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神奇的超微細(xì)氣泡世界
—介紹日本超微細(xì)氣泡技術(shù)在產(chǎn)業(yè)和生活上的應(yīng)用
十多年前，日本研究者在小小氣泡上有了重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
科學(xué)們家發(fā)現(xiàn)：氣泡在水液中，存在著一個(gè)50微米左右的表面張力和氣泡內(nèi)壓之間的平衡臨界點(diǎn)。通常的氣泡在水中會(huì)急速上升，在到達(dá)水面時(shí)破裂而消失。而50微米以下的超微細(xì)氣泡（也叫微納米氣泡）由于小而緩慢上升，并受到壓力而不斷縮小，最后消失于水中（完全溶解）。
顯微鏡下0～1之間為1mm 微納米氣泡收縮炸裂示意圖
1.水中收縮破裂，氣泡完全溶解于水液；50微米以下的氣泡，上升速度緩慢，水液中滯留時(shí)間長(zhǎng)。例如直徑10μm的氣泡上升3mm需要1分鐘。更重要的是由于水氣之間的表面張力大于氣泡內(nèi)壓，氣泡呈自我收縮傾向。氣泡表面張力與氣泡直徑大小成反比，與氣泡內(nèi)壓成正比。表面張力大，氣泡不斷收縮，同時(shí)內(nèi)壓也隨之增大。即所謂出現(xiàn)自我加壓現(xiàn)象。一旦收縮的氣泡內(nèi)壓與表面張力失去平衡，氣泡破裂，氣體即完全溶解于水液中。
2.表面負(fù)電位特性：超微細(xì)氣泡作為一種膠體，由于水與氣體摩擦作用而帶負(fù)電。氣泡收縮的同時(shí)，表面電荷也隨之濃縮。其結(jié)果是微細(xì)氣泡全帶負(fù)電荷。由于氣泡都帶負(fù)電荷，相互排斥，氣泡數(shù)量不容易結(jié)合而減少。通常氣泡，電荷狀態(tài)不一，上升過(guò)程中，氣泡之間相互結(jié)合，形成大氣泡，或如葡萄串一般的氣泡團(tuán)，引起上浮加速。因此氣泡各自保持獨(dú)立，高濃度微納米氣泡看起來(lái)如牛奶一般的。帶負(fù)電的氣泡容易和細(xì)菌病毒、有機(jī)物懸浮物、金屬離子相互吸引。
3.氣泡破裂，出現(xiàn)壓壞，產(chǎn)生自由基等分解能量：氣泡自我加壓，不斷收縮而最終歸于破裂。破裂瞬間，氣泡氣壓和溫度上升到極限時(shí)，出現(xiàn)壓壞，積蓄放出的能量非常巨大，出現(xiàn)高達(dá)數(shù)千度的超高溫高壓狀態(tài)，產(chǎn)生強(qiáng)氧化分解能量的自由基。自由基定義為帶不對(duì)稱電子物質(zhì)。其超強(qiáng)氧化分解能量高于氯、紫外線、臭氧等氧化劑，可以分解水、及周圍各種化學(xué)物質(zhì)。
神奇的微納米氣泡特性及能量的發(fā)現(xiàn)，在醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)保行業(yè)引起重點(diǎn)關(guān)注，而且近年來(lái)正在為這些行業(yè)的發(fā)展提供多元化的新動(dòng)力。
首先，被廣泛利用的是保健醫(yī)療領(lǐng)域。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，充足的氧對(duì)于生體細(xì)胞新陳代謝、消除疲勞、精力充沛，保持身體健康有明顯效果。而迄今為止，氧的吸收主要依靠肺器官。微納米氣泡的發(fā)現(xiàn)，可以制造溶解氧高于普通水?dāng)?shù)百倍的保健濃縮富氧飲料水。飲料中的氧分子，通過(guò)消化系統(tǒng)能夠很快進(jìn)入人體血液中，其吸收氧的速度比呼吸系統(tǒng)吸收氧的速度要快10倍。對(duì)于要求緩解緊張地工作和生活的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，飲用富氧飲料水保健效果顯著，因而，在日本市場(chǎng)上，售價(jià)高且供不應(yīng)求。
日本人喜愛溫泉水療，利用微納米氣泡的清洗、美容和血流加速、皮膚溫?zé)嵝Ч_發(fā)了溫泉水療設(shè)備。歐美則將微納米氣泡炸裂時(shí)的能量來(lái)用于瘦身減肥。
高密度的微納米氣泡能夠產(chǎn)生負(fù)離子電荷，具有出色的表面活性清洗作用。微納米氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生的沖擊波和給予皮膚非常舒適的刺激，破滅時(shí)出現(xiàn)的高溫高壓則給予體膚溫?zé)岣惺堋?/p>
日本微納米氣泡溫?zé)嵝Ч⒀骷涌煨Ч麘?yīng)用于浴池
現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)環(huán)境污染問(wèn)題日益深刻，其中江河湖海因水質(zhì)污染基本失去自我凈化功能。恢復(fù)好氧微生物為主的生態(tài)凈化，改善水質(zhì)，方法之一就是向嚴(yán)重缺氧的水體增氧。微納米氣泡技術(shù)成本低，效果切實(shí)，是一種最佳選擇。
日本大阪護(hù)城河微納米氣泡水質(zhì)凈化
水產(chǎn)養(yǎng)殖的問(wèn)題與微納米氣泡的技術(shù)對(duì)策
1，養(yǎng)殖水體缺氧
地球生物基本生存離不開氧。氧是新陳代謝的基礎(chǔ)。缺氧是所有動(dòng)物衰老和疾病之源。陸上動(dòng)物靠肺、水生物靠鰓呼吸氧。大氣中氧濃度基本維持在21%左右，變化極小，因此陸上動(dòng)物基本上不缺氧。但是，對(duì)于水生物而言，就沒有那么幸運(yùn)了。由于氣壓、溫度變化；水體有機(jī)物質(zhì)污染；水生物的養(yǎng)殖密度等因素，使區(qū)域性、時(shí)間性氧濃度變化較大，嚴(yán)重影響水生物生存狀態(tài)。
由于最求高密度養(yǎng)殖，水體中水溫高，殘餌和水生物糞尿容易腐敗、以及水生物排出的二氧化碳等引起水質(zhì)污染問(wèn)題嚴(yán)重。正常有氧生態(tài)環(huán)境下，會(huì)自然繁衍大量的好氧菌分解這些有機(jī)污染。但是，氧不足，通常容易被氧分解的氨氮、亞硝酸、二氧化硫等有毒物質(zhì)大量發(fā)生，厭氧菌大量繁殖，池塘底層黑臭淤泥堆積，水生物生存環(huán)境惡劣，加上病毒侵襲，經(jīng)常出現(xiàn)死亡。
利用微納米氣泡體積小，而且最終破裂于水中，氣體可以完全溶解于水的特點(diǎn)，日本水產(chǎn)業(yè)界開發(fā)了各種各樣的高效水產(chǎn)增氧、改善水質(zhì)的微納米氣泡設(shè)備。
2. 生理活性促進(jìn)
現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)中，單純?nèi)毖醯膯?wèn)題比較容易解決。日本水產(chǎn)業(yè)界把注意力集中在如何提高魚蝦貝類的高產(chǎn)、高品質(zhì)上。微納米氣泡不僅高效增氧，更重要的是具有促進(jìn)生理活性功能。
富氧環(huán)境是水生物新陳代謝旺盛的條件之一。但是，生物對(duì)于氧的吸收能力也是重要因素。就像人體通過(guò)消化系統(tǒng)可以直接快速吸收氧分子一樣，帶氧微納米氣泡同樣可以直接為魚蝦貝類的消化器官直接吸收，供應(yīng)生體各器官。
微納米氣泡對(duì)于動(dòng)植物的促進(jìn)生理活性有明顯效果，微納米氣泡對(duì)于生體的加速血流循環(huán)，對(duì)于細(xì)胞、血流溫?zé)嵝Ч?duì)于鰓和消化器官的直接大量供氧，氧分子能夠直接進(jìn)入血液等已有結(jié)論。但研究涉及到動(dòng)植物的醫(yī)學(xué)生理學(xué)領(lǐng)域，目前尚無(wú)法完全清楚其機(jī)理。
日本水產(chǎn)養(yǎng)殖實(shí)踐表明：扇貝在含微納米氣泡水體中其開口度是平常的2倍，生長(zhǎng)促進(jìn)效果明顯。對(duì)蝦應(yīng)用微納米氣泡，血流加速1~2倍。對(duì)蝦幼苗的成活率達(dá)95%以上，成長(zhǎng)以近2倍的增重速度提高，吃食積極，養(yǎng)殖時(shí)間可以減少近一半。
容易爛根的蝴蝶蘭植物竟然和海水魚生長(zhǎng)在一起 海水魚與淡水魚養(yǎng)在一起
3. 養(yǎng)殖池底淤泥消化處理
養(yǎng)殖水質(zhì)管理最大困難也就在于池塘底質(zhì)管理。高密度養(yǎng)殖必然發(fā)生淤泥問(wèn)題。現(xiàn)在不少養(yǎng)殖戶無(wú)力投資污泥清除和處理，結(jié)果是養(yǎng)殖效果很差，偷死現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至清塘絕收。也有將黑臭淤泥通過(guò)水路外排的，結(jié)果是水路阻塞，環(huán)境污染，最后還是無(wú)法可持續(xù)養(yǎng)殖，只能放棄養(yǎng)殖。
微納米氣泡可以向水中提供溶解氧多，可以抑制污泥的增加，甚至消化存量污泥，營(yíng)造良性生態(tài)養(yǎng)殖環(huán)境。
也可以建設(shè)專門的池塘養(yǎng)殖污泥消化處理設(shè)施。把池塘里撈起來(lái)的污泥或清塘?xí)r的污泥投入設(shè)施之中，即可通過(guò)臭氧微納米氣泡和微生物技術(shù)自行消化分解，解決了池塘淤泥無(wú)法外排，也無(wú)法處理的問(wèn)題。
養(yǎng)殖池塘有機(jī)污泥消化分解設(shè)備
日本富氧微納米氣泡技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用圖片
蝦苗場(chǎng) 水族館
鮑魚養(yǎng)殖場(chǎng) 牡蠣養(yǎng)殖場(chǎng)
海膽?zhàn)B殖 多寶魚養(yǎng)殖
對(duì)蝦微納米氣泡機(jī)使用風(fēng)景
原標(biāo)題：微納米氣泡發(fā)生器
我們只做微納米氣泡技術(shù)—-禹創(chuàng)環(huán)境科技 Tel：155
微納米氣泡發(fā)生器，把氣體（如空氣、O2、三氧等）用迅速旋回切割方法融入水中，產(chǎn)生直徑少于50μm的氣泡，增加氣體在水中的溶解效率。在生產(chǎn)加工、衣食住行、“三農(nóng)”建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛的運(yùn)用。
微納米氣泡是如何發(fā)生的，首先定性一點(diǎn)，就是目前各個(gè)的氣體分布設(shè)備均沒法產(chǎn)生微納米氣泡，那就是因?yàn)槌Ｒ?guī)性氣體分布設(shè)備開洞都在mm級(jí)，試驗(yàn)室能夠取得最小的氣體分布設(shè)備，氣分布口尺寸都在百微米級(jí)，這類尺寸的氣泡因?yàn)闅馀菥鄄⒌木壒剩瑲馀輹?huì)自發(fā)產(chǎn)生大氣泡，最后取得mm等級(jí)的氣泡。除此之外也有水射流混合，即利用文丘里管進(jìn)行氣液混合，相關(guān)研究表明在不添加發(fā)泡劑的情況下，雖然文丘里管喉管內(nèi)的氣泡何以達(dá)到幾十微米，但是在擴(kuò)散段仍不可避免的發(fā)生氣泡合并現(xiàn)象。
1.壓壞現(xiàn)象：微納米氣泡水中會(huì)產(chǎn)生自我壓縮的現(xiàn)象 一部分氣泡破裂，一部分產(chǎn)生直徑更小的納米氣泡。
2.電離現(xiàn)象：實(shí)現(xiàn)微納米氣泡的穩(wěn)定化蓄存，進(jìn)而大幅提高了氣體溶解度。
3.超聲波：微納米氣泡自我壓縮破裂會(huì)產(chǎn)生瞬間5500攝氏度的高溫，約400Km/h的超聲波，并產(chǎn)生大量羥基自由機(jī)對(duì)水體具有很強(qiáng)的殺菌作用。
4.表面帶有負(fù)電荷：微納米氣泡間難以融為一體，在水體中能產(chǎn)生非常濃密而細(xì) 膩的氣泡，不會(huì)像常規(guī)性氣泡一樣會(huì)融合增大而破裂。
5.微納米氣泡在水體中上升速度非常的遲緩，在水中停留時(shí)間長(zhǎng)因此其具有髙度溶解效率。
6.自我加壓：微納米氣泡自身的表面具有較強(qiáng)的張力，在水中不斷收縮，而產(chǎn)生氣液臨界表面積更大的超微納米氣泡，最后收縮到一定程度則消失溶解于水體中，那就是它具有強(qiáng)勁溶氧性的緣故所在。
7.擴(kuò)散性：微納米氣泡與普通氣泡不同，普通氣泡因大氣泡效應(yīng)很快就會(huì)合并上升與破裂，在水中的擴(kuò)散性差，而微納米氣泡具有極高的氣泡密度與橫向的擴(kuò)散性。
8.氧化性：因微納米氣泡在壓壞時(shí)在局部處于強(qiáng)勁的高溫高壓狀態(tài)，激發(fā)大量的自由基，能夠發(fā)揮出強(qiáng)勁的氧化性。
9.穩(wěn)定性：氣泡的逗留性能夠讓機(jī)能性的臭氧水實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)穩(wěn)定性，這 是常規(guī)性氣泡所不具有獨(dú)有特性。
10.殺菌性：帶電的氣泡能夠吸附水體中的細(xì)菌與病毒。隨著氣泡的縮小壓壞破裂，于氣泡周圍激發(fā)大量的自由基及破裂所產(chǎn)生的超高溫高壓，把吸附的細(xì)菌病毒殺死。
11.生物生理活性。
現(xiàn)在市面上常見的微納米氣泡發(fā)生器均屬于高剪切發(fā)生器，采用動(dòng)態(tài)性或靜態(tài)的高速剪切設(shè)備，將氣液混合物內(nèi)的氣泡攪碎，由于這類部件的強(qiáng)勁剪切力，能夠?qū)馀輸囁橹翈资{米到幾微米，最后形成微納米氣泡。這類形式能耗比較大，但卻是現(xiàn)有唯一發(fā)生微氣泡的方法。
曝氣管路可移動(dòng)、便于和現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行結(jié)合；
能夠外接多種氣源，實(shí)現(xiàn)不同種類氣液間自由組合，滿足水處理的需求；
設(shè)備達(dá)到飽和溶氣狀態(tài)時(shí)間短，效率高，節(jié)約能耗；
結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、部件少、拆裝簡(jiǎn)便、易維修、抗腐蝕。
微納米氣泡發(fā)生器的應(yīng)用領(lǐng)域：
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：增氧、消毒
水產(chǎn)與畜牧養(yǎng)殖：水質(zhì)凈化、消毒
污水治理：水質(zhì)凈化、消毒
醫(yī)療、養(yǎng)生：殺菌、消毒、保健
食品加工：消毒、保鮮
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有趣的是，體納米氣泡受到布朗運(yùn)動(dòng)的影響 ，因此表現(xiàn)得好像它們具有像納米顆粒一樣的固體殼。 因此，納米氣泡可以使用動(dòng)態(tài)光散射（DLS） [ 2743 ]來(lái)確定，其使用穿過(guò)樣品溶液的激光散射的波動(dòng)（見右圖）。 這些波動(dòng)是由于具有納米氣泡的顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生更大的散射但波動(dòng)更慢。
計(jì)算的擴(kuò)散常數(shù)用于使用Stokes-Einstein方程確定粒子的流體動(dòng)力學(xué)球等效半徑r，
Translational diffusivity=(RT/N)x(1/6pi x viscosity x molecular radius)
其中D t是平移擴(kuò)散系數(shù)（m2?s -1 ），R是氣體常數(shù) （J?K – 1?mol -1 ），T是溫度（K），N是Avogadro數(shù) （mol -1 ） η是溶液的動(dòng)態(tài)粘度 （Pa?s）。 該方法能夠測(cè)量大于10億納米氣泡/ ml的濃度。 總信號(hào)的分析給出了納米氣泡的濃度和尺寸分布，但不確定單個(gè)氣泡運(yùn)動(dòng)，這與下面給出的納米顆粒跟蹤分析不同。
什么是納米氣泡？
納米技術(shù)日益增長(zhǎng)的重要性現(xiàn)在已經(jīng)導(dǎo)致納米氣泡的發(fā)展，這引起了各方面的關(guān)注。 納米氣泡在包括科學(xué)研究，食品部門在內(nèi)的許多領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 本文將討論與納米氣泡相關(guān)的特性，應(yīng)用和發(fā)展。
納米氣泡的小尺寸使其比大氣泡具有更有趣的特性，因?yàn)樗鼈兙哂懈弑缺砻娣e和液相中的高滯留特征。 當(dāng)微納米氣泡由于在坍塌之前形成的氣 – 液界面處的高密度離子而坍塌時(shí)發(fā)生自由基生成。
已經(jīng)表明，由于極高的內(nèi)壓，納米氣泡在大氣壓下不能保持穩(wěn)定狀態(tài)。 經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，有人提出，半徑為100nm的氣泡的典型壽命約為100μs。
納米氣泡研究
相差成像可用于區(qū)分污染物和納米氣泡。 以前，大多數(shù)納米氣泡研究是使用原子力顯微鏡（AFM）進(jìn)行的，因?yàn)樗诜治鑫⒂^表面方面具有強(qiáng)大的性能。 理論上，AFM可用于掃描表面以直接檢測(cè)氣泡，通過(guò)在不同的掃描模式之間進(jìn)行切換以及通過(guò)力譜進(jìn)行間接檢測(cè)。
例如，接觸模式是不合適的，因?yàn)樗┘拥郊{米氣泡的橫向力，這導(dǎo)致它們與表面聚結(jié)或斷開。 然而，這種模式表明它們有一個(gè)柔軟的帽形圓頂
從納米氣泡調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的信息有助于推進(jìn)凝聚，過(guò)濾或浮選的工程過(guò)程。
納米氣泡產(chǎn)生的近似范圍
氣體和水的劇烈混合形成含有許多直徑范圍廣的納米氣泡的溶液。 生成時(shí)， 可以產(chǎn)生比較大氣泡更高濃度的小氣泡。 納米氣泡由于溫度波動(dòng)而在欠飽和水中引發(fā)，溫度升高會(huì)降低溶解度并導(dǎo)致飽和度波動(dòng)。 然后，這種納米氣泡可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能松弛或附著在表面上。 納米氣泡可以通過(guò)電解制備，通過(guò)在高機(jī)械剪切速率下將氣體引入水中，
通過(guò)20納米氣泡膜過(guò)濾器，通過(guò)多孔玻璃和陶瓷，來(lái)自碳氟化合物液滴，來(lái)自籠形水合物的解離，通過(guò)在較高壓力下飽和，隨后壓降，在低溫下飽和，然后快速升溫（溫度跳躍），通過(guò)高水流生空化，納米氣泡通過(guò)混合蒸汽（例如，氮?dú)饧诱羝├淠到y(tǒng)，通過(guò)通過(guò)分解H 2 O 2混合CO 2氣體和水納米氣泡，通過(guò)廣泛的氣體引入（例如通過(guò)溶解細(xì)
），使用文丘里管，通過(guò)聲空化，通過(guò)反復(fù)壓縮/減壓氣體進(jìn)入水，或通過(guò)這些過(guò)程的組合。 每小時(shí)生產(chǎn)出數(shù)噸納米氣泡水。 它們的氣體含量而不是顆粒已被證實(shí)。
國(guó)內(nèi)對(duì)納米氣泡的研究
納米氣泡的存在仍然存在分歧，因?yàn)槔碚撋纤鼈儜?yīng)該在微秒內(nèi)溶解，但已經(jīng)證明即使在經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)和數(shù)天后也存在。 由Brenner和Lohse 提出的一個(gè)理論是一個(gè)模型，它將氣泡的穩(wěn)定性質(zhì)固定在納米氣泡進(jìn)出氣體分子之間的動(dòng)態(tài)平衡上，由Yasui等人進(jìn)行了研究。 得出類似的結(jié)論。
位于氣泡表面的厚氣體層產(chǎn)生足夠的氣體，以便在氣泡中流入。 現(xiàn)在認(rèn)為納米氣泡的延長(zhǎng)穩(wěn)定性是過(guò)飽和和接觸線釘扎的結(jié)果，它補(bǔ)充了動(dòng)態(tài)平衡模型。
張等人。 已觀察到納米氣泡接觸角的尺寸減小，取代橫向尺寸[24]。 氣泡保持固定在三相接觸線上，拉普拉斯壓力降低到零，并且在納米氣泡和周圍環(huán)境之間沒有發(fā)生相當(dāng)大的內(nèi)部壓力或濃度梯度。 由于化學(xué)和形態(tài)不均勻性，即使在非臟或粗糙的表面上也會(huì)發(fā)生固定。
小型納米氣泡發(fā)生器
小型納米氣泡發(fā)生器，利用的是容器釋氣的物理原理，讓設(shè)備釋放出小于等于5微米的納米氣泡，具有常規(guī)氣泡所不具備的物理特性。所有的氣泡專家都知道小于5微米的氣泡水具有很強(qiáng)的生物捉功能，具有極高的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，它是很好的殺菌液，是很好的洗滌劑。可以滿足實(shí)驗(yàn)室 科研領(lǐng)域，可以用來(lái)配套富氫水機(jī)，讓富氫水也實(shí)現(xiàn)小型化。
您好，禹創(chuàng)環(huán)境科技（濟(jì)南）有限公司為滿足廣大客戶對(duì)微納米氣泡發(fā)生器小型化的需求，特意研發(fā)生產(chǎn)了小型微納米氣泡發(fā)生器裝置，精美機(jī)身外殼，運(yùn)行聲音比人正常講話還要低，僅僅使用24V直流電。可以用來(lái)家庭使用，也可以滿足大學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室的要求，小型化的微納米氣泡發(fā)生器也可以與氫氣相結(jié)合只做富氫水，很多女士美容機(jī)構(gòu)也是不錯(cuò)的選擇。
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