上虞河道治理移動(dòng)式微納米氣泡發(fā)生裝置 微納米氣泡的特性

1.比表面積大

氣泡的體積和表面積的關(guān)系可以通過(guò)公式表示。氣泡的體積公式為V=4π/3r³，氣泡的表面積公式為A=4πr²，兩公式合并可得A=3V/r，即V_總=n·A=3V_總/r。也就是說(shuō)，在總體積不變（V不變）的情況下，氣泡總的表面積與單個(gè)氣泡的直徑成反比。根據(jù)公式，10微米的氣泡與1毫米的氣泡相比較，在一定體積下前者的比表面積理論上是后者的100倍。空氣和水的接觸面積就增加了100倍，各種反應(yīng)速度也增加了100倍。

2.上升速度慢

根據(jù)斯托克斯定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比。氣泡直徑越小則氣泡的上升速度越慢。從氣泡上升速度與氣泡直徑的關(guān)系圖可知，氣泡直徑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。如果考慮到比表面積的增加，微納米氣泡的溶解能力比一般空氣增加20萬(wàn)倍。

   3.自身增壓溶解

水中的氣泡四周存有氣液界面，而氣液界面的存在使得氣泡會(huì)受到水的表面張力的作用。對(duì)于具有球形界面的氣泡，表面張力能壓縮氣泡內(nèi)的氣體，從而使更多的氣泡內(nèi)的氣體溶解到水中。根據(jù)楊-拉普拉斯方程， ?P=2σ/r,?P代表壓力上升的數(shù)值，σ代表表面張力，r代表氣泡半徑。直徑在0.1mm以上的氣泡所受壓力很小可以忽略，而直徑10μm的微小氣泡會(huì)受到0.3個(gè)大氣壓的壓力，而直徑1μm的氣泡會(huì)受高達(dá)3個(gè)大氣壓的壓力。微納米氣泡在水中的溶解是一個(gè)氣泡逐漸縮小的過(guò)程，壓力的上升會(huì)增加氣體的溶解速度，伴隨著比表面積的增加，氣泡縮小的速度會(huì)變的越來(lái)越快，從而終溶解到水中，理論上氣泡即將消失時(shí)的所受壓力為無(wú)限大。

    4.表面帶電

純水溶液是由水分子以及少量電離生成的H⁺和OH^-組成，氣泡在水中形成的氣液界面具有容易接受H⁺和OH^-的特點(diǎn)，而且通常陽(yáng)離子比陰離子更容易離開(kāi)氣液界面，而使界面常帶有負(fù)電荷。已經(jīng)帶上電荷的表面一般傾向于吸附介質(zhì)中的反離子，特別是高價(jià)的反離子，從而形成穩(wěn)定的雙電層。微氣泡的表面電荷產(chǎn)生的電勢(shì)差常利用ζ電位來(lái)表征，ζ電位是決定氣泡界面吸附性能的重要因素。當(dāng)微納米氣泡在水中收縮時(shí)，電荷離子在非常狹小的氣泡界面上得到了快速濃縮富集，表現(xiàn)為ζ電位的顯著增加，到氣泡破裂前在界面處可形成非常高的ζ電位值。

     5.產(chǎn)生大量自由基

微氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能一下子釋放出來(lái)，此時(shí)可激發(fā)產(chǎn)生大量的羥基自由基。羥基自由基具有的氧化還原電位，其產(chǎn)生的*氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的污染物如等，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的凈化作用。

6.傳質(zhì)效率高

氣液傳質(zhì)是許多化學(xué)和生化工藝的限速步驟。研究表明，氣液傳質(zhì)速率和效率與氣泡直徑成反比，微氣泡直徑極小， 在傳質(zhì)過(guò)程中比傳統(tǒng)氣泡具有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)氣泡直徑較小時(shí)，微氣泡界面處的表面張力對(duì)氣泡特性的影響表現(xiàn)得較為顯著。這時(shí)表面張力對(duì)內(nèi)部氣體產(chǎn)生了壓縮作用，使得微氣泡在上升過(guò)程中不斷收縮并表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)。從理論上看，隨著氣泡直徑的無(wú)限縮小，氣泡界面的比表面積也隨之無(wú)限增大，終由于自身增壓效應(yīng)可導(dǎo)致內(nèi)部氣壓增大到無(wú)限大。因此，微氣泡在其體積收縮過(guò)程中，由于比表面積及內(nèi)部氣壓地不斷增大，使得更多的氣體穿過(guò)氣泡界面溶解到水中，且隨著氣泡直徑的減表面張力的作用效果也越來(lái)越明顯，終內(nèi)部壓力達(dá)到一定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破裂消失。因此，微氣泡在收縮過(guò)程中的這種自身增壓特性，可使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng)，并且這種特性使得微氣泡即使在水體中氣體含量達(dá)到過(guò)飽和條件時(shí)，仍可繼續(xù)進(jìn)行氣體的傳質(zhì)過(guò)程并保持的傳質(zhì)效率。

7.氣體溶解率高

微納米氣泡具有上升速度慢、自身增壓溶解的特點(diǎn)，使得微納米氣泡在緩慢的上升過(guò)程中逐步縮小成納米級(jí)，消減湮滅溶入水中，從而能夠大大提高氣體（空氣、氧氣、臭氧、等）在水中的溶解度。對(duì)于普通氣泡，氣體的溶解度往往受環(huán)境壓力的影響和限制存在飽和溶解度。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，氣體的溶解度很難達(dá)到飽和溶解度以上。而微納米氣泡由于其內(nèi)部的壓力高于環(huán)境壓力，使得以大氣壓為假定條件計(jì)算的氣體過(guò)飽和溶解條件得以打破。

上虞河道治理移動(dòng)式微納米氣泡發(fā)生裝置微納米氣泡應(yīng)用在各行業(yè)領(lǐng)域

       （1）在高科技產(chǎn)業(yè)，用于清洗晶片，提高潔凈度；

      （2）在冶金行業(yè)，用于提高礦石浮選效率；

      （3）在石化工業(yè)，用于提高管道輸油速度；

      （4）在飲用水處理方面，用于除去殘留氯、改善氧化還原電位、防止貯水xijun；

      （5）在工業(yè)排水方面，用于化學(xué)藥品、染料液的分解和脫色；

      （6）在工業(yè)污染處理時(shí)，用于除臭、及二惡英等化學(xué)物的分解處理，污水處理，各類管道清洗等；

       （7）在養(yǎng)殖業(yè)方面，工廠化養(yǎng)魚車間、孵化車間、大塘養(yǎng)魚、海水養(yǎng)殖、活魚運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的高效增氧工作，*替代傳統(tǒng)增氧設(shè)施，提高養(yǎng)殖密度，顯著增加經(jīng)濟(jì)效益；

       （8）在農(nóng)業(yè)方面，用于增氧灌溉、氣霧栽培、無(wú)水栽培，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)、提高抗病性、改善品質(zhì)、改良土壤、殺菌消毒，提高作物產(chǎn)量，增加蔬菜收獲茬數(shù)，延長(zhǎng)花卉開(kāi)放時(shí)間，改善產(chǎn)品質(zhì)量等等；

     （9）環(huán)保行業(yè)：用于水處理關(guān)聯(lián)設(shè)施，河塘、湖泊及水庫(kù)水質(zhì)改善，高度純凈水處理設(shè)施，土壤消毒凈化等。

       (10)  在海洋館，用于海水凈化消毒、增氧；

      （11）在保健康體方面，用于高氧泡泡浴、去除老化角質(zhì)、滋美皮膚；

（12） 人造霧景應(yīng)用：人造霧快速蒸發(fā)的水珠可以使周圍環(huán)境兼具保濕、降塵以及夏日消暑的多功能。它能極大的增加空氣中負(fù)氧離子的含量，無(wú)蚊蠅叮擾，極大地營(yíng)造和改進(jìn)人類生存和居住環(huán)境。在美化環(huán)境的同時(shí)，人造霧能產(chǎn)生大量的負(fù)離子，使得每毫升空氣中的負(fù)離子含量達(dá)到十萬(wàn)到五十萬(wàn)個(gè)，能有效改善密集活動(dòng)環(huán)境。