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      微納米氣泡概述

      發布時間:2020-07-18 瀏覽量:1414

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      (一)微納米氣泡的定義

      學術上對氣泡分類主要根據氣泡性質的不同,最常用的指標是氣泡大小、表面特征和氣泡壽命。這些特征主要決定于氣泡大小,因此許多學者把氣泡大小作為唯一分類標準。按照這個標準,氣泡被分為大氣泡、微米氣泡、亞微米氣泡或納米氣泡。雖然學者們對氣泡的大小范圍有不同看法,Temesgen等根據眾多文獻研究總結,直徑10μm~100μm為微米氣泡,1μm~10μm為亞微米氣泡,10nm~1000nm為納米氣泡。而具有一些特殊理化性質的微小氣泡,主要集中在氣泡直徑在數百納米到10微米之間的泡沫,稱之為微納米氣泡。

      (二)微納米氣泡的性質

      長期大量研究表明,微納米氣泡具有特殊的物理化學性質。上升速度慢(滯留性)。普通氣泡在水體中迅速上升到水面并破裂消失,存在時間極短。而微納米氣泡在水中上升速度較慢,從產生到破裂需幾十秒甚至幾分鐘。直徑1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/ min,而直徑10μm的氣泡在水中的上升速度為3mm/min,后者是前者的1/2000。自身增壓溶解。微納米氣泡內部的壓力遠遠大于外界液體的壓力,可以將更多的氣泡內的氣體溶解到水中,并伴隨有自身溶解消失的現象。

      1. 比表面積大。相對于微納米氣泡的體積,其比表面積非常大,具有超常的氣體溶解能力。極大促進氣液之間的反應速度。

      2. 表面帶電。表面帶有負電荷, 對水中微小粒子具有增強吸附的作用;并隨微納米氣泡收縮、溶解的過程在產生表面電荷濃縮、電離,產生氫氧自由基等現象。

      3. 氧化性。因微納米氣泡在壓壞時局部處于強大的高溫高壓狀態,激發大量的自由基,可以發揮出強大的氧化性。

      4. 殺菌性。微納米氣泡的殺菌性與常規的殺菌技術有著獨特的區別,它的殺菌過程包括吸引與殺滅兩個過程,采用二相流體法生成的泡沫因兩相摩擦而產生強大的靜電,這種帶電的氣泡可以吸附水體中的細菌與病毒。隨著氣泡的縮小壓壞破裂,由于氣泡周圍激發大量的自由基及破裂所產生的超高溫高壓,把吸附的細菌病毒殺死。

      5. 穩定性。氣泡的逗留性可以讓機能性的臭氧水實現物理化學穩定性,這是常規氣泡所不具有獨有特性。

      (三)微納米氣泡曝氣技術

      微納米氣泡曝氣技術,利用微納米氣泡快速發生裝置把氣體(如:空氣、氧氣、臭氧等)用高速旋回切割方式溶入水中,快速、高效地制取微納米氣泡水,提高氣體的溶解效率, 滿足對水體進行處理的要求。

      微納米氣泡快速發生裝置曝氣后,水體呈乳白色。微納米氣泡在水中的上升速度較慢,停止曝氣后乳白色氣泡穩定存在3min~5min才消失, 曝氣效果如下(見圖1、圖2)。

      以氧氣源曝氣,水體經微納米氣泡快速發生裝置曝氣后,初始溶氧值19.8mg/L,5天后溶氧值13.1mg/L(見圖3)。該裝置以氧氣源曝氣瞬間可達到超飽和溶氧值,停止曝氣后溶氧值衰減緩慢,說明微納米氣泡快速發生裝置可向水體瞬間快速增氧,由于微納米氣泡比表面積大、上升速度慢以及自身加壓溶解,溶氧值衰減非常緩慢。

      微納米氣泡快速發生裝置向5m3 的水體中循環曝氣,以氧氣源曝氣20min即可達到飽和溶氧值,繼續曝氣溶氧值持續快速升高,120min后可達42.2mg/L,停止曝氣72小時后,水體溶氧值依然高達26mg/L,仍處于超飽和狀態。但是以空氣源曝氣,溶氧值達到飽和后變化不大,停止曝氣后溶氧值衰減亦不明顯


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