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微納米氣泡的定義

通常我們把氣體在液體中的存在現象稱作氣泡。氣泡的形成現象，在自然界中的許多過程中都能遇到，當氣體在液體中受到剪切力的作用時就會形成大小、形狀各不相同的氣泡。目前，對氣泡的分類與定義并不是十分嚴格，按照從大到小的順序可分為厘米氣泡（CMB）、毫米氣泡（MMB）、微米氣泡（MB）、微納米氣泡（MNB）、納米氣泡（NB）。所謂的微納米氣泡，是指氣泡發生時直徑在10微米左右到數百納米之間的氣泡，這種氣泡是介于微米氣泡和納米氣泡之間，具有常規氣泡所不具備的物理與化學特性。

1.2kw微納米曝氣機特性

1.比表面積大

氣泡的體積和表面積的關系可以通過公式表示。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，在總體積不變（V不變）的情況下，氣泡總的表面積與單個氣泡的直徑成反比。

根據公式，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，各種反應速度也增加了100倍。

2.上升速度慢

根據斯托克斯定律，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受到水的表面張力的作用。

對于具有球形界面的氣泡，表面張力能壓縮氣泡內的氣體，從而使更多的氣泡內的氣體溶解到水中。

根據楊-拉普拉斯方程， ?P=2σ/r,?P代表壓力上升的數值，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 會受到0.3個大氣壓的壓力，而

直徑1μm的氣泡會受高達3個大氣壓的壓力。微納米氣泡在水中的溶解是一個氣泡逐漸縮小的過程，壓力的

上升會增加氣體的溶解速度，伴隨著比表面積的增加，氣泡縮小的速度會變的越來越快，從而最終溶解到水中，理

論上氣泡即將消失時的所受壓力為無限大。

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，而且通常陽離子比陰離子更容易離開氣液界面，而使界面常帶有負電荷。

已經帶上電荷的表面傾向于吸附介質中的反離子，特別是高價的反離子，從而形成穩定的雙電層。

微氣泡的表面電荷產生的電勢差常利用ζ電位來表征，ζ電位是決定氣泡界面吸附性能的重要因素。

當微納米氣泡在水中收縮時，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能一下子

釋放出來，此時可激發產生大量的羥基自由基。羥基自由基具有超高的氧化還原電位，其產生的

*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，實現對水質的凈化作用。

6.傳質效率高

氣液傳質是許多化學和生化工藝的限速步驟。研究表明，氣液傳質速率和效率與氣泡直徑成反比，

微氣泡直徑極小，在傳質過程中比傳統氣泡具有明顯優勢。當氣泡直徑較小時，微氣泡界面處的

表面張力對氣泡特性的影響表現得較為顯著。這時表面張力對內部氣體產生了壓縮作用，使得微氣

泡在上升過程中不斷收縮并表現出自身增壓效應。從理論上看，隨著氣泡直徑的無限縮小，氣泡界

面的比表面積也隨之無限增大，最終由于自身增壓效應可導致內部氣壓增大到無限大。因此，

微氣泡在其體積收縮過程中，由于比表面積及內部氣壓地不斷增大，使得更多的氣體穿過氣泡界面

溶解到水中，且隨著氣泡直徑的減小表面張力的作用效果也越來越明顯，最終內部壓力達到一定

極限值而導致氣泡界面破裂消失。因此，微氣泡在收縮過程中的這種自身增壓特性，可使氣液

界面處傳質效率得到持續增強，并且這種特性使得微氣泡即使在水體中氣體含量達到過飽和條件時

仍可繼續進行氣體的傳質過程并保持高效的傳質效率。

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，使得微納米氣泡在緩慢的上升過程中逐步縮小

成納米級，最后消減湮滅溶入水中，從而能夠大大提高氣體（空氣、氧氣、臭氧、二氧化碳等）在

水中的溶解度。對于普通氣泡，氣體的溶解度往往受環境壓力的影響和限制存在飽和溶解度。在

標準環境下，氣體的溶解度很難達到飽和溶解度以上。而微納米氣泡由于其內部的壓力高于環境壓力

使得以大氣壓為假定條件計算的氣體過飽和溶解條件得以打破。

 裝置優點:

機、電、水、氣一體化設計，內置無油空氣壓縮機、凈化干燥裝置、電控裝置、儀表儀器等于一體，整機結構緊湊，外型美觀，該裝置直接產微納米氣液輸出。

曝氣管路可移動、便于和現有設備設施進行結合；

可以外接多種氣源，實現不同種類氣液間自由組合，滿足水處理的需求；

設備達到飽和溶氣狀態時間短，效率高，節約能耗；

結構堅固、部件少、拆裝簡便、易維修、抗腐蝕；
  產生納米級氣泡，氣泡最小粒徑可達10-100nm,流量大小可定制（1-100m3/h)。