水力空化

摘要： 为了探究水力空化改性对玉米淀粉聚集态结构及物化性质的影响,本实验以玉米淀粉为研究对象,分别对其进行10、20、30、40、50 min的水力空化处理,并对处理后玉米淀粉的粒径分布、微观形貌结构、结晶结构、分子短程有序结构、膨胀力以及溶解度进行测定。结果表明:水力空化处理淀粉后,玉米淀粉颗粒的平均粒径增大,淀粉颗粒的表面出现圆锥形的裂缝和不均匀分布的圆形小孔,相对结晶度由22.25%增加至29.23%,分子短程有序程度先增大后降低,膨胀力由9.87 g·g^(-1)增加至13.10 g·g^(-1),溶解度由8.94%增加至11.76%。水力空化产生空化效应可以改变玉米淀粉的聚集态结构。

摘要： 水力空化(HC)是一种利用声化学效应(即空泡溃灭时释放出的巨大能量)的高效、绿色化工过程强化技术,是国内外的研究热点。该技术具有设备造价低、可放大性强、可与其他物理及化学方法高效耦合等优点,工业应用前景广泛。本文介绍了HC现象及其特性;归纳了近年来HC技术在有机废水处理、水消毒与生物燃料制备等代表性应用的研究、应用进展以及作用机理,展示了其工业应用的潜力;总结了用于诱发HC现象的水力空化反应器的发展过程与研究现状;最后,结合发展趋势与作者的研究经历,归纳了国内外在HC研究方面存在的问题,指出了其未来发展方向,为HC技术的发展与工业应用探索提供建设性意见。

摘要： 将水力空化技术应用于棉籽油环氧化反应中,以硫酸作为催化剂,考察n_(H_(2)O_(2))∶n_(不饱和双键)、n_(HCOOH):n_(不饱和双键)、文丘里管参数、循环速率、温度等因素对环氧值相对转化率的影响。研究发现水力空化强化棉籽油环氧化的适宜条件为:n H 2 O 2∶n_(不饱和双键)=1.2∶1;n_(HCOOH)∶n_(不饱和双键)=0.5∶1;1号文丘里管;循环速率=2.50 L/min;反应温度65°C,在该条件下反应3 h棉籽油环氧值相对转化率可达到78.3%。表明水力空化技术在强化植物油环氧化反应中具有一定的应用前景。

摘要： 水力空化作为一种复杂水动力学现象,在环境化学领域中是一种先进的氧化工艺,具有操作成本低、能源效率高、协同应用强及适用范围广等优点,已成为一种很有发展潜力与应用前景的废水处理方法与技术,研究不同类型水力空化发生器对污染物降解效率的影响,以及水力空化协同其它高级氧化技术处理废水是目前研究人员的热门课题.本文系统概述和分析了空化基本理论及水力空化在水处理领域的研究进展与发展趋势.综述了空化成因、分类及其影响因素,总结了不同类型水力空化发生器及其特征,对比归纳了水力空化协同过氧化氢、臭氧、芬顿反应及光催化等联合方法降解有机污染物的进展.结合当前水处理领域发展需求和水力空化降解有机污染物研究方法中存在的不足,对水力空化用于水处理发展方向进行了分析展望.引用文献118篇.

摘要： 为探究可调式文丘里管内部流场的空化特性,采用k-ε湍流模型和Zwart空化模型,利用FLUENT软件模拟不同参数条件下对空泡分布、流场压力、流速等空化特性的影响规律,并结合高速摄影系统进行试验验证。研究表明:在一定范围内增大流场的入口压力,可以提高空化效果,但会受到结构参数的限制;出口压力主要作用于下游流场,影响空泡发展,出口压力越大,空化程度越弱;增大空化器的喉部直径,流体的扰动强度和变化梯度下降,空泡数量减少。试验与仿真结果表明,当入口压力为0.9 MPa、出口压力为大气压、喉部直径为1.5 mm时,该装置产生空化现象的效率最高。

摘要： 利用水力空化过程产生局部的高温、高压、高射流以及强大的剪切力等极端化学物理条件改质处理减压渣油,改质处理后减压渣油的密度、黏度、残炭等理化性能均得到改善。通过APPI FT-IR、沥青质粒径分布技术和多重光散射技术进一步研究了减压渣油水力空化改质机理。结果表明:水力空化改质后减压渣油相对分子质量分布、芳烃类化合物缔合作用变小;沥青质对低DBE化合物吸附性能降低,沥青质分子相互团聚作用力减弱;沥青质胶束粒度分布降低,当水力空化压力为8 MPa、处理1次时,减压渣油改质效果最佳,其20°C时密度、40°C时黏度、残炭、沥青质质量分数分别由0.9802 g/cm^(3)、660.5 mm^(2)/s、15.31%、3.3%降低至0.9711 g/cm^(3)、569.4 mm^(2)/s、14.76%、2.6%;经过水力空化处理后,减压渣油延迟焦化的焦炭产率降低2.12百分点,液体产率和气体产率分别增加1.86和0.26百分点。

摘要： 利用基于涡流的水力空化处理大豆分离蛋白,通过比较处理前后大豆分离蛋白在谷氨酰胺转氨酶的催化作用下形成凝胶的质构特性、持水性、流变学性质、分子间作用力、微观结构和二级结构的变化,来研究大豆分离蛋白经水力空化处理后其酶促凝胶行为的变化规律及机制。结果表明,与未经水力空化处理的大豆分离蛋白相比,大豆分离蛋白经水力空化处理30 min后形成的酶促凝胶强度(P<0.05)、持水性(P<0.05)和储能模量增加;凝胶形成的分子间作用力发生变化,离子键、氢键及疏水相互作用相对含量显著降低(P<0.05),而二硫键和非二硫共价键相对含量显著增加(P<0.05);扫描电子显微镜观察到经水力空化处理后的大豆分离蛋白形成的酶促凝胶孔洞较小,微观结构更加致密和均匀;红外光谱分析结果表明凝胶的二级结构也发生了改变,β-折叠、β-转角相对含量显著增加(P<0.05),而α-螺旋、无规卷曲相对含量显著降低(P<0.05)。可见,水力空化处理在一定条件下可以改善大豆分离蛋白谷氨酰胺转氨酶促凝胶的性能,可作为一种有效的方法应用于食品工业。

摘要： 文章研究了水力空化处理不同时间(10,30,60 min)对大豆分离蛋白钙致凝胶行为的影响。结果表明,水力空化处理能显著提高大豆分离蛋白钙致凝胶的凝胶强度、持水性和储能模量,其中处理30 min后的大豆分离蛋白所形成的钙致凝胶强度可由处理前的(11.76±0.72)g提高到(46.22±0.74)g,持水性可由(63.02±0.65)%提高到(89.76±0.76)%,储能模量可由655.16 Pa提高到4723.60 Pa。水力空化处理导致大豆分离蛋白钙致凝胶分子间作用力也发生了变化,疏水相互作用和二硫键的含量显著增加(P<0.05),离子键的含量降低。扫描电镜结果表明,水力空化处理后的大豆分离蛋白钙致凝胶结构更加规则紧凑。由此可见,一定时间的水力空化处理可以改善大豆分离蛋白钙致凝胶的性能,该研究结果可为预测和控制大豆蛋白凝胶的性能和工艺优化提供理论指导。

摘要： 该研究通过傅里叶变换红外光谱、X-衍射、扫描电镜等分析方法分析水力空化、酶解处理对脱脂豆渣纤维结构和理化性质的影响。研究结果表明:空化处理强烈影响了豆渣纤维的理化性质,空化10 min时豆渣纤维的持水力与持油力分别达到18.43 g/g和7.35 g/g,空化处理20 min使可溶性膳食纤维含量(Soluble Dietary Fiber,SDF)由2.87%升至6.97%,溶液表观黏度降低,豆渣纤维出现蜂窝状片状结构,豆渣纤维结晶度降低。酶辅助空化处理可以进一步改善豆渣纤维的理化性质,且受酶解先后顺序强烈影响,其中,先酶解后空化豆渣中的SDF含量可达12.52%,溶液表观黏度明显降低,先空化后酶解的样品则表现出更高的持水力与持油力。酶辅助空化处理豆渣出现较多碎片结构,纤维尺寸变小。酶辅助空化处理可以作为一种有效改善豆渣纤维结构和理化性质的手段。

摘要： 微纳气泡与高级氧化技术联合对有机废水进行降解,可在提高活性氧传质效率的同时强化废水微纳气泡界面反应。文章研究了一种采用水力空化(HC)协同Fenton试剂联用纳米铁粉降解苯酚废水的方法,设计了单独Fenton氧化与HC联用的工艺参数,并对Fenton氧化、HC、HC-Fenton以及掺入纳米铁粉的动力学过程进行探究。试验结果表明:在处理时间为60 min、pH值为3、30%H_(2)O_(2)投加量为0.6 mL、FeSO_(4)·7H_(2)O投加量为0.20 g时,采用HC-Fenton氧化处理500 mL质量浓度为120 mg/L的苯酚溶液,苯酚和COD_(Cr)的降解率为84.54%和88.13%。减少50%的FeSO_(4)·7H_(2)O用量,加入相同摩尔比的纳米铁粉,对Fe^(3+)具有还原作用,促使Fenton试剂的循环使用,加强了与HC作用的时间,苯酚和COD_(Cr)的降解率分别达到98.67%和99.34%。动力学研究表明,苯酚的降解过程符合一级反应,其中HC-Fenton的增强因子为1.78,HC-Fenton-Fe增强因子为2.29,可认为HC对于高级氧化技术的提高具有显著影响。

摘要： 在供水工程中采用常规的加氯消毒技术来杀灭原水中病原微生物,但氯在消毒的同时与水中有机化合物反应生成消毒副产物DBPs(三卤甲烷THMs、卤乙酸HAAs等),这些副产物具有"三致"(致癌、致畸、致突变)作用,严重威胁着人们的身体健康.水力空化是一种无消毒副产物的新型饮用水消毒技术.本文在自主研发的多孔板式水力空化反应装置中,试验研究方形孔口多孔板的孔口大小、孔口数量、孔口排列、空化数、空化空蚀作用时间、初始稀释梯度和孔口流速对水力空化杀灭原水中病原微生物的影响.试验结果表明,不同的水力空化参数会有不同的空化效果.孔口越小、孔口数量越多、空化作用时间越长和孔口流速越大,空化效果越好;随着空化数减小,雷诺切应力的作用增大,空化效应增强,可提高对原水中病原微生物的杀灭率;交错式排列的杀灭率略强于棋盘式排列效果.

摘要： 为探究水力空化对水中有机物的处理效果,采用多孔孔板水力空化器对亚甲基蓝进行去除实验.研究了温度、入口压力、空化时间等操作条件对亚甲基蓝去除效果的影响,探讨了水力空化去除亚甲基蓝机理.结果表明,水力空化对亚甲基蓝的去除效果随着时间的增加而增强,随着入口压力与温度的增大先增强后减弱,亚甲基蓝去除的优化条件为入口压力0.35MPa、时间4.0h、温度35°C.捕捉剂叔丁醇的加入证明了水力空化去除亚甲基蓝的机理是羟基自由基的氧化降解作用.

摘要： 以大肠杆菌作为水中微生物指示细菌,采用水力空化/次氯酸钠强化氧化技术去除水中微生物,考察了入口压力、次氯酸钠浓度、空化时间等因素对水中大肠杆菌的去除效果,并采用响应面分析法对实验结果进行数据分析和参数优化.结果表明,大肠杆菌初始浓度为5.0×106CFU/mL、水温为30°C时,水力空化/次氯酸钠强化氧化消毒工艺的优化参数为:入口压力0.37MPa、次氯酸钠浓度6.0mg/L、空化时间38min,在此条件下大肠杆菌去除量对数值为4.96,与模型预测值较接近,说明采用响应面优化得到的工艺参数可靠.

摘要： 本文比较了Fenton、水力空化以及Fenton耦合水力空化三种处理工艺对污泥脱水的影响，并且系统地探究了污泥脱水最佳的反应时间、pH值、Fenton试剂比例、Fenton试剂量等条件。反应10min后，Fenton耦合水力空化体系的污泥含水率(71.4%)明显低于单一Fenton试剂法(76.9％)和单一水力空化(74.7%)Fenton耦合水力空化体系中，探究Fenton试剂量和pH的影响并提出了污泥脱水机理假设。H2O2含量由2.5x10-2mol增加到0.2mol,在10min之内含水率由77.1%下降到71.4%，结果表明，随着Fenton试剂的增加，污泥含水率不断下降。在相同条件下研究PH的影响，反应体系的pH依次调节为3,5,7，在10mn后污泥含水率分别为71.4%,70.0％,67.0％，可见Fenton耦合水力空化体系具有较广泛的pH适用值，具有较大实际意义。

摘要： 微藻类生物柴油成为解决能源危机的可靠方式，细胞破壁和油脂的绿色高效提取是制约微藻生物柴油发展的关键技术瓶颈。机械法中的水力空化法由于能耗最小成为更节能有效的破壁技术。空化现象的产生机理是流体经过限流区域时,压力下降,当流体压力低于饱和蒸汽压时,流体出现溶解的气体释放和溃灭,进而引起水力空化.在此条件下,流体中的微藻细胞结构会被破坏,从而实现破壁.本文利用FLUENT6.3软件对多孔板水力空化细胞破壁装置进行数值模拟和分析,优化孔数、布局和厚度等设计参数,得出如下结论:孔板外径80mm,孔板前端距离入口40mm,孔板末端距离出口160mm,孔洞孔径4mm,孔厚9mm,孔数19个,孔洞分布为圆形交错时的空化效果最优.采用该参数的多孔板水力空化装置,流体在近壁面处汽含率可达到0.99甚至可能接近完全汽化,较高汽含率值具有一定的分布范围,可将微藻细胞破壁较充分.

摘要： 基于空化反应机理研制的水力空化水处理设备,可以有效去除水中的有机物和微生物,去除效果与处理时间和水温有关,随着时间和温度的增加,处理效果增强.实验条件下,色度去除率大于80.0％,COD去除率可达72.13％,石油污染物去除率可达70.00％,大肠杆菌去除率大于99.99％.作为一种新型水处理设备,水力空化设备既可独立使用,也可与其它水处理设备联合使用,具有广阔的应用前景.

摘要： 本文阐述了水力空化技术和臭氧氧化技术的的作用效果和作用机理.对比了两种技术用于灭藻方面的优缺点,在此基础上叙述了水力空化技术和臭氧氧化技术协同杀藻的可行性和高效性.

摘要： 以水为介质，建立了液体流动的混合物多相流模型及空化模型，运用CFD 方法对水平圆管内伴随有水力空化现象的受迫对流换热过程进行了数值研究，详细分析了管道入口压力、入口温度、限流孔与管道直径比以及限流孔厚度等因素对水力空化及对流换热过程的影响规律。数值模拟结果表明，空化现象出现在圆管喉部（限流孔）壁面附近区域；与相同流量下无空化时的传热相比，在发生空化现象的区域，传热壁面被蒸汽所覆盖导致传热急剧恶化，而在远离空化发生区域的下游位置，由于空化的扰流作用使得加热壁面与流体之间的传热得到明显改善。

摘要： 声化学的主动力是空化，而最终的、直接的转换目标是产生大量的、强“活性”的空化气泡。因此，对于大流量的液体的处理，使用流体动力式空化发生器引起了众多声化学应用研究者的考虑。臭氧长期以来就被认为是一种有效的氧化剂和消毒剂，并对有机染料具有较好的降解效果，将水力空化与臭氧联合，不但可以减少臭氧的使用量，避免臭氧浪费，而且能够获得更好的降解效果。本文探讨臭氧、臭氧与水力空化联合对罗丹明B的降解效果。

摘要： 随着城市污水处理规模的逐步扩大,排防的剩余污泥量呈直线上升趋势,中国每年大约产生5000万吨含水率8％的湿泥饼,得到妥善处置的污泥不足总量的30％,这些汚泥的处理和处置问题日益突出.

摘要： 本发明公开了一种水力空化催化降解系统及水力空化催化降解染料废水的方法。采用的技术方案是：利用水力空化催化降解系统，于含有染料的废水中加入催化剂，所得混合液通过主循环管道进行循环，以水力空化效应产生的光和热作为激发源，进行水力空化催化降解反应。本发明方法简单新颖，高效彻底，处理成本低，没有副产物生成，不会造成环境污染，适用于大规模处理染料废水。

摘要： 一种基于空化原理的剩余污泥水力空化泵装置，属于污、废水处理领域。结构形式上包括：第一空化柱(1)、固定盘(2)、旋转轴(3)、封闭壳(4)、驱动电机(5)、第二空化柱(6)、外端端盖(7)，第一空化柱(1)和第二空化柱(6)均为长四棱柱形结构；空化腔充满物料(剩余污泥)后，开启驱动电机，驱动电机驱动固定盘高速旋转，带动第一空化柱一起沿圆周进行高速运动，产生空化作用，使细菌细胞破裂。且可实现对空化强度和空化率的控制。

摘要： 本发明公开了一种水力空化催化降解系统及水力空化催化降解染料废水的方法。采用的技术方案是：利用水力空化催化降解系统，于含有染料的废水中加入催化剂，所得混合液通过主循环管道进行循环，以水力空化效应产生的光和热作为激发源，进行水力空化催化降解反应。本发明方法简单新颖，高效彻底，处理成本低，没有副产物生成，不会造成环境污染，适用于大规模处理染料废水。

摘要： 本发明公开了一种水力空化发生装置和水力空化发生方法，装置包括：一球形腔体，内部具有一球形的空腔；多个流体进口管，均匀的设置在球形腔体的下半部，并与球形腔体相连通，其轴线均穿过球形腔体中心，并且均与水平方向的夹角相同，流体进口管内均设有孔板，流体经由孔板，开始产生气泡，喷射进入到球形腔体下半部时，流体汇聚、混合、碰撞，进一步促进了空化泡溃灭重生的过程，从而增强了空化强度。本发明的有益效果：通量大、空化效率高。

摘要： 本发明公开了一种基于文丘里管的水力空化发生装置和方法，其包括一球形腔体，内部具有一球形的空腔；多个流体进口管，均匀的设置在球形腔体的下半部，并与球形腔体相连通，其轴线均穿过球形腔体中心，并且均与水平方向的夹角相同，流体进口管内均设有孔板，流体经由孔板，开始产生气泡，喷射进入到球形腔体下半部时，流体汇聚、混合、碰撞，进一步促进了空化泡溃灭重生的过程，从而增强了空化强度；一文丘里管结构，作为流体出口与球形腔体相连通，设置在球形腔体的正上方，其轴线穿过所述球形腔体的中心，在文丘里管结构内，重新生成空化气泡，空化泡随之又一次发生溃灭，形成微射流和冲击波，产生瞬间局部高温和瞬间高压。本发明的有益效果：通量大、空化效率高。

摘要： 本发明公开了一种剪切式水力空化发生装置，其特征在于，包括：壳体，用于容纳液体，其正下方设有液体出口，其向正上方设有液体进口；剪切空化机构，设置在壳体的中心位置，包括，斜牙转子，内侧沿圆周方向均匀设置有辐射状的直角牙，所述直角牙凸起边线均为规则直角形；直牙转子，内侧沿圆周方向均匀设置有辐射状的倾斜牙，所述倾斜牙的凸起端面倾斜一定角度，其中直牙转子与斜牙转子同轴相对设置，并且与斜牙转子之间形成空隙；驱动结构，用于驱动斜牙转子和直牙转子向相反方向转动。本发明的具有结构设计合理，空化效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种多叶轮回转叶片式水力空化发生装置以及水力空化方法，包括箱体和空化机构，所述箱体用于容纳液体，其前侧底端设置液体进口，其后侧顶端设置液体出口，所述的液体进口和液体出口分别设置在箱体对角线的两端；所述空化机构，包括转轴和多个叶轮，所述转轴，安装于箱体内中心位置，通过外置电机驱动；所述叶轮，均同轴安装于转轴上，均由多个叶片构成，所述叶片上均布有贯穿的通孔。本发明具有能耗低，空化效率高等优点。

摘要： 本发明公开了一种单叶轮回转叶片式水力空化发生装置以及水力空化方法，包括箱体和空化机构，所述箱体用于容纳液体，其前侧底端设置液体进口，其后侧顶端设置液体出口，所述的液体进口和液体出口分别设置在箱体对角线的两端；所述空化机构，包括一转轴和一叶轮，所述转轴，安装于箱体内中心位置，两端贯穿箱体的前后两个侧面，通过外置电机驱动；所述叶轮，同轴安装于转轴上，由多个叶片构成，所述叶片上均布有贯穿的通孔。本发明具有能耗低，空化效率高等优点。

摘要： 本发明公开了一种大通量水力空化发生器以及水力空化方法，发生器包括：圆柱形腔体，具有一圆柱形的空腔；多个流体进口管，均匀设置在圆柱形腔体外缘，均与圆柱形腔体相连通；环形孔板，同轴心设置在圆柱形腔体内；流体出口管，设置在圆柱形腔体的轴心位置，并且与圆柱形腔体相连通，水力空化方法包括以下步骤：S1、流体沿流体进口管进入环形孔板与圆柱形腔体外壁面之间的空间；S2、流体穿过环形孔板；S3、流体经环形孔板后，产生大量空化气泡，在圆柱形腔体中心处，空化流体汇聚碰撞，产生强烈的空化现象；S4、处理后的流体经流体出口管排出进入后续设备。本发明的有益效果：通量大，空化效率高。

摘要： 本发明提供了一种持续稳定产生空化的旋转式水力空化器，包括螺旋形蜗壳和叶轮，所述叶轮安装在螺旋形蜗壳内，所述叶轮包括前盖板、叶片和后盖板，在前盖板和后盖板之间均布若干叶片；所述叶片的工作面为圆弧面，所述叶片的背面局部凸起，使叶片背面与其相邻叶片的工作面之间流道局部变窄，形成喉部结构。本发明能够在一个大气压下持续稳定地产生空化，操作简便，适应性强，同时还具有良好的输送能力，可以持续不断地对污水进行处理。