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日本SPG外压式微纳气泡发生器 SB-125
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北京海淀区
北京嘉盛兴业科技有限公司
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SPG微纳气泡发生技术
一、关于SPG气泡
SPG气泡”是一种将压力气体从SPG膜的微孔中分散出来的方法;一般来说,液体中非常小的气泡称为“细气泡”,尺寸为1-100μm的气泡称为“微米气泡”,小于1μm的气泡称为“纳米气泡”。
SPG气泡的特点是通过改变SPG膜的孔径来改变气泡的大小,也适合于从微气泡中产生更大的毫米级气泡;此外,SPG气泡是一种“非常静态的生成方法”,不需要强烈的液体流动或液体本身的加压,它可以在不破坏液体中的微生物和大分子的情况下提供细小的气泡,或利用气泡悬浮的原理。
 
 
二、SPG气泡压力
SPG膜的气泡压力随孔径的变化而变化很大,孔径越小,产生气泡的压力越高,其压力与SPG膜孔中液体被挤出的“气泡点”压力相等,可以计算出来。
PB= 2 γ cos θ / R
PB:泡点压力;                 
γ:气相和液相之间的表面张力
θ:膜表面与液相之间的接触角。  
RSPG孔隙半径
下面的表格和图表计算了空气在水中冒泡时的压力。(γ= 72.75mN/mθ=30°)
膜管孔径(μm PB压力(Mpa
20 0.013
10 0.025
5 0.050
3 0.084
2 0.126
1 0.252
0.8 0.315
0.5 0.504
0.4 0.630
0.3 0.840
0.2 1.260
0.1 2.520
0.05 5.040
 
 
 
 
 
由于SPG专用模块(固定夹具)的存在,我们建议使用SPG膜孔径为0.3μm以上,同时压力可以控制在小于1MPa以下;气泡压力SPG模块的规格而发生变化,也会随SPG孔径发生变化。
压力的变化大取决于所用液体的表面张力和粘度表面张力越小,压力越低。
以上数值为挤压孔隙中液体所需的压力一旦液体被挤出,气体穿过SPG孔隙,气泡就会在较低的压力下产生一旦孔中的液体被挤出,就会形成细小的气泡,从SPG孔隙连续地产生然后通过降低压力进行调整,同时检查气泡的状态。
SPG泡的机理是当SPG表面(包括孔隙内部)被液体浸湿时,由于表面张力的作用,气体在SPG表面(出口)上形成气泡,与气体的接触角增大因此,如果有排斥液体的物质附着在SPG膜上,表面条件没有被液体浸湿,就不能获得理想的性能,会引起大气泡的产生。
 
三、SPG膜孔径与气泡大小的关系
SPG泡的特点是通过改变SPG膜的孔径来控制气泡的大小根据Kukizaki博士的研究,当0.3 wt%SDS(阴离子表面活性剂)加入水中,有报道称Dp(气泡大小)=Dm (SPG膜孔径)x8.6然而气泡是非常不稳定的,据说当气泡大小为50μm时,小气泡由于内部压力而自我收缩相反大的气泡会膨胀因此实际气泡的大小取决于所使用的液体类型(表面张力)、所使用的气体类型(易溶解性)、产生环境(膜装置表面地压力等)以及在液体中的停留时间。
因此Dp = Dm x N我们认为有必要根据使用目的和使用方法来确定每一次的关系气泡的大小受气液表面张力的影响很大,如果表面张力大,气泡也大,如果在水中加入降低表面张力的表面活性剂或酒精,就很容易获得细小的气泡。
▲ SPG膜孔径(Dm)可以控制气泡直径(Dp) Dm large=Dp large, Dm small=Dp small
气液表面张力=压力高= Dp大,小=压力低= Dp
泡浮速度Dp小慢,Dp大快
气液接触面积(气泡体积相同)Dp=大,Dp=
微气泡和毫米气泡都是不稳定的,不会保持一定的大小Dp 50um以下=收缩,Dp 50um以上=膨胀
 
四、泡沫生成数量
基本上SPG气泡通过压力来控制*佳的良好气泡产生条件这是因为压力的下降发生在SPG膜的孔径内部,所以气体的流量只能通过压力来控制此时气体的渗透量取决于所使用的液体和气体,但与SPG膜的有效泡面积成正比如果你加倍使用SPG膜的长度(面积),产生的气泡数量也将加倍。
SPG膜孔径0.3μm SPG膜孔径0.5μm SPG膜孔径1μm SPG膜孔径5μm
压力KPa 流量ml/min 压力KPa 流量ml/min 压力KPa 流量ml/min 压力KPa 流量ml/min
505 3 400 3 177 3    
520 5 406 5 187 5    
560 10 435 10 202 10 45 10
600 15 456 15 213 15 48 15
640 20 480 20 229 20 49 20
    523 30     53 30
表中测量了各孔径的空气渗透压力和当时的流量。
采用SPG膜型: φ10mm长度(有效长度)L105mm
*即使增加压力来增加流量,也只会出现大气泡,不会产生细气泡。
 
五、压方式和外压方式
采用高强度管型10mmSPG。有内压外压两种用途,根据SPG膜的固定方法和SPG管道形状所衍生的强度,实际工作压力差别很大。
 
     内压                                        外压
 
 
 
 
 
  内压 外压
压力 *大0.3MPa *大0.98Mpa(0.8MPa)
膜管 1μm或更多 0.3μm或更多
优点 在不移动液体的情况下,气泡很容易分散在液体中。
适用于小容量烧杯测试(100ml-2L)
适合批量加工。
它可以用于液体,如微生物和聚合物,对冲击敏感。
便于使用的浮动分离。
它可以在很小的SPG孔径下使用,并且比内压型更容易获得更细的气泡。
易于连接到供液管道。
缺点 与外压型相比,只能使用较大孔径的SPG 需要用泵等强行送液,不适合微生物等使用。
 
*1:*大压力因使用的模块而异。
*2:在第2页的泡压力中,根据使用压力来确定SPG的推荐孔径。当使用表面张力较低的液体时,可以使用较小的SPG孔径。
外压式微纳气泡发生器 SB-125
 
 
 
 
 
压力 外压 *大0.3MPa
膜管 管式Φ10mm 长度125mm有效长度L 105mm
孔径 0.3μm或其他
材质 SUS304SUS303FKM(o型圈)
PPPEFPM、陶瓷、硅橡胶、聚氨酯
加压气体管连接 外径6mm一触式管接头(SMC)
配件 ①SPG模块(MD10L125)(带疏水阀)
二次压力调节(数字压力表/精密调节/阀门)
液体循环泵(电阻器、硅橡胶管)
泵风压注射器/
支架设置用于固定(支架、夹子、套筒)
 
 
*1可使用的孔隙大小取决于液体(表面张力)和气体。
*2、主机不包括主压力(气瓶、主压力调节器)和管道。
*3可单独购买外压模块(MD10L125)
*4可以定制,如将SPG膜模块改为L250mmL500mm,或更换配管材料。
 
加工定制:
品牌:日本SPG
型号:SB-125
长度:125 mm
直径:10 mm
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