一种强化非均相传质反应装置及其方法和应用与流程

1.本发明属于高浓度油包水乳化臭氧水制备技术领域，具体涉及一种强化非均相传质反应装置及其方法和应用，及在此基础上制备高浓度臭氧水的装置和方法。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.气液液三相体系普遍存在于化学、化工、材料等众多反应和分离领域中，是复杂多相过程研究的重要对象。近年来，随着微流体、微化工、流动化学和微分析等相关领域的发展，针对气液液三相体系的研究也扩展到了微米尺度。微尺度气液液三相流一般是指流道或分散尺度为1m～1mm之间的流动体系，但这一尺度范围也并非绝对。相对于研究工作较为充分的气液、液液等两相体系，虽然针对微尺度气液液三相流动基本规律和三相微流体应用的研究工作还处于起步阶段，但是初步的结果也表明微尺度下三相流体在传质强化、停留时间控制、流体混合控制以及材料结构调控等方面体现出了独特的优势，这些新特点吸引了研究者的广泛关注，也使得针对微尺度气液液三相流的研究成为相关领域的重要内容。
4.微尺度下的气液液三相流动是近年来微流控、微化工、微分析等领域的重要内容。关于微尺度下的气液液三相流研究主要集中在新型微分散设备和技术，分散尺寸调控规律，微通道内流动与传递特性，以及气液液三相微流体在反应、分离、材料制备中的应用等方面。已有的研究结果表明，微尺度气液液三相流相对于液液、气液两相流过程表现出了更复杂的分散规律和独特的流动、传递、反应特性。本专利主要基于以上几个方面的研究成果，构架了气液油三相体系的二维非均相传质反应系统，并将该系统应用于高浓度乳化臭氧水溶液的制备。
5.与传统的化学农药的生物毒性灭菌杀虫机理完全不同的是，臭氧(水)是一种溶菌性的氧化剂，臭氧通过接触并氧化破坏细菌、真菌、病毒等病原体的细胞壁，造成细胞液外泄，以物理方式实现广谱灭菌，长期使用不会产生任何药物耐受性。针对各类虫害的试验证明，只要将臭氧(水)在一定灭活浓度之上保持一定时间，即可实现高效灭活虫卵、大幅降低幼虫羽化率，在非毒性条件下控制虫害发病率，重建农田生态系统，促进自然种植生态循环体系发挥作用。但各国研究人员需要解决的问题在于，如果要达到高效广谱灭菌的较高浓度(>5mg/l)，臭氧气体会对人体、动植物的呼吸系统产生短暂的刺激性作用，尽管长期研究证明这种短暂接触不会造成永久伤害，但仍然会造成呼吸不适，植物枯萎死亡等应激反应。臭氧溶于水中所形成的含有大量臭氧成分的水溶液，被称为臭氧水。相比较臭氧气体的弥漫性，臭氧水可以更好的控制臭氧的有效含量，如果能够保持足够的稳定性，减少臭氧溢出，臭氧水将具有更好的针对性灭菌杀虫能力。因此，市场上涌现出大量宣传利用臭氧水灭菌消毒、甚至降解农药残留的臭氧水机产品。但这种小型设备一般采用射流方式溶解臭氧
气体进入水中，产量和浓度都很低(<2mg/l)，灭菌灭活能力非常有限，难以广泛应用于农药替代领域。
6.发明人研究发现，而市场上现有的大流量臭氧水制备设备受制于臭氧发生器所产生的臭氧纯度较低的条件限制，通过传统的曝气工艺所能实现的臭氧有效溶解率一般为15
‑
25％，超过70％的臭氧气体无法溶于水中，溢出空气中造成臭氧气体污染严重，费用大幅上升；另一方面，即使溶于水中的臭氧也极不稳定，易分解，无法存储运输。现有工业化的臭氧水制备设备所制备的臭氧水中的最大有效臭氧浓度均在20mg/l以内，最大制备流量2吨/小时，其常温常压条件下的有效臭氧浓度半衰期均不足20分钟，臭氧水必须现场制备后立即投入使用，且无法实现对有效臭氧浓度的精确控制。这一切制约因素的存在大幅降低了臭氧(水)替代传统农药的可行性。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术存在的臭氧有效溶解度低、臭氧在水中的稳定性差，含有臭氧的溶液浓度衰减过快的问题，本发明提出一种强化非均相传质反应装置，设计双层水平旋流腔体，可以构建三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道，在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合，三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。该微通道结构所形成的气液液双重乳液体系具有显著的传质强化效果，体积传质系数可以达到0.2～21.9s
‑1，较传统的气液两相体系传质系数提高10～30倍，臭氧浓度高达>8000mg/l。
8.具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
9.本发明第一方面，提供一种强化非均相传质反应装置，由上至下依次包括竖直设置的双层水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，双层水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，双层水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，所述双层水平旋流腔体由外壳体和内壳体分隔，外壳体和内壳体同轴，外壳体和内壳体之间的空间为外壳腔体，内壳体形成的空间为内壳腔体，外壳腔体和内壳腔体构成双层水平旋流腔体，所述内壳腔体空心缩颈结构底部开口位于外壳腔体空心缩颈结构底部开口之上；
10.双层水平旋流腔体上部外侧面设有至少一个加料管，加料管偏心切向插入所述双层水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为液体出口。
11.本发明第二方面，提供一种污水处理系统，包括强化非均相传质反应装置，气体出口连接第一加料管，分散相和待处理液体出口分别连接不同的切向插入的加料管。
12.本发明第三方面，提供一种污水处理方法，包括强化非均相传质反应装置或污水处理系统，将水通过切向插入的加料管切向射入外壳腔体内，同时将待处理污水或油脂通过另外的切向插入的加料管切向射入内壳腔体内，同时向设置在内壳体顶部的第一加料管向双层水平旋流腔体内注入臭氧气体。
13.本发明第四方面，提供一种强化非均相传质反应装置或污水处理系统在污水处理领域或者乳化领域中的应用。
14.本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
15.1)相较于单层水平旋流腔体，设计双层水平旋流腔体，形成内壳腔体和外壳腔体，可以注入不同的液体，并且通过高度差的设计，构建三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道。在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合，三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。
16.2)在水力空化体系界面张力满足多重乳液的形成条件的基础上，三层嵌套的毛细管微通道内形成液滴包覆气泡的气液液双重乳液体系。这是一种专门用于形成气液液双重乳液体系的微通道结构是双重同轴型微分散结构，实验结果表明，该微通道结构所形成的气液液双重乳液体系具有显著的传质强化效果，体积传质系数可以达到0.2～21.9s
‑1，较传统的气液两相体系传质系数提高10～30倍。
17.3)专门用于形成气液液(油)双重乳液的双重同轴型微分散结构，并通过水力空化设备形式构建了气液液(油)三相体系的二维非均相微通道结构反应系统，强化了微通道内单相流体流动
‑
空化、互溶液
‑
液两相流体流动
‑
空化与混合、互不相溶液
‑
液两相流体流动
‑
空化与传质，实验结果表明,气液液三相体系的体积传质系数可以达到3.8～30.6s
‑1，相对于液液两相流的传质系数提高2个数量级，实现了气液液三相微流体在化学、化工、材料等诸多领域的可控应用，将为传统化学工业带来重大影响，增强化工过程安全性,促进过程强化和化工系统小型化，提高能源、资源利用效率，达到节能降耗30％～70％、减少副反应，降低污染物产生量50％～70％之目的。
18.4)使用本发明一个或多个技术方案中的装置或方法制备出的含有超高臭氧成分(>8000mg/l)的乳化臭氧水浓缩液，大幅提高了臭氧的有效溶解度、提高了臭氧在水中的稳定性，获得超过2年的存贮浓度半衰期，使臭氧水可储存运输，成功解决了药效、储存、价格等一系列臭氧水在农业应用中的瓶颈问题。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
20.图1为本发明实施例1的气液液非均相传质反应装置的主视结构示意图；
21.图2为图1中气液液非均相传质反应装置的a
‑
a截面侧视结构示意图；
22.图3为图1中气液液非均相传质反应装置的双壳水平旋流腔体俯视结构示意图；
23.图4为本发明实施例2的气液液非均相传质反应装置的主视结构示意图；
24.图5为本发明实施例2的气液液非均相传质反应装置的侧视结构示意图；
25.图6为本发明实施例3的气液液非均相传质反应装置的主视结构示意图；
26.图7为本发明实施例4的气液液非均相传质反应装置的主视结构示意图；
27.图8为本发明实施例4的气液液非均相传质反应装置的侧旋流腔体的主视结构示意图；
28.其中：1、外壳体，2、内壳体，3、外壳腔体，4、内壳腔体；5、第一加料管，6、第二加料管；7、第三加料管，8、侧流切向管路，9、侧旋流腔体，10、侧旋流腔体出水法兰，11、侧流切向管路连接法兰，12、第一加料管连接法兰，13、内壳体底部开口，14、水力空化装置，15、第四加料管，16、第五加料管，17、电磁线圈，18、竖直出水端口法兰，19、超声波发生器，20、微波
发生装置，21、紫外线灯管。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.为了解决现有技术存在的臭氧有效溶解度低、臭氧在水中的稳定性差，含有臭氧的溶液浓度衰减过快的问题，本发明提出一种强化非均相传质反应装置，设计双层水平旋流腔体，可以构建三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道，在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合，三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。该微通道结构所形成的气液液双重乳液体系具有显著的传质强化效果，体积传质系数可以达到0.2～21.9s
‑1，较传统的气液两相体系传质系数提高10～30倍，臭氧浓度高达>8000mg/l。
33.具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
34.本发明第一方面，提供一种强化非均相传质反应装置，由上至下依次包括竖直设置的双层水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，双层水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，双层水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，所述双层水平旋流腔体由外壳体和内壳体分隔，外壳体和内壳体同轴，外壳体和内壳体之间的空间为外壳腔体，内壳体形成的空间为内壳腔体，外壳腔体和内壳腔体构成双层水平旋流腔体，所述内壳腔体空心缩颈结构底部开口位于外壳腔体空心缩颈结构底部开口之上；
35.双层水平旋流腔体上部外侧面设有至少一个加料管，加料管偏心切向插入所述双层水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为液体出口。
36.本发明一个或多个实施方式中在双层水平旋流内壳腔体和外壳腔体上部的空心筒状结构设置一个或多个切向插入的流体入口管或加料管，使得流体进入装置后形成高速撞击流，进行水平旋流，同时形成超重力场，并在超重力场的作用下，向下做高速螺旋运动，在空心缩颈结构中流体的螺旋运动的速度逐渐增大，压力逐渐变小，通过侧流切向管路高速切向射入侧旋流腔体内，形成围绕侧旋流腔体水平轴，并向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。该过程使得水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，从而实现多相流非均相反应高效传质、同步反应的一体化。
37.在内壳腔体空心缩颈结构的底部开口处至外壳腔体空心缩颈结构的底部开口部位之间，从内向外由第一加料管底部开口、内壳腔体空心缩颈结构的底部开口、外壳腔体空心缩颈结构的底部开口，以三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道。在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合，三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。首先由浸润通道壁面的一相作为连续相，其余两相以液滴或者气泡的形式分散在连续相之中，形成液滴和气泡独立存在的气液液三相流动体系；同时在双重同轴型微分散结构中气相作为内相，不浸润下游毛细管的流体作为中间相一同在连续相内破碎形成液滴包覆气泡的多重分散体系。
38.在一个或多个实施方式中，在强化非均相传质反应装置中，设置至少一个加料管插入内壳腔体内，至少一个加料管插入外壳腔体内。所述双层水平旋流腔体顶部中心设有第一加料管，第一加料管竖直插入内壳腔体内，高度高于内壳腔体下部开口一定距离。
39.这样设计有助于将不同种液体分别注入不同空间，分别进行旋转运动后，在双层水平旋流腔体底部与气体混合，有助于增加混合、乳化效果。
40.如果将两种液体以及气体直接在一个腔体内进行混合，由于初始反应三种成分出于相对静止状态，因此混合效果不好。当气体为臭氧，两种液体分别为水油时，水、油、臭氧三相的状态、密度都不相同，混合效果差，乳化效果有待提高。
41.在一个或多个实施方式中，多个加料管在水平面的投影为中心对称，这样可以保证整体装置的稳定性，避免不对称设置造成装置晃动，影响使用安全性。
42.该实施方式的一些实施例中，双层水平旋流腔体上部外侧面设有至少四个流体入口管，其中两个流体入口管偏心切向插入所述水平旋流内壳腔体内，另外两个流体入口管偏心切向插入所述水平旋流外壳腔体内，由相对设置流体入口管射出的流体形成旋流撞击区，并由旋流撞击区向周边扩散，最终混合形成旋流流体并高速下旋。
43.在本发明一个或多个实施方式中，所述双层水平旋流腔体上部外侧面还可以设有双数个切向插入的加料管，保证装置稳定性和混合效果。
44.优选的，侧旋流腔体内设置有水力空化装置；水力空化装置的结构包括壅塞空化腔体、漩涡空化腔体、壅塞空化腔体等多种不同的空化腔体，以获得较强的湍动能及流线速度矢量分布等水力空化效果。
45.为了提高双层水平旋流腔体和侧旋流腔体的稳定性，所述外壳腔体空心缩颈结构的底部开口与侧流切向管路通过侧流切向管路连接法兰连接。
46.为了高效实现加料和混合效果，所述双层水平旋流腔体上部外侧面设有2或4个切向插入的加料管；
47.在本发明一个或多个实施方式中，设计气液液三种成分、多相的旋转、混合过程，因此可以在装置内外设置辅助结构促进成分的混合。
48.外壳体外侧安装有电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置中的至少一种；
49.所述侧流切向管路外侧安装有电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置中的至少一种；
50.所述侧旋流腔体外侧安装有电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置中的至少一种。
51.在本发明一个或多个实施方式中，所述液体出口设置4个，两个竖直向上的竖直出水端口法兰，两个水平设置的侧旋流腔体出水法兰。水平和竖直出口可以同时安装多个收集装置，避免单一方向的出口限制收集装置的数量。
52.优选的，所述法兰为直通法兰或封闭法兰；
53.优选的，所述封闭法兰安装超声波发生器、紫外线灯管、微波发生器。
54.在本发明一个或多个实施方式中，所述超声波发生器和/或微波发生装置位于侧旋流腔体内部，同轴设置，这样设计可以保证侧旋流腔体内部液体在旋流过程中，均匀超声振动，避免不对称或不均匀的超声、微波影响侧旋流腔体内部均匀的液体旋流过程，进而影响混合效果。
55.在本发明一个或多个实施方式中，所述侧旋流腔体底部中心设有紫外线灯管，紫外线灯管穿过所述侧流切向管路内部，进入所述双层水平旋流腔体内。
56.本发明第二方面，提供一种污水处理系统，包括强化非均相传质反应装置，气体出口连接第一加料管，分散相和待处理液体出口分别连接不同的切向插入的加料管。
57.本发明第三方面，提供一种污水处理方法，包括强化非均相传质反应装置或污水处理系统，将水通过切向插入的加料管切向射入外壳腔体内，同时将待处理污水或油脂通过另外的切向插入的加料管切向射入内壳腔体内，同时向设置在内壳体顶部的第一加料管向双层水平旋流腔体内注入臭氧气体。
58.优选的，所述水、待处理污水或油脂、臭氧气体均经加压后再泵入相应管道，加压有助于气体或液体在进入装置后均有一定的流速，有助于构建高速旋流体系。
59.在本发明一个或多个实施方式中，具体方法包括：在内壳腔体上部和外壳腔体上部的空心筒状结构设置两个切向插入的加料管，使得流体进入装置后形成高速撞击流，进行水平旋流，同时形成超重力场，并在超重力场的作用下，向下做高速螺旋运动，在空心缩颈结构中流体的螺旋运动的速度逐渐增大，压力逐渐变小，通过侧流切向管路高速切向射入侧旋流腔体内，形成围绕侧旋流腔体水平轴，并向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动；使得水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，从而实现多相流非均相反应高效传质、同步反应的一体化。
60.在本发明一个或多个实施方式中，在内壳腔体空心缩颈结构的底部开口处至外壳腔体空心缩颈结构的底部开口部位之间，从内向外由第一进料管底部开口、内壳腔体空心缩颈结构的底部开口、外壳腔体空心缩颈结构的底部开口，以三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道；在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合，三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。
61.本发明第四方面，提供一种强化非均相传质反应装置或污水处理系统在污水处理领域或者乳化领域中的应用。
62.本发明第五方面，还提供一种制备含高浓度臭氧的乳化浓缩液的方法，利用上述强化非均相传质反应装置，将水经过水泵加压，通过第二加料管切向射入双层水平旋流外壳腔体内，同时将植物油脂通过泵加压，通过第三加料管切向射入双层水平旋流内壳腔体内，同时通过气泵向设置在内壳体顶部的第一加料管向双层水平旋流内壳腔体内注入臭氧气体。
63.与现有技术相比，本发明一个或多个实施方式具有如下有益效果：本发明提供了一种专门用于形成气液液(油)双重乳液的双重同轴型微分散结构，并通过水力空化设备形式构建了气液液(油)三相体系的二维非均相微通道结构反应系统，强化了微通道内单相流体流动
‑
空化、互溶液
‑
液两相流体流动
‑
空化与混合、互不相溶液
‑
液两相流体流动
‑
空化与传质，实验结果表明,气液液三相体系的体积传质系数可以达到3.8～30.6s
‑1,相对于液液两相流的传质系数提高2个数量级，实现了气液液三相微流体在化学、化工、材料等诸多领域的可控应用,将为传统化学工业带来重大影响，增强化工过程安全性,促进过程强化和化工系统小型化,提高能源、资源利用效率,达到节能降耗30％～70％、减少副反应，降低污染物产生量50％～70％之目的。
64.本发明一个或多个实施方式在此基础上制备出的含有超高臭氧成分(>8000mg/l)的乳化臭氧水浓缩液，大幅提高了臭氧的有效溶解度、提高了臭氧在水中的稳定性，获得超过2年的存贮浓度半衰期，使臭氧水可储存运输，成功解决了药效、储存、价格等一系列臭氧水在农业应用中的瓶颈问题。
65.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
66.实施例1
67.如图1
‑
3所示，一种强化非均相传质反应装置，由上至下依次包括竖直设置的双层水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体9，双层水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，双层水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，所述双层水平旋流腔体由外壳体1和内壳体2分隔，外壳体1和内壳体2同轴，外壳体1和内壳体2之间的空间为外壳腔体3，内壳体2形成的空间为内壳腔体4，外壳腔体3和内壳腔体4构成双层水平旋流腔体，所述内壳腔体4空心缩颈结构底部开口(内壳体底部开口13)位于外壳腔体3空心缩颈结构底部开口之上；
68.所述外壳腔体3空心缩颈结构的底部开口与侧流切向管路8通过侧流切向管路连接法兰11连接，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路8与侧旋流腔体9的侧面连接，侧流切向管路8偏心切向插入所述侧旋流腔体9内，所述侧旋流腔体9为管状结构，管状结构的端部为侧旋流腔体出水法兰10，用于排出液体。
69.双层水平旋流腔体上部外侧面设有第二加料管6和第三加料管7，第二加料管6和第三加料管7偏心切向插入所述双层水平旋流腔体内，第二加料管6插入内壳腔体4内，第三加料管7插入外壳腔体3内，第二加料管6和第三加料管7中心对称，双层水平旋流腔体顶部中心设有第一加料管5，第一加料管5竖直插入内壳腔体4内，高度高于内壳腔体4下部开口一定距离。
70.工作过程为：在双层水平旋流内壳腔体2和外壳腔体1的空心筒状结构设置两个切向插入的第二加料管6和第三加料管7，使得流体进入装置后形成高速撞击流，进行水平旋流，同时形成超重力场，并在超重力场的作用下，向下做高速螺旋运动，在空心缩颈结构中流体的螺旋运动的速度逐渐增大，压力逐渐变小，通过侧流切向管路8高速切向射入侧旋流腔体9内，形成围绕侧旋流腔体9水平轴，并向侧旋流腔体9两侧移动的侧向圆周运动。该过程使得水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，从而实现多相流非均相反应高效传质、同步反应的一体化。
71.在内壳腔体4空心缩颈结构的底部开口处至外壳腔体3空心缩颈结构的底部开口
部位之间，从内向外由第一加料管5底部开口、内壳腔体4空心缩颈结构的底部开口、外壳腔体3空心缩颈结构的底部开口，以三层毛细管尖端对置的同轴水力学聚焦结构，构成了一种三层嵌套的毛细管微通道。在该微通道中气、水、油三相流体经过三个加料通道在同一位点汇合,三相之间在水力空化的作用下克服界面张力的束缚发生破碎。首先由浸润通道壁面的一相作为连续相,其余两相以液滴或者气泡的形式分散在连续相之中，形成液滴和气泡独立存在的气液液三相流动体系；同时在双重同轴型微分散结构中气相作为内相,不浸润下游毛细管的流体作为中间相一同在连续相内破碎形成液滴包覆气泡的多重分散体系。
72.在水力空化体系界面张力满足多重乳液的形成条件的基础上，三层嵌套的毛细管微通道内形成液滴包覆气泡的气液液双重乳液体系。这是一种专门用于形成气液液双重乳液体系的微通道结构是双重同轴型微分散结构，实验结果表明，该微通道结构所形成的气液液双重乳液体系具有显著的传质强化效果，体积传质系数可以达到0.2～21.9s
‑1，较传统的气液两相体系传质系数提高10～30倍。
73.实施例2
74.如图4和5所示，一种强化非均相传质反应装置，由上至下依次包括竖直设置的双层水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体9，双层水平旋流腔体内壳体2上部与外壳体1上部均为空心筒状结构，双层水平旋流腔体内壳体2下部与外壳体1下部均为空心缩颈结构，双侧水平旋流腔体外壳体1外侧设有四个加料管，其中第二加料管6和第四加料管15偏心切向插入所述双层水平旋流内壳腔体4内，第三加料管7和第五加料管16偏心切向插入双层水平旋流外壳腔体3内，外壳体1和内壳体2分隔，外壳体1和内壳体2同轴，外壳体1和内壳体2之间的空间为外壳腔体3，内壳体2形成的空间为内壳腔体4，外壳腔体3和内壳腔体4构成双层水平旋流腔体。
75.内壳腔体4空心缩颈结构的底部开口(内壳体底部开口13)在外壳腔体3空心缩颈结构的底部开口之上设置一定距离，外壳空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路8与侧旋流腔体9的侧面连接，侧流切向管路8偏心切向插入所述侧旋流腔体9内，所述侧旋流腔体9为管状结构，管状结构的端部为侧旋流腔体出水法兰10；内壳体2的顶部设有第一加料管5，第一加料管5的一端设置在双壳水平旋流腔体之外，第一加料管5的另一端设置在水平旋流内壳腔体4内，在外壳空心缩颈结构的底部开口之上设置一定距离，侧旋流腔体9内设置有水力空化装置14。
76.实施例3
77.如图6所示，一种强化非均相传质反应装置，与实施例1相同，不同在于：
78.双层水平旋流腔体外侧安装有电磁线圈17，所述侧流切向管路8外侧安装有电磁线圈，所述侧旋流腔体9外侧安装有电磁线圈；所述侧旋流腔体9两侧设有四个出水端口法兰，其中两个水平方向上的侧旋流腔体出水法兰10上分别安装有超声波发生器19、微波发生装置20，另外两个竖直方向上的竖直出水端口法兰为常开的出水法兰。
79.实施例4
80.如图7和8所示，一种强化非均相传质反应装置，与实施例1相同，不同在于：侧旋流腔体9的外侧底部设有紫外线灯管21，紫外线灯管21穿过所述侧流切向管路8内部，进入所述双层水平旋流内壳腔体4内。
81.利用实施例1～4提供的任一装置处理污水的方法，包括以下步骤：将水经过水泵
加压，通过第二加料管6切向射入双层水平旋流内壳腔体4内，同时将植物油脂通过泵加压，通过另第三加料管7切向射入水平旋流外壳腔体3内，同时通过气泵向设置在内壳体顶部的第一加料管5向双层水平旋流内壳腔体4内注入臭氧气体。
82.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。