微米和纳米科技材料

论微纳米气泡产生方法?

之前我分享过一篇“这个牛奶水不好喝,但能帮你美肤”的文章,文章提过此“牛奶水”就是在科技界说的微纳米气泡水。文中也提到微纳米气泡水有着非常独特的特点:

  1. 比表面积大

  2. 气泡表面带电荷

  3. 自我加压

  4. 产生烃基自由基

  5. 溶解氧高

基于以上特点,微纳米气泡水在很多的领域有应用,如污水处理,美容护肤,药物传递等等。

论微纳米气泡产生方法?

应用范围

微纳米气泡既然有这么多的应用,那如何有效的产生微纳米气泡目前也是一个值得研究的课题。

论微纳米气泡产生方法?

微纳米气泡水

气泡产生是静态或准静态过程,然后进入融合和破裂的动态过程,气泡的形成、增大和崩溃空化过程。根据气泡内容的不同,空化分为雾空化和气空化。气泡形成主要是在特定温度情况下压强下降到某一个阈值,这类似于沸腾,区别是压强降低而不是温度增加。气泡融合和气泡崩溃是小气泡的两种相反状态,小气泡结合起来可以变成大气泡,也能通过崩溃变成更小的气泡。

我们根据不同需要使用不同技术制备小气泡,气泡制备方法主要包括水力空化和颗粒空化、声学或声波降解法、电化学气蚀和机械搅拌等。所有这些技术背后的物理学基础都是利用表面张力和能量消耗降低压强。

降压强空化有两种技术,一是利用水流湍流造成压强改变的水力空化,另一个是使用声波的空化作用。局部能量耗竭空化可以用光源光子或其他基本粒子诱导。

在水处理技术中,水力空化是最常用的气泡制造技术,可以通过加压饱和、气泡剪切、分裂和机械搅拌等。声或声波系统使用超声波,超声波探头有的放在液体内,也有放在液体外的。

声波空化有两种情况,第一种情况是均匀成核。是液体在破裂时声波引起的拉应力超过分子间作用力。实现这一目标所需的能量远远大于理论计算值。因为液体本身具有非均匀性,气泡出现具有不确定性。第二种类型的空泡是异相成核。空化在液体最薄弱的区域出现。

纳米气泡的基本制造方法有四类,一是加减压法,二是机械旋切法,三是超声空化法,四是湍流管法。一般是将多种方法联合起来使用,可以获得比较好的效果。

目前应用最广泛的方法是第一种,产生气泡的效率高,成本相对好控制,实际应用方面也最广。想要更深入的对微纳米气泡的制备方法,欢迎留言一起讨论,最终的目的是让大家一起发挥微纳米气泡的特点,让这门技术对改善老姓的生活品质而普及开来。

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