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水中产生纳米气泡的新方法

水中产生纳米气泡的新方法

纳米气泡

爱尔兰都柏林大学的研究人员发现了一种新的节能方法,可以在水中产生和释放大量亚稳态的纳米级气泡,超过自然溶解度水平。这一发现有可能对包括废水处理,储气,食品,生物制药和酿造等行业产生颠覆性的影响。

微米气泡是直径小于50微米(1微米相当于1米的一百万分之一)的微小气泡,它们在包括废水处理等许多工业应用中都有重要的用途。然而,由于内部气体的快速溶解,微米级气泡的尺寸会减小,并最终在水下消失,这限制了它们的工业应用潜力。

纳米气泡也是微小的气泡,但是在纳米级。纳米是一米的十亿分之一。与微米大小的气泡相比,纳米气泡在热力学上可以稳定几个月甚至更长的时间,因此具有增强的气体传输性能和更大的工业潜力。

迄今为止,科学家面临的挑战是开发易于控制的方法来促进纳米气泡的形成和纳米气泡的释放。

都柏林大学化学与生物过程工程学院的尼尔·英格利希(Niall English)教授和穆罕默德·热扎·哈尼(Mohammad Reza Ghaani)博士发现了一种新的,节能且易于控制的方法,可产生和释放大量纳米气泡。

英格利希教授说:“我们的发现涉及电场的应用,电场会在气液界面上造成瞬态负压区域,从而导致气体掺入液体中。纳米级气泡形式。它非常节能,无添加剂,可用于多种气体,大大提高了气体在水中的溶解度,是高度亚稳态的,至少持续几个月。在与卡尔加里大学的彼得·库萨里克(Peter Kusalik)教授合作后,我们对电场中的纳米气泡迁移率有了良好的理论理解,这有助于我们对纳米气泡稳定性的微观认识。”

这一研究极大地提高了气体传输速率,并带来了许多工业部门的运营效率的阶梯式变化,比如储气,废水处理,生物制药,酿造,农业和食品。

哈尼博士说:“我们产生纳米气泡的新方法具有多种商业应用,并有可能在几个月内提高将气体直接存储在水溶液中的能力。此外,它会增加数倍的溶解气体水平,从而提高处理废水的能力,并增强限氧生化和生物制药反应中的传质,例如食品和酿造行业的发酵过程。”

卡尔加里大学化学系教授彼得·库萨里克教授说:“我们的研究还揭示了纳米气泡表观稳定性的分子来源,由于纳米气泡的尺寸很小,它们可能不稳定。行为的起源可以追溯到液态水和气体之间边界处水分子的独特结构。”

《科学进展》杂志刊登了这篇报告。

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