發(fā)明一種介質(zhì)強化反應方法，具有安全可靠、實施容易、效果可控的優(yōu)點，其實施設備結(jié)構簡單、應用廣泛、控制準確。
[0126]如圖1所示，是本發(fā)明一種介質(zhì)強化反應方法的實施設備的總裝結(jié)構示意圖，包括液壓泵1、微泡發(fā)生器2、氣體供給裝置3、氣穴發(fā)生器4，液壓泵I的左側(cè)與進料管路5連通，液壓泵I的上側(cè)與第一輸送管路6的左端連通，液壓泵I的下側(cè)與回路管路7的左端連通，第一輸送管路6右端與回路管路7右端連通并同時與出料管路8連通；進料管路5上設有雙向通路閥F1，第一輸送管路6上設有雙向通路閥F2和雙向通路閥F3,回路管路7上設有雙向通路閥F4和雙向通路閥F5,出料管路8上設有雙向通路閥F6。
[0127]氣穴發(fā)生器4設在雙向通路閥F2和雙向通路閥F3之間的第一輸送管路6上并分別與兩側(cè)的第一輸送管路6連通；微泡發(fā)生器2的下側(cè)通過第二輸送管路9與回路管路7連通，第二輸送管路9與回路管路7的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間，微泡發(fā)生器2的右側(cè)通過供氣管路10與氣體供給裝置3連通，微泡發(fā)生器2的上側(cè)通過第三輸送管路11與氣穴發(fā)生器4連通；第四輸送管路12的兩端分別與第一輸送管路6和回路管路7連通，第四輸送管路12與第一輸送管路6的連通位置設在雙向通路閥F2與氣穴發(fā)生器4之間，第四輸送管路12與回路管路7的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間。
[0128]需要說明的是，為對各管路中的介質(zhì)進行采樣，測量介質(zhì)的流量、液壓、pH值和溫度，可以在雙向通路閥F1與液壓泵I之間的進料管路5上設置溶氧度采樣儀DO1和氧化還原電位采樣儀R1 ;在第四輸送管路12和第一輸送管路6的連通位置與氣穴發(fā)生器4之間的第一輸送管路6上依次設置流量測量儀L1、壓力測量儀％、pH值測量儀PH1、溫度測量儀T1 ；在氣穴發(fā)生器4與雙向通路閥F3之間的第一輸送管路6上依次設置壓力測量儀V2、氧化還原電位采樣儀R2、pH值測量儀PH2、溫度測量儀T2 ;雙向通路微調(diào)閥Ftl通過旁路管路分別與氣穴發(fā)生器4和第一輸送管路6連通，旁路管路與第一輸送管路6連通的位置設在氣穴發(fā)生器4和壓力測量儀V2之間，雙向通路閥Ftl用于對氣穴發(fā)生器4的運行狀態(tài)進行微調(diào)；在第二輸送管路9上設置雙向通路閥F7和壓力測量儀V3 ;在供氣管路10上設置流量測量儀L2 ;在第三輸送管路11上設置雙向通路閥F8 ;在第四輸送管路12上設置雙向通路閥F9和流量測量儀L3 ;在雙向通路閥F6右側(cè)的出料管路8上設置流量測量儀L4和溶氧度采樣儀DO2。
[0129]進一步地，為實現(xiàn)實時監(jiān)控，提高自動化管理程度，還可增設控制系統(tǒng)(圖中未示出)，在控制系統(tǒng)中設置可編程邏輯控制器PLC，控制系統(tǒng)用于對進料管路5、第一輸送管路
6、回路管路7、出料管路8、第二輸送管路9、供氣管路10、第三輸送管路11、第四輸送管路12上的雙向通路閥、溶氧度采樣儀、氧化還原電位采樣儀、、流量測量儀、壓力測量儀、pH值測量儀、溫度測量儀進行數(shù)據(jù)采樣、監(jiān)測、控制以實現(xiàn)自動管理。
[0130]如圖2所示，微泡發(fā)生器2包括殼體和設置于殼體內(nèi)腔中的五組微泡發(fā)生器組件，需要說明的是，微泡發(fā)生器的組數(shù)不限五組，只要設置一組以上即可實施本發(fā)明目的。在殼體左側(cè)壁上設置進液口 201和進氣口 202，在殼體右側(cè)壁上設置出料口 203，并在相鄰微泡發(fā)生器組件之間設置環(huán)形墊圈204，以使微泡發(fā)生器組件之間相對固定；微泡發(fā)生器組件由左蓋21、右蓋22和設置于左蓋21與右蓋22之間的組件盤23組合構成，左蓋21、右蓋22和組件盤23均設為圓盤狀，左蓋21和右蓋22的直徑設置相等且要大于組件盤23的直徑，左蓋21與右蓋22的中心均設有貫通孔，殼體上設有用于調(diào)整左蓋21和右蓋22同軸相對轉(zhuǎn)動的裝置(圖中未示出)。
[0131]需要說明的是，微泡發(fā)生器組件可以有不同的結(jié)構設計，只要使左蓋21和組件盤23上的凹槽成對稱設計，當兩者相對同軸轉(zhuǎn)動一定角度時使兩者上的各凹槽能相互連通即可。
[0132]如圖3至圖12所示，是微泡發(fā)生器組件第一種實施方式，在左蓋21的右側(cè)面邊緣處設置向右凸起的第一凸起邊沿2101，在左蓋21的右側(cè)面中部設置向右凸起的且與組件盤23半徑相等的短圓柱2102，使短圓柱2102的圓周壁與第一凸起邊沿2101的內(nèi)側(cè)壁之間留有間隙；在短圓柱2102的右端面設置一個中心凹槽2103、十二個圓形凹槽2104和十二個半圓形凹槽2105，中心凹槽2103設置在短圓柱2102的右側(cè)面中部位置，中心凹槽2103的邊緣設有均勻分布的六個半圓形槽，圓形凹槽2104設置在中心凹槽2103的周向外側(cè)且沿正六連的各邊均勻分布，半圓形凹槽2105設置在短圓柱2102的邊緣且使每個半圓形凹槽2105和相鄰的圓形凹槽2104之間的最小距離均相等，并使相鄰的中心凹槽2103、圓形凹槽2104、半圓形凹槽2105相互之間的最小距離均小于圓形凹槽2104的半徑。
[0133]在右蓋22的左側(cè)面邊緣處設置向左凸起的且與左蓋21上的第一凸起邊沿2101對稱的第二凸起邊沿2201，組件盤23與右蓋22通過連接柱24固定連接，使組件盤23的右側(cè)面與右蓋22的左側(cè)面之間留有間隙，組件盤23的圓周壁與第二凸起邊沿2201的內(nèi)側(cè)壁之間留有間隙。在組件盤23的左端面設置與短圓柱2102的右端面相同的凹槽結(jié)構。當左蓋21、組件盤23和右蓋22組裝成微泡發(fā)生器組件時，左蓋21上的第一凸起邊沿2101要與右蓋22上的第二凸起邊沿2201實現(xiàn)密封貼合，短圓柱2102的右端面也要與組件盤12的左端面實現(xiàn)密封貼合。
[0134]如圖13至圖22所示，為微泡發(fā)生器組件的第二種實施方式，其結(jié)構與第一種實施方式不同的是，增設十八個圓形凹槽2104，并讓增設的圓形凹槽2104均勻分布在原有圓形凹槽2104外側(cè)的正六邊形的各邊上；同時把半圓形凹槽2105增加為十八個，同樣要使每個半圓形凹槽2105和相鄰的圓形凹槽2104之間的最小距離均相等，并使相鄰的中心凹槽2103、圓形凹槽2104、半圓形凹槽2105相互之間的最小距離均小于圓形凹槽2104的半徑。第二種實施方式使微泡發(fā)生器組件包含了兩重圓形凹槽2104的結(jié)構。通過增加圓形凹槽2104和半圓形凹槽2105數(shù)量，可以使微泡發(fā)生器包含更多的微泡發(fā)生腔，使氣液混合物在微泡發(fā)生器中進行更為徹底的物理化學反應，使控制更為精確。需要說明的是，理論上可以把微泡發(fā)生器組件設計成包含無數(shù)重圓形凹槽2104的結(jié)構，基于使用目的和制造成本，可根據(jù)實際需要選擇應用。
[0135]如圖23至圖32所示，為微泡發(fā)生器組件的第三種實施方式，其結(jié)構與第二種實施方式不同的是，在短圓柱2102的右側(cè)面通過設置一個中心凹槽2103、二十五個圓形凹槽2104和十五個半圓形凹槽2105,在中心凹槽2103的邊緣設置均勻分布的五個半圓形槽,使圓形凹槽2104均勻分布在兩個同心正五邊形的各邊上，同樣要使每個半圓形凹槽2105和相鄰的圓形凹槽2104之間的最小距離均相等，并使相鄰的中心凹槽2103、圓形凹槽2104、半圓形凹槽2105相互之間的最小距離均小于圓形凹槽2104的半徑。
[0136]如圖33至圖42所示為微泡發(fā)生器組件的第四種實施方式，其結(jié)構與第二種和第三種實施方式不同的是，在短圓柱2102的右側(cè)面通過設置一個中心凹槽2103、三十五個圓形凹槽2104和二^^一個半圓形凹槽2105，在中心凹槽2103的邊緣設置均勻分布的七個半圓形槽，使圓形凹槽2104均勻分布在兩個同心正七邊形的各邊上，同樣要使每個半圓形凹槽2105和相鄰的圓形凹槽2104之間的最小距離均相等，并使相鄰的中心凹槽2103、圓形凹槽2104、半圓形凹槽2105相互之間的最小距離均小于圓形凹槽2104的半徑。
[0137]需要說明的是，微泡發(fā)生器組件的結(jié)構不限于以上列舉的實施例，可以在中心凹槽的邊緣通過設置均勻分布的η個半圓形槽，把圓形凹槽的設置個數(shù)為η的倍數(shù)且沿以中心凹槽為中心的m個同心正η邊形的各邊均勻分布，并把半圓形凹槽的設置個數(shù)等于最外側(cè)正η邊形各邊上分布的圓形凹槽的數(shù)量之和，同時使每個半圓形凹槽和相鄰的圓形凹槽之間的最小距離均相等，使相鄰的中心凹槽、圓形凹槽、半圓形凹槽相互之間的最小距離均小于圓形凹槽的半徑。理論上使η > 3, I的結(jié)構設計均可實現(xiàn)本發(fā)明目的，考慮到使用需要和設計制造成本等因素，8彡η彡5,6彡m彡2時最為合適,且效果最好控制。
[0138]當左蓋21和組件盤23上的各凹槽處于對稱位置時，左蓋21和組件盤23上的各凹槽配合形成多個封閉的微泡發(fā)生腔，左蓋21中部的貫通孔與右蓋22中部的貫通孔因微泡發(fā)生腔封閉不連通，當左蓋21和右蓋22相對旋轉(zhuǎn)一定角度時，由于組件盤23與右蓋22是固定連接的，左蓋21上的短圓柱2102右側(cè)面的各凹槽和組件盤23左側(cè)面的對應凹槽應會相互錯開，由于各凹槽之間的距離小于圓形凹槽2104的半徑，而且圓形凹槽2104是按正六邊形的各邊均勻分布的，各微泡發(fā)生腔應會因此相互連通，并通過右蓋22和左蓋21與組件盤23之間因留有間隙形成的通道，使左蓋21中部的貫通孔與右蓋22中部的貫通孔之間形成有效通路。液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)由左蓋21中間的貫通孔進入微泡發(fā)生器組件，氣液混合物微泡初生后，在不同參數(shù)狀態(tài)下的微泡發(fā)生腔中進行發(fā)育、膨脹、壓縮、潰變，經(jīng)過多組微泡發(fā)生器組件反復地發(fā)生壓潰拉伸回彈再生，使微泡的尺寸每再生一次則裂變?yōu)闊o數(shù)個小尺寸微泡。
[0139]需要說明的是，通過調(diào)整左蓋21和組件盤23同軸旋轉(zhuǎn)的相對角度、供氣量的多少、介質(zhì)的流量、液壓、溫度及運動粘度等技術參數(shù)，可有效控制微泡的尺寸和密度。通常使用情下，液體介質(zhì)壓力范圍為0.0lMpa?10Mpa,優(yōu)選0.02Mpa?1Mpa ;液體介質(zhì)流量范圍為0.01升/分鐘?100升/分鐘,優(yōu)選0.1升/分鐘?30升/分鐘；液體介質(zhì)運動粘度范圍:0.20mm2/s?180.00mm2/s,優(yōu)選0.50mm2/s?180.00mm2/s ;氣體介質(zhì)運動粘度范圍為1.00mm2/s?110.00mm2/s，優(yōu)選1.20mm2/s?30.00mm2/s。本發(fā)明微泡發(fā)生器可批量產(chǎn)出含有25nm級以下的高濃度納米級微泡的介質(zhì)混合物。如圖43所示，為納米級微泡的尺寸和濃度的頻度圖，微泡尺寸在10nm左右時頻度最大，約為每毫升含12億個微泡的濃度。如圖44所示，在微泡生成過程中，當微泡尺寸達到納米級以下時，由于電離、離子吸附、離子取代、摩擦接觸等各種因素相互影響，微泡表面會集聚大量負電荷。由于帶電微粒會吸引分散的帶相反電荷的離子，距離微泡表面較近的離子就會被強烈束縛著，距離微泡表面較遠的離子則會形成一個松散的電子云。根據(jù)電容原理就會形成雙電層的對稱電離層，從而在每個微泡周圍形成球形超級電場，且會吸引介質(zhì)溶液中帶相反電荷的離子一起運動。微泡攜帶電場能量在介質(zhì)中能形成能量氣穴，使更多能量參與介質(zhì)強化反應。
[0140]氣穴發(fā)生器4包括外殼和設置于外殼中的介質(zhì)強化反應腔，介質(zhì)強化反應腔包括兩端均開口的粗腔41、收縮腔42和細腔43，粗腔41和細腔43之間通過收縮腔42過渡，粗腔41的左端與設置在外殼上的介質(zhì)進腔口連通，細腔43的右端與介質(zhì)出腔口 44連通，介質(zhì)出腔口 44為向右張開的喇叭狀；外殼上還開設有與細腔43左端連通的微泡輸送通道。
[0141]設粗腔41的直徑為D1,細腔43的直徑為D2,收縮腔42的長度加上細腔43的長度為L，使0.01 ( (D1-D2)/L ( 0.1 ;設收縮腔42的截面邊緣線與細腔43的截面邊緣線的夾角為α，使35°彡α彡75° ;設介質(zhì)出腔口 44的截面邊緣線與細腔43的截面右側(cè)邊的夾角為β，使45°彡β彡85°。作為進一步的優(yōu)選方式，0.015彡(D1-D2)/L ^ 0.03 ；45° ^ a ^ 65° ;55° 彡 β 彡 75°。
[0142]介質(zhì)在氣穴發(fā)生器4中發(fā)生強化反應的過程如下，液壓泵將介質(zhì)以一定壓強輸送到氣穴發(fā)生器4，依次流經(jīng)粗腔41、收縮腔42和細腔43，強化反應后從介質(zhì)出腔口 44輸出。介質(zhì)從粗腔41流向收縮腔42的過程中，由于腔體收縮介質(zhì)流速增強，此時介質(zhì)壓力主要表現(xiàn)為動壓。在細腔43左端處由于通入了含有高濃度納米級微泡的介質(zhì)混合體，介質(zhì)中的壓力釋放，從而產(chǎn)生負壓區(qū)，相當于腔體進一步縮小，介質(zhì)流速進一步加快，并吸入大量納米級微泡；介質(zhì)流過負壓區(qū)后，壓強恢復，液體流速下降，介質(zhì)動壓變換為靜壓；在介質(zhì)出腔口 44處，由于出腔口突然變大，介質(zhì)經(jīng)過充分的微泡加壓溶解后，加之液體已成為過飽和狀態(tài)，會產(chǎn)生大量的高速射流，能量釋放，檢測表明，此階段介質(zhì)溫度可達40°C?250°C。需要說明的是，根據(jù)制備和使用目的不同，可對液壓泵的輸送壓、介質(zhì)流量及溫度，以及輸送微泡的流量及壓強進行調(diào)整。
[0143]本發(fā)明在充分地研究水的性質(zhì)以及和納米微泡相互作用的基礎上，提出制備納米微泡的方法和定量供給氣穴，達到更豐富的自由基對空穴的強化效果，從而達到高效綠色能源的目的。
[0144]水的基本性質(zhì)是:溶點(TC、沸點100°C、臨界溫度373.99 °C、最大密度溫度
3.98 °C、表面張力 72.75gyn/cm、阻抗 2.5 X 107 Ω cm、O-H 間距 0.09572nm、H-O-H 角度104.52。、水離解 H+、OH-的離子積(250C )是= L27X10-14。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，如果改變H-O-H角度的話，那么水的性質(zhì)和水與其他物質(zhì)的溶合性都將發(fā)生變化。眾所周知，現(xiàn)在有很多方法來改變水的性質(zhì)并得以應用。例如電解水以及使用磁石的方法使H+、OH-離子化產(chǎn)生影響，并試圖使水分子團變得更小，使水得到特殊的性質(zhì)加以應用。最近也常有碳氫燃料通過磁場可以提高燃燒效率減少成本的報道等等事例很多，但是，不是作用力過小達不到預想的效果就是高成本難以實施應用。
[0145]本發(fā)明利用了水分子量子化控制制備方法，著重于全面改變水的各項指標和性質(zhì)，在水分子之間、H-O-H之間、O-H之間賦予多波段共鳴諧振場和納米級微泡超級電場，使水的原有性質(zhì)發(fā)生如下變化:水的表面張力從72.75gyn/Cm可以下降到趨向于極小數(shù)值；H-O-H的角度104.52°變?yōu)?45-160° (推算)；阻抗從2.5X 107 Ω cm趨向O ;溶點由(TC變?yōu)?20°C以下等等性質(zhì)發(fā)生變化。如果從水分子的H-O-H的角度104.52°變?yōu)?45-160°的話，那么水的六角形的二十個集合體面都分別分離出一個氫離子，這樣，水的物理性如壓力、熱、磁場等產(chǎn)生影響，同時可以制備出高濃度量子化水體。
[0146]本發(fā)明制備出高濃度量子化水體，所述量子化水體是指純凈非離子水、自來水以及物質(zhì)溶解水中，施加特定量的量子碳素組成的液體水。并采用了特殊結(jié)構和物理方法制備納米氣體微泡來實施的方法，所述納米氣體的性質(zhì)可以是空氣，氧、氫、氮、氬、氦、氖、氪等單質(zhì)氣體、甲烷、乙烷、丙烷等烷烴氣體，煤氣、天然氣等石化氣體、一氧化碳、二氧化碳、氧化亞氮等碳氧化氣體、氟化物氣體等，包括上述氣體的混合氣體。利用水基液體的改性和納米微泡制備提供，并與氣穴產(chǎn)生機制的配合，產(chǎn)生高溫高壓、自由基、沖擊波和高速射流等的高熱效應、化學效應、光電學等一系列氣穴效應。
[0147]實施例1
[0148]將量子化液體經(jīng)液壓泵I通入本發(fā)明的設備中，溶氧度DO1為6.12mg/L,氧化還原電位R1為255.6mv ;水溫T1為17.(TC ^H1值為6.8-7.0 ;液壓泵I向設備提供設備供給壓力為1.0Mpa，氣穴發(fā)生器4的進口壓V1S 0.45Mpa ;流量計L1為每分鐘80升，流量計L3為每分鐘20升，流量計L2為每分鐘0.15-0.5升，微泡發(fā)生器2的進口壓V3為0.5-0.6Mpa，氣穴發(fā)生器4的出口壓％為0.02Mpa ;氧化還原電位R2為282.5-382.5mv ;水溫1\為72.0-77.(TC，水溫差T2-T1 = 55°C, PH1值為2.0-5.8，設備運行正常后，從雙向通路閥F5出取樣，收集得到含有納米微泡的產(chǎn)品，每毫升產(chǎn)品中含12-14億個微泡的密度，含量為0.092-0.628ppm ；
[0149]其中，量子化液體為懸浮液，包括量子碳素液和溶劑，量子碳素液的濃度是
0.1 % -0.45%,量子碳素液的添加量為溶劑的1% -3%,量子碳素液中包括量子碳素。
[0150]量子碳素，包括粒徑為0.6-100nm的碳素粒子，碳素粒子為單碳和/或石墨烯粒子，在碳素粒子的表層具有含有碳、氫、氧、氮的化合物，含有碳、氫、氧、氮的化合物包括稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物。
[0151]優(yōu)選的是，量子碳素由如下質(zhì)量百分比的碳素粒子構成:0.6彡粒徑彡0.9nm的碳素粒子50%?95%、0.9 <粒徑< 50.0nm的碳素粒子10%?50%、50彡粒徑彡10nm的碳素粒子0%?20% ;含有碳、氫、氧、氮的化合物為稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物的一種或幾種的混合物，其中各元素比例為:C45%?55%，H0.2%?2.0%，N 0.1 %?0.3%，O 45% ?65%。
[0152]元素分析結(jié)果采用美國EAI公司CE-440型快速元素分析儀得到的，分析精度:
0.15%，分析準確度:0.15%,比例關系可以看出，量子碳素粒子整體上含氧基團的數(shù)目很聞。
[0153]更優(yōu)選的是，本發(fā)明中稠環(huán)芳烴結(jié)構中的碳元素content0.433，結(jié)構式如下(不限于以下結(jié)構式):
[0154]

I I

I I
[0155]優(yōu)選的是，碳氧單鍵結(jié)構中的碳元素結(jié)構式content0.335如下(不限于以下結(jié)構式):
[0156]


OH
[0157]優(yōu)選的是，碳氧雙鍵結(jié)構中的碳元素結(jié)構式content0.232如下，(不限于以下結(jié)構式):
[0158]
COOH0、_OI
[0159]量子碳素中的各元素比例為:C50.19%, H0.42%, N0.22%, 049.17%時。量子碳素中的碳元素是稠環(huán)芳烴結(jié)構碳，質(zhì)量百分比為43.3 %，碳氧單鍵結(jié)構中的碳元素質(zhì)量百分比為33.5%，碳氧雙鍵結(jié)構中的碳元素質(zhì)量百分比為23.2%。碳氧單鍵結(jié)構中的氧元素質(zhì)量百分比為54.3%，碳氧雙鍵結(jié)構中的氧元素質(zhì)量百分比為45.7%。量子碳素液的特性指標為:0RP為360mv、電導率σ為2.0ms/cm、pH值為2.2、濃度為0.40%。
[0160]量子碳素液，其中量子碳素液為含有量子碳素的水溶液，量子碳素液的ORP為280mv-380mv、電導率 σ 為 l_5ms/cm、電動勢為 280mv ?380mv、pH 值為 1.5-3.2、濃度為
0.1% -0.45%。
[0161]純凈的碳粒子表面應該是堿性的，因為其的微晶表面是由巨大的芳香稠環(huán)結(jié)構組成的，這是路易斯堿，在水中易吸收氫離子而使周圍液體呈堿性，酸性只是在表面鍵合氧到一定程度抵消路易斯堿性后出現(xiàn)的，PH值就是碳納米粒子表面含氧量的標志，pH值的高低主要取決于碳納米粒子表面含氧基團的數(shù)目。
[0162]本發(fā)明中:
[0163]圖46為電化學陽極氧化裝置的陽極氧化合成反應過程，從中可以看出液體水在納米微泡的作用下有大量的O2氧原子基團以及H+、0『離子等基團產(chǎn)物，石墨碳在電化學陽極氧化過程中，產(chǎn)生碳碳鍵斷裂形成大量的碳懸鍵，在于液態(tài)中的原子以及離子基團結(jié)合時，形成了圖中示意的碳烯表面各基團的化學修飾圖。
[0164]圖47為一張采用美國尼高力AVATAR 360 ESP FT-1R儀器量子碳素液進行紅外光譜(IR)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)紅外譜圖與純水的譜圖基本一致，這表明碳納米的水懸浮液中除水外不含其他溶劑；
[0165]圖48為另一張采用美國尼高力AVATAR 360 ESP FT-1R對量子碳素粒子進行紅外光譜(IR)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)3434cm-l處的峰應為吸附水中的羥基一 OH吸收峰；1701cm-l處的吸收峰在表面羧基上的C = O基的特征吸收峰；1449cm-l和861cm_l是碳碳雙鍵C = C的吸收區(qū)域；1232cm-l處是表面羧基中的-OH Rocking bending變形振動吸收峰；
[0166]圖49為采用日本電子公司JEM-2010高分辨率通用型透射電子顯微鏡進行透射電子顯微鏡(TEM)分析結(jié)果，從中可以看出不同放大倍數(shù)下的納米粒子形態(tài)30萬倍(40nm標尺)、50萬倍(2Onm標尺)、80萬倍(1nm標尺)。
[0167]圖50為另一張采用日本電子公司JEM-2010高分辨率通用型透射電子顯微鏡進行透射電子顯微鏡(TEM)分析結(jié)果，從中可以看出放大倍數(shù)100萬倍(5nm標尺)時的石墨烯表面(二維)紋路(原子間隙)清晰可見。
[0168]圖51-圖57為采用美國維易科(Veeco)精密儀器有限公司的原子力顯微鏡對本發(fā)明的量子碳素進行AFM分析結(jié)果，從測量數(shù)據(jù)中可知量子碳素的粒徑為0.6?0.9nm,量子化碳素粒子具有良好的分散性，其粒徑AFM的結(jié)果與TEM的結(jié)果基本相一致；
[0169]圖58為采用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用檢測本發(fā)明的實施例2樣品的結(jié)果，氣相色譜和質(zhì)譜的共同聯(lián)用分析，色譜檢測的成分只有一種(色譜只有一個峰)，對照兩種檢測物出現(xiàn)峰的時間可知，樣品的主要成分一樣，再根據(jù)質(zhì)譜分析，可知主要成分是正辛烷C8H18 ；
[0170]圖59為苯六甲酸的國際標準紅外吸收譜圖；
[0171]圖60為本發(fā)明的實施例3樣品的紅外吸收光譜分析結(jié)果，與苯六甲酸的國際標準吸收譜對照可知樣品的成分結(jié)構為苯六甲酸物質(zhì)。
[0172]圖61石墨碳(carbon graphite)的XRD標準卡片圖，卡片號為75-1621。
[0173]圖62為采用日本理學Rigaku公司的Automated D/Max B型衍射儀對量子碳素液中的固體物質(zhì)進行檢測的結(jié)果圖，X射線衍射分析(XRD)分析中可以看出，XRD標準卡片得知量子碳素液中的物質(zhì)為石墨。
[0174]圖63為量子碳素粒子X射線光電子能譜(XPS)分析圖，日本真空(ULVAC-pHI)公司掃描成像、X射線光電子能譜(pHI Quantera)結(jié)果中可以看出對于表面碳氧相對含量的分析采用原子靈敏度因子法測量，可算出量子碳素粒子表面的碳和氧的質(zhì)量百分比為59.8%和 40.2% ；
[0175]圖64為對量子碳素粒子中的Cls進行窄譜分析(電子能譜分析)圖；從中可以看出，碳元素主要以稠環(huán)芳烴結(jié)構碳(代號I)存在，質(zhì)量百分比為43.3%，碳氧單鍵結(jié)構(代號2)中的碳元素質(zhì)量百分比為33.5%，碳氧雙鍵結(jié)構(代號3)中的碳元素質(zhì)量百分比為23.2%。
[0176]圖65對量子碳素粒子中的Ols進行窄譜分析(電子能譜分析)圖；量子碳素中的所有氧元素中，碳氧單鍵結(jié)構(代號I)中的氧元素質(zhì)量百分比為54.3%，碳氧雙鍵結(jié)構(代號2)中的氧元素質(zhì)量百分比為45.7%。
[0177]納米微泡為空氣、氧氣、氫氣、氮氣、氬氣、氦氣、氖氣、氪氣、甲烷、乙烷、丙烷、煤氣、天然氣、一氧化碳、二氧化碳、氧化亞氮、氟化物氣體中的一種或幾種的混合物。量子化液體還包括添加劑，添加劑為環(huán)烷酸、金屬鹽類中的一種或幾種的混合物，添加劑的添加量為量子化液體質(zhì)量的0.1% -1%。
[0178]氣穴發(fā)生器的液體介質(zhì)強化過程的程度特征，服從韋伯數(shù)定理，韋伯數(shù)的計算公式為:
[0179]W= P υ 2 I / σ
[0180]其中:P為介質(zhì)流體密度；
[0181]U為介質(zhì)特征流速；
[0182]I為特征長度；
[0183]σ為流體的表面張力系數(shù)；
[0184]韋伯數(shù)代表慣性力和表面張力效應之比，P介質(zhì)流體密度為650?2000kg/m3，I特征長度為1mm?1000mm，σ流體的表面張力系數(shù)為0.001N/m?0.090N/m，υ為介質(zhì)特征流速為2.7xl0-5m3/s?2.TxlOWs，介質(zhì)液體粘度在常溫20°C及常壓下為1000mPa.s ?15000mPa.s,氣體黏度 100 μ Pa.s ?120 μ Pa.s,介質(zhì)蒸汽壓 0.15kPa ?101.33kPa，產(chǎn)品的韋伯數(shù)為5?300。
[0185]優(yōu)選的是，P介質(zhì)流體密度為700?1600kg/m3 ； I特征長度為50mm?300mm ；σ流體的表面張力系數(shù)為0.ΟΙΟΝ/m?0.078N/m ； υ為介質(zhì)特征流速為1.4xl0_4m3/s?
2.7xl0_2m3/s，介質(zhì)液體粘度在常溫20°C及常壓下為IlOOOrn Pa.S，氣體黏度110 μ Pa.S。
[0186]實施例2
[0187]液體介質(zhì)為純水時的液體改質(zhì)例
[0188]pH值為6.5?7.2、電阻值為120ΜΩ的去離子水(相當于二次蒸餾水)，經(jīng)液壓泵I進入本發(fā)明系統(tǒng)。溶氧度(inolab Oxi Level2溶氧儀，德國WTW公司)DO1為6.12mg/L ;氧化還原電位(IIANNA211酸度儀，意大利哈納公司)R1為255.6mv ;水溫T1為17.0°C ；ρΗ1值為
6.8 ;液壓泵I向系統(tǒng)提供系統(tǒng)供給壓力為1.0Mpa ;氣穴發(fā)生器4的進口壓V1為0.45Mpa (雙向通路閥Ftl是氣穴發(fā)生器4的最佳狀態(tài)微調(diào)閥)；流量計(LRT-1，上海鶴吉自動化儀表公司為每分鐘80升；流量計L3為每分鐘20升；氣體供給裝置3的介質(zhì)為空氣，流量計L2為每分鐘0.15升；微泡發(fā)生器組件2為單組；微泡發(fā)生器組件2的進口壓V3為0.5Mpa。本發(fā)明裝置運行正常后，從雙向通路_F5出取樣，用激光衍射粒度分析儀(LS-13-320，美國貝克曼庫爾特公司)對水中含有的氣泡的大小進行測定檢測得到，液體中微泡尺寸在10nm左右時頻度最大，每毫升約含12億個微泡的密度。如圖42所示納米級微泡的尺寸和濃度的頻度圖。如上取樣的處理微泡直徑按照10nm計算，微泡的體積=(π/6) (100X10 一 9)3=5.23X 10 —22m3 = 5.23X10 —16cm3 ;那么 12 億個微泡的體積=1.2X 109X5.23X 10 —16=6.28X10 —7cm3。結(jié)果表示微泡在液體中的含量為ppm以下，但數(shù)量巨大且因每粒微泡均攜帶電場能量能在介質(zhì)中形成能量氣穴，可使更多能量參與介質(zhì)強化反應。如圖43所示微泡其上的電荷電磁場域示意圖。本發(fā)明如的氣穴發(fā)生器4對于來自純水和富含微泡液體進行液體強化改質(zhì)反應處理。經(jīng)過氣穴發(fā)生器4強化改質(zhì)反應后，本實施例的液體的性質(zhì)得到改變。氣穴發(fā)生器4的出口壓V2為0.02Mpa ;氧化還原電位R2為382.5mv ;水溫T1為72.(TC (水溫差T2-T1 = 55。。) ^H1值為2.2 ;液體中溶存約12億個微泡，含量0.628ppm。。這種性質(zhì)的液體可廣泛應用于熱源提供系統(tǒng)、水處理、清洗及固體和液體進行超細微化和均勻化，提聞流體的品質(zhì)等等領域。
[0189]實施例3
[0190]富氧水體例
[0191]pH值為6.5?7.2、電阻值為120ΜΩ的去離子水(相當于二次蒸餾水)，經(jīng)液壓泵I進入本發(fā)明系統(tǒng)。溶氧度DO1為6.12mg/L ;氧化還原電位R1為255.6mv ;水溫T1為17.(TC TH1值為6.8 ;液壓泵I向系統(tǒng)提供系統(tǒng)供給壓力為1.0Mpa;氣穴發(fā)生器4的進口壓V1為0.45Mpa(雙向通路閥Ftl是氣穴發(fā)生器4的最佳狀態(tài)微調(diào)閥)；流量計L1為每分鐘80升；流量計L3為每分鐘20升；氣體供給裝置3的介質(zhì)為氧氣02，流量計L2為每分鐘0.20升；微泡發(fā)生器組件2為八組；微泡發(fā)生器組件2的進口壓V3為0.6Mpa。本發(fā)明裝置運行正常后，從雙向通路閥F5出取樣，用激光衍射粒度分析儀對水中含有的氧氣氣泡的大小進行測定檢測得到，液體中微泡尺寸在50nm左右時頻度最大，每毫升約含14億個微泡的密度。本發(fā)明如的氣穴發(fā)生器4對于來自純水和富含氧氣微泡液體進行液體強化改質(zhì)反應處理。氣穴發(fā)生器4的出口壓V2為0.02Mpa ;氧化還原電位R2為380.5mv ;水溫T1為77.(TC (水溫差T2-T1 = 600C ) ^H1值為2.0 ;液體中溶存約14億個微泡，含量0.092ppm。。這種性質(zhì)的液體可廣泛應用于熱源提供系統(tǒng)、高富氧水、水處理、清洗及固體和液體進行超細微化和均勻化，提聞流體的品質(zhì)等等領域。
[0192]實施例4
[0193]保鮮水液體例
[0194]自來水(包括海水)，經(jīng)液壓泵I進入本發(fā)明系統(tǒng)。溶氧度DO1為6.12mg/L ;氧化還原電位R1為255.6mv ;水溫T1為17.(TC ^H1值為7.0 ;液壓泵I向系統(tǒng)提供系統(tǒng)供給壓力為1.0Mpa ;氣穴發(fā)生器4的進口壓V1為0.45Mpa (雙向通路閥Ftl是氣穴發(fā)生器4的最佳狀態(tài)微調(diào)閥)；流量計L1為每分鐘80升；流量計L3為每分鐘20升；氣體供給裝置3的介質(zhì)為氮氣N2，流量計L2為每分鐘0.5升；微泡發(fā)生器組件2為五組；微泡發(fā)生器組件2的進口壓V3為0.5Mpa。本發(fā)明裝置運行正常后，從雙向通路閥F5出取樣，用激光衍射粒度分析儀對水中含有的氣泡的大小進行測定檢測得到，液體中微泡尺寸在80nm左右時頻度最大，每毫升約含13億個微泡的密度。本發(fā)明如的氣穴發(fā)生器4對于來自純水和富含氮氣微泡液體進行液體強化改質(zhì)反應處理。氣穴發(fā)生器4的出口壓V2為0.02Mpa ;氧化還原電位R2為282.5mv ;水溫T1為75.(TC (水溫差T2-T1 = 58°C ) ^H1值為5.8 ;液體中溶存約13億個微泡，含量0.350ppm。。這種性質(zhì)的液體可廣泛應用于動植物保鮮和食品保質(zhì)等等領域。
[0195]通過本發(fā)明裝置可以對液體和液體、液體和氧、氫、氮等的氣體；以及石油、脂肪類、純水、自來水、海水等液體流體的改質(zhì)為對象、也可以進行海藻類等的固體和液體進行超細微化和均勻化，提高流體的品質(zhì)，可以在產(chǎn)業(yè)上的廣泛領域加以利用。
[0196]實施例5
[0197]生物柴油是一種高級脂肪酸低碳烷基脂，以各種油脂為原料，與低碳醇經(jīng)酯化或轉(zhuǎn)酯化處理制備成液體燃料，是優(yōu)質(zhì)的石化油替代品，是典型的綠色能源。油脂原料包括蓖麻、棕櫚、大豆、膏桐、橡膠、棉花、菜油、花生、烏桕等植物油料，以及野生油料植物和工程微藻等水生植物及微生物油脂、動物油脂、廢棄餐飲油、植物油加工下腳料等等，本發(fā)明制備方法和設備進行酯交換工藝，制成可代替石化柴油的再生性生物柴油燃料并得到特殊的效果。具體舉例如表I所示:
[0198]表1.各燃料參數(shù)
[0199]
[Jf反應物................原枓指標I 反應條件產(chǎn)物指標I產(chǎn)率備注
VI κο I ch4 I ww^^ 催化_
__kg.mgKOH/g) I H I O I T ISQ14214A__姻環(huán)利用
Π 蓖麻泊—^ 1000 155 I 20 250 0:30^992^ 問1:.|2 Mmii 1000 4 I 8 167 0.15—99.9 同 K
Π ——動植物Λ-- I 1000 195 30 450 0.45^<)?^ P]il
R iiS 1000 125 15 350 0.35—983 — 同 f:
[0200]實施例6
[0201]我國燃煤工業(yè)鍋爐約有60萬臺，年耗原煤約8億噸左右，還有大量的民用燃煤鍋爐，能效水平低下、污染物排放嚴重、自動化水平低等問題，已成為全國最嚴重的煤煙型污染源和各地霧霾源。已經(jīng)到了必須解決的重大國家政策和社會問題?！笆濉币?guī)劃綱要明確提出在規(guī)劃的時期內(nèi)，關停和整改燃煤鍋爐，還藍天與民。本發(fā)明提供了零排放節(jié)能型制熱供熱方法。以供暖為例，本發(fā)明制熱供熱與燃煤鍋爐及燃油鍋爐進行實例比較結(jié)果如表2所示:
[0202]表2.本發(fā)明制熱供熱與燃煤鍋爐及燃油鍋爐比較
[0203]
設備———燃煤爾丨...................................燃油鍋爐...........................1—本發(fā)明制熱..................................備注..............................................................................能源煤柴油I電方式__TfOi__TKit_I 水暖__
安全明火及隱患明火及隱患 I安全環(huán)?！獓乐匚廴尽廴緡乐亍狪零排酸.......................................................................................................................................................................壽命3-5屯_ 3-5本I長期發(fā)_本律壽命約30年
—自摶............................................All:(■持崗_yf).........................Αχ(鋳_^)I……全自動—"(￡)■—...................................................................................................................能耗__S__a_Ijk________
_____效益..............................______羌................................................................................______........................................................................]_____I[___ 社會及經(jīng)濟_____________
以燃煤、燃油、電熱的熱水鍋爐和本發(fā)明設備進?-rM等時__泠參數(shù)條件不的比較?為/便f 比較?Ι.兌.將if燃料統(tǒng)?折兌成鉍淮煤的熱沿來il% 魯(fe煤，噸)
燃煤鍋爐__35.5— 8.527 [ 76.167.4
3ij--^I^sbjm3
丨 U 爐38.9 — 32:8...................................6.1 I 15.6 [.............................................................................................0
[0204]實施例7
[0205]本發(fā)明對油脂加水的油水均質(zhì)微乳分散混合的清潔制造方法。適用于石油燃料包括輕質(zhì)油、重質(zhì)油、含雜質(zhì)廢油及廢油、植物油、對改善地球環(huán)境,更有效地利用有限的石油資源具有重要的意義。油中摻入水，通過本發(fā)明裝置添加一定量的添加劑對水進行改性，和石油具有相溶性而形成的W/0微乳劑型液狀油。W/0微乳劑型液狀油的組分是:油品(石化油品，輕油、重油等)30%-80% ;水1120(對水沒有特殊要求，可以是自來水、海水等)10% -60% ;量子碳素液溶劑的1^-3% ;低碳醇(CnH2n+1OH;l彡η彡8 ;純度90%以上)5% -60%。
[0206]制備方法1:現(xiàn)將20公斤水中投放0.2公斤量子碳素液以及20公斤甲醇CH4O混合，混合液在本發(fā)明裝置中制備30分鐘?；旌弦后w的pH值用微量量子碳素液進行調(diào)整到PH5范圍即完成對水進行改質(zhì)。再向混合液體中加入60公斤油品在本發(fā)明裝置中制備30分鐘即得100.2公斤(損耗忽略不計)透明清潔油品。
[0207]制備方法2:現(xiàn)將25公斤水中投放0.3公斤量子碳素液以及15公斤乙醇C2H6O混合，混合液在本發(fā)明裝置中制備30分鐘?；旌弦后w的pH值用微量量子碳素液進行調(diào)整到PH5范圍即完成對水進行改質(zhì)。再向混合液體中加入60公斤油品在本發(fā)明裝置中制備30分鐘即得100.3公斤(損耗忽略不計)透明清潔油品。
[0208]制備方法3:現(xiàn)將30公斤水中投放0.5公斤量子碳素液以及10公斤辛醇C8H18O混合，混合液在本發(fā)明裝置中制備30分鐘。混合液體的pH值用微量量子碳素液進行調(diào)整到PH5范圍即完成對水進行改質(zhì)。再向混合液體中加入60公斤油品在本發(fā)明裝置中制備30分鐘即得100.5公斤(損耗忽略不計)透明清潔油品。
[0209]制備方法4:現(xiàn)將10公斤水中投放0.1公斤量子碳素液以及60公斤甲醇CH4O混合，混合液在本發(fā)明裝置中制備30分鐘?；旌弦后w的pH值用微量量子碳素液進行調(diào)整到PH5范圍即完成對水進行改質(zhì)。再向混合液體中加入30公斤油品在本發(fā)明裝置中制備30分鐘即得100.1公斤(損耗忽略不計)透明清潔油品。
[0210]經(jīng)本發(fā)明的方法和設備，制備出的清潔油，其外觀呈透明明亮，長期存放無變化。其各項物性指標完全符合各油品的國家標準。
[0211 ] 燃燒結(jié)果舉例(制備方法I):
[0212]C#重油(S:0.8% )千.瓦/小時為8156 ;空氣比為1.16
[0213]清潔油(S:0.8% )千卡/小時為8980 ;空氣比為1.16
[0214]鍋爐型號IHl SCM080型蒸發(fā)量5t/h
[0215]常用壓力12kg/cm2燃料消耗量3961/h
[0216]
WE|0IL% I粘度(mn2/S)|H20% |添加劑％
重油燃油 TOO28.06OO
本發(fā)明制油 &24.3230~L2
[0217]
油 O,

①燃油?NANO-OIL
檢測項目
1?料油流:M: L:,I30I30
2^7CiIMm3NZhI相 HI?1.-J
3~
4火燒難 @[1000?11雜I 1100-1200 —
5火焰溫度③I550-100I 550-900
6火焰顏色I黃色I黃丨?色
7— MI 火焰^ I ^齡
[0218]在空氣比相同的條件下，節(jié)能減排和效率均提高了 30%以上，可以認為這是量子碳素和本發(fā)明的特殊加工方法所增加大量羥基的助燃效果。
[0219]本發(fā)明不限于舉例范圍，有更廣泛領域用途。如所有制熱供熱系統(tǒng)、人工溫泉(小分子水及納米微泡作用)、化學合成、除垢銹和防垢銹、清洗、流體食品(包括乳制品等)制熟殺菌等等行業(yè)專業(yè)，都屬本發(fā)明涉及范圍。
[0220]以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種實施介質(zhì)強化反應的設備，包括液壓泵(I)、微泡發(fā)生器(2)、氣體供給裝置(3)、氣穴發(fā)生器(4)，其特征在于: 所述液壓泵(I)的左側(cè)與進料管路(5)連通，液壓泵(I)的上側(cè)與第一輸送管路(6)的左端連通，液壓泵⑴的下側(cè)與回路管路(7)的左端連通，第一輸送管路(6)右端與回路管路(7)右端連通并同時與出料管路(8)連通； 進料管路(5)上設有雙向通路閥F1，第一輸送管路(6)上設有雙向通路閥F2和雙向通路閥F3,回路管路(7)上設有雙向通路閥F4和雙向通路閥F5，出料管路⑶上設有雙向通路閥F6 ； 氣穴發(fā)生器(4)設在雙向通路閥F2和雙向通路閥F3之間的第一輸送管路(6)上并分別與兩側(cè)的第一輸送管路(6)連通；微泡發(fā)生器(2)的下側(cè)通過第二輸送管路(9)與回路管路(7)連通，第二輸送管路(9)與回路管路(7)的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間，微泡發(fā)生器(2)的右側(cè)通過供氣管路(10)與氣體供給裝置(3)連通，微泡發(fā)生器(2)的上側(cè)通過第三輸送管路(11)與氣穴發(fā)生器(4)連通；第四輸送管路(12)的兩端分別與第一輸送管路(6)和回路管路(7)連通，第四輸送管路(12)與第一輸送管路(6)的連通位置設在雙向通路閥F2與氣穴發(fā)生器(4)之間，第四輸送管路(12)與回路管路(7)的連通位置設在雙向通路閥F4和雙向通路閥F5之間。
2.按照權利要求1所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于: 雙向通路閥F1與液壓泵(I)之間的進料管路(5)上設有溶氧度采樣儀DO1和氧化還原電位采樣儀R1 ； 第四輸送管路(12)和第一輸送管路￠)的連通位置與氣穴發(fā)生器(4)之間的第一輸送管路(6)上依次設有流量測量RL1、壓力測量儀％、pH值測量儀PH1、溫度測量儀T1 ； 氣穴發(fā)生器(4)與雙向通路閥F3之間的第一輸送管路(6)上依次設有壓力測量儀V2、氧化還原電位采樣儀R2、pH值測量儀PH2、溫度測量儀T2 ； 雙向通路微調(diào)閥Ftl通過旁路管路分別與氣穴發(fā)生器(4)和第一輸送管路(6)連通，旁路管路與第一輸送管路(6)連通的位置設在氣穴發(fā)生器(4)和壓力測量儀V2之間； 第二輸送管路(9)上設有雙向通路閥F7和壓力測量儀V3;供氣管路(10)上設有流量測量儀L2;第三輸送管路(11)上設有雙向通路閥F8;第四輸送管路(12)上設有雙向通路閥F9和流量測量儀L3 ； 雙向通路閥F6右側(cè)的出料管路(8)上設有流量測量儀L4和溶氧度采樣儀DO2。
3.按照權利要求2所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)設有可編程邏輯控制器PLC，控制系統(tǒng)用于對進料管路(5)、第一輸送管路(6)、回路管路(7)、出料管路(8)、第二輸送管路(9)、供氣管路(10)、第三輸送管路(11)、第四輸送管路(12)上的雙向通路閥、溶氧度采樣儀、氧化還原電位采樣儀、流量測量儀、壓力測量儀、PH值測量儀、溫度測量儀進行數(shù)據(jù)采樣、監(jiān)測、控制。
4.按照權利要求3所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:所述微泡發(fā)生器(2)包括殼體和設置于殼體內(nèi)腔中的至少一組微泡發(fā)生器組件，殼體左側(cè)壁上設有進液口(201)和進氣口(202)，殼體右側(cè)壁上設有出料口(203)，相鄰微泡發(fā)生器組件之間設有環(huán)形墊圈(204)； 微泡發(fā)生器組件由左蓋(21)、右蓋(22)和設置于左蓋(21)與右蓋(22)之間的組件盤(23)組合構成，左蓋(21)、右蓋(22)和組件盤(23)均為圓盤狀，左蓋(21)和右蓋(22)的直徑相等且大于組件盤(23)的直徑，左蓋(21)與右蓋(22)的中心均設有貫通孔，殼體上設有用于調(diào)整左蓋(21)和右蓋(22)同軸相對轉(zhuǎn)動的裝置； 左蓋(21)的右側(cè)面邊緣處設有向右凸起的第一凸起邊沿(2101)，左蓋(21)的右側(cè)面中部設有向右凸起的且與組件盤(23)半徑相等的短圓柱(2102)，短圓柱(2102)的圓周壁與第一凸起邊沿(2101)的內(nèi)側(cè)壁之間設有間隙，短圓柱(2102)的右端面設有中心凹槽(2103)、圓形凹槽(2104)和半圓形凹槽(2105)，中心凹槽(2103)設置一個且設置在短圓柱(2102)的右側(cè)面中部位置，圓形凹槽(2104)設置在中心凹槽(2103)的周向外側(cè)，半圓形凹槽(2105)設置在短圓柱(2102)的邊緣，中心凹槽(2103)的邊緣設有均勻分布的η個半圓形槽，η彡3，圓形凹槽(2104)的設置個數(shù)為η的倍數(shù)且沿以中心凹槽(2103)為中心的m個同心正η邊形的各邊均勻分布，m ^ I,半圓形凹槽(2105)的設置個數(shù)等于最外側(cè)正η邊形各邊上分布的圓形凹槽(2104)的數(shù)量之和，每個半圓形凹槽(2105)和相鄰的圓形凹槽(2104)之間的最小距離均相等，相鄰的中心凹槽(2103)、圓形凹槽(2104)、半圓形凹槽(2105)相互之間的最小距離均小于圓形凹槽(2104)的半徑； 右蓋(22)的左側(cè)面邊緣處設有向左凸起的且與左蓋(21)上的第一凸起邊沿(2101)對稱的第二凸起邊沿(2201)，組件盤(23)與右蓋(22)通過連接柱(24)固定連接，組件盤(23)的右側(cè)面與右蓋(22)的左側(cè)面之間設有間隙，組件盤(23)的圓周壁與第二凸起邊沿(2201)的內(nèi)側(cè)壁之間設有間隙； 組件盤(33)的左端面設有與短圓柱(2102)的右端面相同的凹槽結(jié)構；左蓋(21)上的第一凸起邊沿(2101)與右蓋(22)上的第二凸起邊沿(2201)密封貼合，短圓柱(2102)的右端面與組件盤(23)的左端面密封貼合。
5.按照權利要求4所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:8^ 5,6 ^ m ^ 3ο
6.按照權利要求1-5任一項所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:所述氣穴發(fā)生器(4)包括外殼和設置于外殼中的介質(zhì)強化反應腔，介質(zhì)強化反應腔包括兩端均開口的粗腔(41)、收縮腔(42)和細腔(43)，粗腔(41)和細腔(43)之間通過收縮腔(42)過渡，粗腔(41)的左端與設置在外殼上的介質(zhì)進腔口連通，細腔(43)的右端與介質(zhì)出腔口(44)連通，介質(zhì)出腔口(44)為向右張開的喇叭狀；外殼上還開設有與細腔(43)左端連通的微泡輸送通道。
7.按照權利要求6所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:所述粗腔(41)的直徑SD1，細腔(43)的直徑為D2，收縮腔(42)的長度加上細腔(43)的長度為L，0.01 ( (D1-D2)/L彡0.1 ;收縮腔(42)的截面邊緣線與細腔(43)的截面邊緣線的夾角為a，35° ^ a ^ 75° ;介質(zhì)出腔口(44)的截面邊緣線與細腔(43)的截面右側(cè)邊的夾角為β ,45° 彡 β 彡 85°。
8.按照權利要求7所述的實施介質(zhì)強化反應的設備，其特征在于:0.015 < (D1-D2)/L ^ 0.03 ；45° 彡 α 彡 65° ;55° 彡 β 彡 75°。
9.一種介質(zhì)強化反應方法，其特征在于，包括如下步驟: 將量子化液體經(jīng)液壓泵(I)通入權利要求1-7中任意一權利要求所述的設備中，溶氧度DO1為6.12mg/L，氧化還原電位R1為255.6mv ;水溫T1為17.(TC ^H1值為6.8-7.0 ;液壓泵⑴向設備提供設備供給壓力為1.0Mpa，氣穴發(fā)生器(4)的進口壓V1SOjSMpa;流量計L1為每分鐘80升，流量計L3為每分鐘20升，流量計L2為每分鐘0.15-0.5升，微泡發(fā)生器⑵的進口壓V3為0.5-0.6Mpa，氣穴發(fā)生器(4)的出口壓V2為0.02Mpa ;氧化還原電位 R2 為 282.5-382.5mv ;水溫 T1 為 72.0-77.(TC，水溫差 T2-T1 = 55。。，PH1 值為 2.0-5.8，設備運行正常后，從雙向通路閥F5出取樣，收集得到含有納米微泡的產(chǎn)品，每毫升產(chǎn)品中含12-14億個微泡的密度，含量為0.092-0.628ppm ； 其中，所述量子化液體為懸浮液，包括量子碳素液和溶劑，所述量子碳素液的濃度是0.1 % -0.45%,量子碳素液的添加量為溶劑體積的1% -3%,所述量子碳素液中含有量子碳素。
10.根據(jù)權利要求9所述的介質(zhì)強化反應方法，其特征在于，所述量子碳素包括粒徑為0.6-100nm的碳素粒子，所述碳素粒子為單碳和/或石墨烯粒子，在所述碳素粒子的表層具有含有碳、氫、氧、氮的化合物，所述含有碳、氫、氧、氮的化合物包括稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物。
11.根據(jù)權利要求10所述的介質(zhì)強化反應方法，其特征在于，所述量子碳素由如下質(zhì)量百分比的碳素粒子構成:0.6彡粒徑彡0.9nm的碳素粒子50%?95%、0.9 <粒徑< 50.0nm的碳素粒子10 %?50 %、50 <粒徑< 10nm的碳素粒子O %?20 % ;所述含有碳、氫、氧、氮的化合物為稠環(huán)芳烴、含有碳氧單鍵的化合物、含有碳氧雙鍵的化合物、含有碳氫鍵的化合物的一種或幾種的混合物，其中各元素比例為:C45%?55%，H0.2%?2.0 %，N0.1 %?0.3%，045%?65% ;所述量子碳素液為含有量子碳素的水溶液，濃度為0.1%-0.45%，所述量子碳素液的ORP為280mv-380mv、電導率σ為l-5ms/cm、電動勢為280mv ?380mv、pH 值為 1.5-3.2 ； 所述納米微泡為空氣、氧氣、氫氣、氮氣、氬氣、氦氣、氖氣、氪氣、甲烷、乙烷、丙烷、煤氣、天然氣、一氧化碳、二氧化碳、氧化亞氮、氟化物氣體中的一種或幾種的混合物； 所述溶劑為油、水、低碳醇的一種或幾種的混合物，所述油為石化油品，輕油或重油，所述水為自來水或海水，所述低碳醇的碳原子數(shù)為1-8個，所述低碳醇的純度為90%以上。
12.根據(jù)權利要求11所述的介質(zhì)強化反應方法，其特征在于:所述溶劑由如下體積百分數(shù)的原料制成:油:30% -80%、水:10% _60%、量子碳素液:溶劑的1% -3% ;低碳醇5% -60%。
13.根據(jù)權利要求9所述的介質(zhì)強化反應方法，其特征在于，氣穴發(fā)生器的液體介質(zhì)強化過程的程度特征，服從韋伯數(shù)定理，韋伯數(shù)的計算公式為:
W = P υ 2 I / σ 其中:P為介質(zhì)流體密度； υ為介質(zhì)特征流速； I為特征長度； σ為流體的表面張力系數(shù)； 韋伯數(shù)代表慣性力和表面張力效應之比，P介質(zhì)流體密度為650?2000kg/m3，I特征長度為1mm?1000mm, σ流體的表面張力系數(shù)為0.001N/m?0.090N/m, υ為介質(zhì)特征流速為2.7xl(T5m3/s?2.TxlOWs,介質(zhì)液體粘度在常溫20°C及常壓下為10000m Pa.s?15000m Pa.s，氣體黏度 100 μ Pa.s ?120 μ Pa.S，介質(zhì)蒸汽壓 0.15kPa ?1L 33kPa,所述產(chǎn)品的韋伯數(shù)為5?300。
14.根據(jù)權利要求9所述的介質(zhì)強化反應方法，其特征在于，P介質(zhì)流體密度為700?1600kg/m3 ； I特征長度為50mm?300mm ； σ流體的表面張力系數(shù)為0.010N/m?0.078N/m ； υ為介質(zhì)特征流速為1.4xl(T4m3/s?2.7xl(T2m3/s,介質(zhì)液體粘度在常溫2(TC及常壓下為 IlOOOm Pa.S，氣體黏度 IlOyPa.S。
【文檔編號】B01J19/00GK104209074SQ201410447665
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權日:2014年9月4日
【發(fā)明者】朱光華, 劉力生, 王文杰 申請人:朱光華, 劉力生, 王文杰