适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置

1.本实用新型涉及污水处理技术，具体涉及一种适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置。


背景技术：

2.微纳米气泡尺寸小，所以它在水中停留的时间比较长，和悬浮物接触的机会比较多，再加上它的比表面积比较大，所以出现粘附现象的概率也会大大增加，气浮效果好，微纳米气泡其依附性强、水中缓慢上升的特点有利于黑臭水去污处理，但现有技术缺乏大批量、低成本生产微纳米气泡的微纳米气泡发生装置导致微纳米气泡无法运用于黑臭水体修复领域。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在提供一种成本低、生产效率高的微纳米气泡发生装置，解决无法生产大批量微纳米气泡的问题。
4.为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置，包括两个安装有注射器并控制流量流速的微流泵、安装有快速拍照及截图软件用于实时观察微沟道内液体和气体及其混合液的流动以及气泡的运动情况的电脑、放大微沟道方便在显示器看到清晰气泡的显微镜，一个注射器内装有液体，另一个注射器内装有气体，还包括载玻片和与载玻片贴合的pdms模板，所述pdms模板表面均设有微沟道，微沟道包括来回弯折四次的过道、两条位于过道首端对称设置且分别用于注入气体和液体的入口和位于过道尾端的出口，所述载玻片长宽均大于微沟道的长宽，使载玻片与对应的pdms模板贴合时，微沟道成为封闭的沟道。
5.作为上述方案的优选，所述载玻片、pdms模板有九块，微沟道的宽度为d，两条入口处夹角为θ，微沟道有九种不同设置的夹角θ和宽度d，具体设置有
①
θ＝60
°
，d＝49μm；
②
θ＝60
°
，d＝105μm；
③
θ＝60
°
，d＝112μm；
④
θ＝60
°
，d＝140μm；
⑤
θ＝60
°
，d＝168μm；
⑥
θ＝120
°
，d＝177μm；
⑦
θ＝120
°
，d＝210μm；
⑧
θ＝180
°
，d＝160μm；
⑨
θ＝180
°
，d＝175μm，采用多种夹角θ和宽度d制备出尺寸和流速不同的气泡，方便观测夹角与宽度对气泡尺寸和流速的影响。
6.进一步优选为，所述pdms模板由pdms与固化剂采用10:1的质量比配置混合液固化后形成，形成的pdms模板密度高，稳固性强。
7.本实用新型的有益效果：(1)微沟道的过道弯折四次，使气体液体的混合物得到充分融合，使微纳米气泡大批量生产。(2)pdms是最广泛使用的硅为基础的有机聚合物材料，惰性，无毒，不易燃，采用pdms制成的模板适用于生物微机电中的微流道系统，成本低、能实现大规模生产进而能提供大批量的微纳米气泡。(3)安装有注射器并控制流量流速的微流泵，方便调节微沟道内流体流速，为实现微纳米气泡的大批量生成提供条件。
8.综上所述，具有独创性、微气泡生产高效性的特点，是一种实用性强的适用于黑臭
水体修复的微纳米气泡发生装置。
附图说明
9.图1为拼合在一起的九种微沟道示意图。
10.图2为图1的a处局部放大图。
具体实施方式
11.下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：
12.结合图1—图2所示，一种适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置，由安装有注射器并控制流量流速的微流泵、安装有快速拍照及截图软件用于实时观察微沟道内液体和气体及其混合液的流动以及气泡的运动情况的电脑、放大微沟道方便在显示器看到清晰气泡的显微镜、载玻片和与载玻片贴合的pdms模板组成。
13.pdms模板由pdms与固化剂采用10:1的质量比配置混合液固化后形成。
14.pdms模板表面均设有微沟道1。
15.微沟道1由来回弯折四次的过道12、两条位于过道12首端对称设置且分别用于注入气体和液体的入口11和位于过道12尾端的出口13组成。
16.微流泵有两个，一个注射器内装有液体，另一个注射器内装有气体，分别作用于两条入口11处注入气体和液体。
17.载玻片长宽均大于微沟道1的长宽，使载玻片与对应的pdms模板贴合时，微沟道1成为封闭的沟道。
18.载玻片、pdms模板有九块，微沟道1的宽度为d，两条入口11处夹角为θ，微沟道1有九种不同设置的夹角θ和宽度d。
19.微沟道1具体设置有：
①
)θ＝60
°
，d＝49μm；
②
θ＝60
°
，d＝105μm；
③
θ＝60
°
，d＝112μm；
④
θ＝60
°
，d＝140μm；
⑤
θ＝60
°
，d＝168μm；
⑥
θ＝120
°
，d＝177μm；
⑦
θ＝120
°
，d＝210μm；
⑧
θ＝180
°
，d＝160μm；
⑨
θ＝180
°
，d＝175μm。
20.关于采用一种适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置生成微纳米气泡的具体实施步骤如下：
21.步骤a、搭设适用于黑臭水体修复的微纳米气泡发生装置；
22.步骤b、微沟道设计与硅片模板制作；设计九种沟道宽度和沟道两个入口处夹角各不同的微沟道，根据沟道图制作掩膜版，用酒精把掩膜版清洗一遍后晾干，准备一片比掩膜版大的玻璃片，用酒精清洗后晾干，准备一片硅片，用酒精清洗后烘干，将光刻胶倒在硅片上，旋转均匀涂胶后放在烘干机上烘焙12～13分钟，将掩膜版粘贴在玻璃片表面放入光刻机中，烘焙后的硅片冷却后放在光刻机内的掩膜版上对准，开始曝光，曝光10秒后取出硅片，继续放在烘干机烘焙2～3分钟，取出冷却，用配好的显影液显影后，用乙醇将光刻胶冲洗干净，并用氮气烘干，将做好的硅片放在烘干机加热1～2小时，固化硅片模板；
23.步骤c、制作pdms模板；硅片模板放在铺有锡箔纸的盒子里，将pdms与固化剂采用10:1的质量比配置混合液，用玻璃棒将混合液搅拌均匀后将其放入干燥箱，抽真空去气泡，等到混合液当中的气泡被抽完毕的时候，将混合液倒入硅片模板中，然后，把硅片模板放入温度设定为70～80℃的干燥箱加热4～6小时，加热好之后，将硅片模板取出，待其冷却，用
手术刀把硅片模板里混合液固化后形成的九种沟道分割成一块一块的并切出来，将切好的pdms模板放入用酒精清洗并消毒过的盒子里，准备好9个载玻片，把pdms模板和干净的载玻片放入等离子清洗机清洗干净，然后将载玻片粘贴在pdms模板上，并用镊子轻轻地在边缘压几下，最后将做好的pdms模板放入干燥箱使之过夜，每块载玻片与对应的pdms模板贴合围成一个封闭的沟道；
24.步骤d、制备微纳米气泡；调节好纳米气泡发生装置后，用注射器往pdms模板的沟道中注射液体，检查沟道是否顺畅，沟道检验完之后，分别把气体和液体注射器连接到对应沟道入口处，在沟道的出口处连接上导管，导管上设有可调节导管流量的阀门，导管另一端引入净水试验箱中，打开电脑上的图像采集和记录软件，然后将沟道放到显微镜下，调节显微镜的光圈，控制好亮度，并对焦，调整镜头的位置，使显微镜镜头对准沟道，在显示器上观察沟道是否完整地出现在屏幕上，通过调节光圈使屏幕上的图像清晰，使之在电脑上能够看到清晰的沟道图，调整微流泵的位置，设置微流泵的参数，设置好气体流速和比气体流速大的液体流速后，按下开始按钮，让气体和液体同时从不同的入口进入沟道，在显微镜下观察产生的气泡。