高氧水的制备装置及方法与流程

1.本发明涉及高氧水制备技术领域，特别是涉及一种高氧水的制备装置及方法。


背景技术：

2.氧气在水中的溶解度随温度和压力变化而变化，通常在一个大气压、20℃下氧气在水中的饱和溶解度为9.17mg/l。但是通过降低温度、增大压力、加压溶气、曝气、剪切等方式可以大大提高氧气在水中的溶解度，一般将氧气含量超过35mg/l的水称之为高氧水。
3.通常制备高氧水的方法有加压溶气和传统曝气等方法，以上方法制备的高氧水都存在气泡维持时间短、溶氧下降快、溶解氧含量低等缺点，因此需要高效的制备方法来获得溶解氧含量高、维持时间久的高氧水。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高氧水的制备装置及方法，用于解决现有技术中采用加压溶气和传统曝气等方法制备的高氧水都存在气泡维持时间短、溶氧下降快、溶解氧含量低等问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高氧水的制备装置，所述制备装置包括氧气源、气体控制阀、氧气输送管线、气液混合泵、高氧水生成装置、压力表、高氧水储罐、高氧水出水管线、进水管及压力调节阀；所述气液混合泵一端与所述氧气源和进水管相连通，另一端与所述高氧水生成装置相连通，所述高氧水储罐与所述高氧水生成装置及高氧水出水管线相连通，所述气体控制阀设置于所述氧气源和气液混合泵之间的所述氧气输送管线上，所述压力调节阀和所述压力表设置于所述高氧水生成装置和所述高氧水储罐之间的管路上；氧气和进水以预设比例进入到气液混合泵混合后输送至高氧水生成装置，生成的高氧水输送至高氧水储罐中，并经高氧水出水管线输出。
6.可选地，所述氧气源包括钢瓶氧气和制氧机中的任意一种或两种。
7.可选地，所述高氧水生成装置包括高压溶气罐，或为螺旋状、蜂窝状、多孔叠片状结构的高氧水生成装置中的任意一种或多种。
8.可选地，所述高氧水储罐内设置有水汽分布器，所述高氧水生成装置生成的高氧水经所述水汽分布器进入到所述高氧水储罐内。
9.本发明还提供一种高氧水的制备方法，包括步骤：
10.s1：开启进水管、氧气源和气液混合泵，将氧气和进水以预设比例输送至气液混合泵中混合后输送至高氧水生成装置中以生成高氧水，其中，氧气和进水的预设比例为1:3～1:50；
11.s2：开启压力调节阀，使高氧水生成装置的出水压力维持在预设压力范围，高氧水储罐中的高氧水保持预设液位，开启高氧水出水管以进行高氧水的持续制备输出，其中，出水压力为0.1～1.0mpa。
12.可选地，所述高氧水储罐中的高氧水温度维持在5～30℃。
13.可选地，所述高氧水储罐中的高氧水温度维持在10～25℃
14.可选地，所述氧气和进水的比例为1:10～1：20。
15.可选地，所述出水压力为0.3～0.8mpa。
16.可选地，所述氧气和进水的比例为1:10～1：15，所述出水压力为0.4～0.6mpa。
17.如上所述，本发明的高氧水的制备装置及方法，具有以下有益效果：本发明提供的高氧水制备装置结构简洁，操作方便；高氧水的制备工艺流程简单、工业化实施容易。依本发明制备的高氧水，其含氧量高达80mg/l以上，且保存时间久，保存两个月后氧含量仍高达35mg/l以上。依本发明制备的高氧水可以应用于但不限于以下领域：饮用水、水产养殖、无土栽培、果疏清洗、美容护肤、水环境治理、污水处理、地下水修复、土壤修复等领域，有着极大的经济价值和社会价值。
附图说明
18.图1显示为本发明提供的高氧水的制备装置于一示例中的结构示意图。
19.图2至图4显示为图1中的高氧水生成装置于不同示例中的截面结构示意图。
20.元件标号说明
[0021]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
氧气源
[0022]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体控制阀
[0023]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
氧气输送管线
[0024]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气液混合泵
[0025]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高氧水生成装置
[0026]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力表
[0027]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高氧水储罐
[0028]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高氧水出水管线
[0029]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
进水管
[0030]
10
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压力调节阀
具体实施方式
[0031]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0032]
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0033]
如图1所示，本发明提供一种高氧水的制备装置，所述制备装置包括氧气源1、气体控制阀2、氧气输送管线3、气液混合泵4、高氧水生成装置5、压力表6、高氧水储罐7、高氧水出水管线8、进水管9及压力调节阀10；所述气液混合泵4一端与所述氧气源1和进水管9相连
通，另一端与所述高氧水生成装置5相连通，即所述氧气源1通过所述氧气输送管线3与所述气液混合泵4相连通，以向气液混合泵4中输送氧气，所述进水管9则向气液混合泵4中输进水，进水与氧气在气液混合泵4中混合，在气液混合泵4提供的动力下，水汽可以初步混合，部分氧气溶于水中，部分氧气仍以游离态存在，气液混合物被输送至所述高氧水生成装置5中，以使剩余部分的氧气进一步充分溶解在水中以生成高氧水；所述高氧水储罐7与所述高氧水生成装置5及高氧水出水管线8相连通；所述气体控制阀2设置于所述氧气源1和气液混合泵4之间的所述氧气输送管线3上，以根据需要调节氧气量；所述压力调节阀10和所述压力表6设置于所述高氧水生成装置5和所述高氧水储罐7之间的管路上，比如所述压力调节阀10可设置于压力表6和高氧水生成装置5之间，以将高氧水生成装置5的出水压力控制在预设范围，以确保水氧充分溶和；进水管9和高氧水出水管线8上可以进一步设置控制阀(未标示)；氧气和进水以预设比例进入到气液混合泵4混合后输送至高氧水生成装置5，生成的高氧水输送至高氧水储罐7中，以使生成的高氧水稳定，并经高氧水出水管线8输出。
[0034]
本发明提供的高氧水制备装置结构简洁，操作方便；高氧水的制备工艺流程简单、工业化实施容易。依本发明制备的高氧水，其含氧量高达80mg/l以上，且保存时间久，保存两个月后氧含量仍高达35mg/l以上。依本发明制备的高氧水可以应用于但不限于以下领域：饮用水、水产养殖、无土栽培、果疏清洗、美容护肤、水环境治理、污水处理、地下水修复、土壤修复等领域，有着极大的经济价值和社会价值。
[0035]
所述制备装置可以进一步设置控制模块，包括但不限于单片机，控制模块可与气体控制阀2、压力调节阀10、压力表6、气液混合泵4和控制阀相连接，以根据需要启动相关的结构，提高装置的自动化水平。所述高氧水储罐7和/或高氧水生成装置5上可进一步设置与控制模块相连接的液位计、温度计和氧气传感器中的任意一种或多种，以对相关指标进行实时监测。
[0036]
作为示例，所述氧气源1可以为钢瓶氧气，比如纯度大于99％的钢瓶气，也可以是制氧机，比如利用分子筛物理吸附和解吸技术的制氧机，还可以同时包括这两种装置以供应氧气。
[0037]
在一示例中，所述高氧水生成装置5为高压溶气罐，由于高压溶气罐的具体结构为本领域技术人员所熟知，对此不做详细展开。
[0038]
在另一示例中，所述高氧水生成装置5为蜂窝状结构，其截面结构如图2所示。即高氧水生成装置的内部呈蜂窝状分布，气液混合物在蜂窝孔中流动，这有利于增加氧气和液体的接触面积，有助于进一步促进氧气在水中的溶解。
[0039]
在又一示例中，所述高氧水生成装置5为螺旋状结构，其截面结构如图3所示。即高氧水生成装置的内部呈螺旋状，气液混合物沿着螺旋状通道流动，这有助于增加氧气和液体的接触面积，延长气液混合时间，有助于进一步促进氧气在水中的溶解。
[0040]
在又一示例中，所述高氧水生成装置5为多孔叠片状结构，其截面结构如图4所示。即高氧水生成装置的内部形成了多孔通道(包括但不限于三角形孔)，以促进氧气在液体中的充分溶解。
[0041]
当然，在其他示例中，所述高氧水生成装置还可以为其他结构，或者为上述多种结合的结合。比如，所述高氧水生成装置可以包括相互连通的多段，每一段的内部结构可选自蜂窝状、螺旋状和多孔叠片状中的任意一种，以增加氧气和水的接触面积，延长气液混合时
间，以进一步促进氧气在水中的溶解。
[0042]
在一示例中，所述高氧水储罐7内设置有水汽分布器，水汽分布器设置于高氧水储罐7内的上部，所述高氧水生成装置5生成的高氧水经所述水汽分布器进入到所述高氧水储罐7内。水汽分布器上分布有细小的通孔，借由水汽分布器，可进一步促进氧气均匀溶溶解在水中。
[0043]
本实施例提供的高氧水的制备装置结构简洁，操作非常方便，可以很容易地制备高氧水，比如可用于实施下述的高氧水制备方法，故而下述制备方法中的描述完全适用于本制备装置。
[0044]
本发明还提供一种高氧水的制备方法，该制备方法可以基于上述的制备装置实现，故对上述制备装置的介绍完全适用于此处，出于简洁的目的不赘述。所述制备方法包括步骤：
[0045]
s1：开启进水管、氧气源和气液混合泵，将氧气和进水以预设比例输送至气液混合泵中混合后输送至高氧水生成装置中以生成高氧水，其中，氧气和进水的预设比例为1:3～1:50；
[0046]
s2：开启压力调节阀，使高氧水生成装置的出水压力维持在预设压力范围，高氧水储罐中的高氧水保持预设液位，开启高氧水出水管以进行高氧水的持续制备输出，其中，出水压力为0.1～1.0mpa。
[0047]
需要说明的是，在高氧水的制备过程中，氧气和进水的比例、出水压力这些参数对最终制备的高氧水的含氧量和保存期限非常重要，如果气液比例偏低，则可能导致高氧水含氧量低，而偏高则容易导致水中气泡破裂，氧气逃逸；出水压力过大和过小都可能导致生成的高氧水不稳定，而气液比例和出水压力两者又密切相关，故而需要精确设定。本技术的发明人经长期大量实验才制定出较佳的参数，经实验证实，依本发明的条件制备出的高氧水，其含氧量高达80mg/l以上，且保存时间久，保存两个月后氧含量仍高达35mg/l以上。
[0048]
在一示例中，所述高氧水储罐中的高氧水温度维持在5～30℃，更优选地为10～25℃，这有利于维持高氧水的稳定，避免含氧量产生变化。
[0049]
作为示例，所述氧气和进水的比例较优地为1:10～1：20；更优地，所述氧气和进水的比例为1:10～1：15。
[0050]
作为示例，所述出水压力较优地为0.3～0.8mpa，更优地出水压力为0.4～0.6mpa。
[0051]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。以下实施例可在前述的制备装置上实施。
[0052]
实施例1
[0053]
氧气源为钢瓶气，纯度大于99％，气液混合比为1：10，高氧储罐水量20l，维持温度在15℃，出水压力为0.4mpa，气液混合泵进泵水流量为0.6m3/h，进水管和高氧水出水管线的出水流量为0.3m3/h，高氧水生成装置为高压溶气罐，通过上述装置得到的高氧水含量见下表：
[0054]
表1高氧水浓度及随时间浓度变化
[0055][0056]
实施例2
[0057]
氧气源为制氧机，纯度大于99％，气液混合比为1：15，高氧水储罐水量为200l，维持温度在25℃，出水压力为0.6mpa，气液混合泵进泵水流量为6m3/h，进水管和高氧水出水管线的水流量为3m3/h，高氧水生成装置为多孔叠片状结构，得到的高氧水含量见下表2：
[0058]
表2高氧水浓度及随时间浓度变化
[0059][0060]
实施例3
[0061]
氧气源为钢瓶气，纯度大于99％，气液混合比为1：12，高氧水储罐水量为100l，维持温度在20℃，压力为0.5mpa，气液混合泵进泵水流量为5m3/h，进水管和高氧水出水管线中的水流量为2m3/h，高氧水生成装置为蜂窝状结构，本实施例中得到的高氧水含量见下表3：
[0062]
表3高氧水浓度及随时间浓度变化
[0063][0064]
上述实施例均表明依本发明的制备方法制备的高氧水具有含氧量高、保持时间长的优点，且制备流程简单，可满足多领域的高氧水使用需求。
[0065]
综上所述，本发明提供一种高氧水的制备装置及方法。所述制备装置包括氧气源、气体控制阀、氧气输送管线、气液混合泵、高氧水生成装置、压力表、高氧水储罐、高氧水出水管线、进水管及压力调节阀；所述气液混合泵一端与所述氧气源和进水管相连通，另一端与所述高氧水生成装置相连通，所述高氧水储罐与所述高氧水生成装置及高氧水出水管线相连通，所述气体控制阀设置于所述氧气源和气液混合泵之间的所述氧气输送管线上，所述压力调节阀和所述压力表设置于所述高氧水生成装置和所述高氧水储罐之间的管路上；氧气和进水以预设比例进入到气液混合泵混合后输送至高氧水生成装置，生成的高氧水输送至高氧水储罐中，并经高氧水出水管线输出。本发明提供的高氧水制备装置结构简洁，操作方便；高氧水的制备工艺流程简单、工业化实施容易。依本发明制备的高氧水其含氧量高达80mg/l以上，且保存时间久，保存两个月后氧含量仍高达35mg/l以上。依本发明制备的高氧水可以应用于但不限于以下领域：饮用水、水产养殖、无土栽培、果疏清洗、美容护肤、水
环境治理、污水处理、地下水修复、土壤修复等领域，有着极大的经济价值和社会价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0066]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。