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微纳米气泡概述

发布时间:2020-07-18 浏览量:190

杭州桂冠环保科技有限公司

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(一)微纳米气泡的定义

学术上对气泡分类主要根据气泡性质的不同,最常用的指标是气泡大小、表面特征和气泡寿命。这些特征主要决定于气泡大小,因此许多学者把气泡大小作为唯一分类标准。按照这个标准,气泡被分为大气泡、微米气泡、亚微米气泡或纳米气泡。虽然学者们对气泡的大小范围有不同看法,Temesgen等根据众多文献研究总结,直径10μm~100μm为微米气泡,1μm~10μm为亚微米气泡,10nm~1000nm为纳米气泡。而具有一些特殊理化性质的微小气泡,主要集中在气泡直径在数百纳米到10微米之间的泡沫,称之为微纳米气泡。

(二)微纳米气泡的性质

长期大量研究表明,微纳米气泡具有特殊的物理化学性质。上升速度慢(滞留性)。普通气泡在水体中迅速上升到水面并破裂消失,存在时间极短。而微纳米气泡在水中上升速度较慢,从产生到破裂需几十秒甚至几分钟。直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/ min,而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min,后者是前者的1/2000。自身增压溶解。微纳米气泡内部的压力远远大于外界液体的压力,可以将更多的气泡内的气体溶解到水中,并伴随有自身溶解消失的现象。

1. 比表面积大。相对于微纳米气泡的体积,其比表面积非常大,具有超常的气体溶解能力。极大促进气液之间的反应速度。

2. 表面带电。表面带有负电荷, 对水中微小粒子具有增强吸附的作用;并随微纳米气泡收缩、溶解的过程在产生表面电荷浓缩、电离,产生氢氧自由基等现象。

3. 氧化性。因微纳米气泡在压坏时局部处于强大的高温高压状态,激发大量的自由基,可以发挥出强大的氧化性。

4. 杀菌性。微纳米气泡的杀菌性与常规的杀菌技术有着独特的区别,它的杀菌过程包括吸引与杀灭两个过程,采用二相流体法生成的泡沫因两相摩擦而产生强大的静电,这种带电的气泡可以吸附水体中的细菌与病毒。随着气泡的缩小压坏破裂,由于气泡周围激发大量的自由基及破裂所产生的超高温高压,把吸附的细菌病毒杀死。

5. 稳定性。气泡的逗留性可以让机能性的臭氧水实现物理化学稳定性,这是常规气泡所不具有独有特性。

(三)微纳米气泡曝气技术

微纳米气泡曝气技术,利用微纳米气泡快速发生装置把气体(如:空气、氧气、臭氧等)用高速旋回切割方式溶入水中,快速、高效地制取微纳米气泡水,提高气体的溶解效率, 满足对水体进行处理的要求。

微纳米气泡快速发生装置曝气后,水体呈乳白色。微纳米气泡在水中的上升速度较慢,停止曝气后乳白色气泡稳定存在3min~5min才消失, 曝气效果如下(见图1、图2)。

以氧气源曝气,水体经微纳米气泡快速发生装置曝气后,初始溶氧值19.8mg/L,5天后溶氧值13.1mg/L(见图3)。该装置以氧气源曝气瞬间可达到超饱和溶氧值,停止曝气后溶氧值衰减缓慢,说明微纳米气泡快速发生装置可向水体瞬间快速增氧,由于微纳米气泡比表面积大、上升速度慢以及自身加压溶解,溶氧值衰减非常缓慢。

微纳米气泡快速发生装置向5m3 的水体中循环曝气,以氧气源曝气20min即可达到饱和溶氧值,继续曝气溶氧值持续快速升高,120min后可达42.2mg/L,停止曝气72小时后,水体溶氧值依然高达26mg/L,仍处于超饱和状态。但是以空气源曝气,溶氧值达到饱和后变化不大,停止曝气后溶氧值衰减亦不明显


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