微纳米气泡发生装置

微纳米气泡发生装置的生产已经在中美日韩等国相继展开。微纳米气泡曝气的活性炭柱出水消毒副产物生成势低于大气泡曝气的活性炭柱，两种不同曝气方式的活性炭柱出水消毒副产物相对含量与出水CODMn的相对值有密切关系，而进水则无此关系。我国生产微纳米气泡发生装置的公司主要有济南朗派环保科技有限公司、禹创环境科技（济南）有限公司等。其中云禹创环境公司的微纳米气泡发生装置原理是使水与气体高度相溶混合，超声波空化弥散释放出高密度且均匀的超微纳米气泡，形成云一样“乳白色”的气液混合体。

由于微纳米气泡发生装置在形成气泡的浓度、尺寸均匀性以及装置能耗等方面与传统气泡发生装置相比都有较大的优势，其制备方法得到了多数学者的广泛关注，当前研究微纳米气泡的发生方法有分散空气法、电解法、醇水替换法、超声空化法、化学反应法、微管道法等

由于微纳米气泡直径非常小，其表面受到表面张力的影响而不断的收缩，使其直径进一步缩小，从而使气泡内部压力增大，当收缩过程达到某个极限值时，微纳米气泡内部气压将趋于***大，***终导致微纳米气泡溶于水或在水面破灭消失。

在此过程中，即使水体中气体溶解率达到过饱和状态，微纳米气泡在水中具有较大的比表面积，因此仍可实现气液传质，具有较高的传质效率。

微纳米气泡技术将气体高速反复剪切，在水体中以微纳米气泡的形式存在。微纳米气泡的用途包括分离层积的半导体晶圆、污水处理、促进水耕作物的生长等等。应用在水处理领域，能够解决传统方式曝气气体在水中停留时间短、气体易逸出、气泡大等各方面问题。具有快速增加水体溶氧值和去除水中污染物的作用，与臭氧技术相结合还具有杀菌消毒的功能。

采用这项技术的微纳米气泡快速发生装置已经应用在土壤消毒、营养液增氧消毒、水产养殖增氧消毒、生活污水治理、河道湖泊治理、人工湿地的综合治理、果蔬清洗以及节水增氧灌溉等农业生产生活领域。①微纳米气泡消除有机物污染和黑臭由于微纳米气泡具有很强的滞留性，能够提供更加充足的氧气，在丰富好氧微生物的条件下，有机物污染指标COD和BOD明显下降，黑臭现象消失。微纳米气泡技术的推广应用，一方面促进了水处理技术的发展，另一方面对于促进农业的健康***发展、保障农民的用水安全，改善农村生态环境具有重要意义。

微纳米气泡水中停留时间长

非微纳米气泡在水体中产生后，会迅速上升到水面并破灭消失，气泡存在的时间短；而微纳米气泡一经产生，在水中上升的速度较慢，从产生到破灭的历程通常达到几十秒甚至几分钟  ，而且在上升过程中体积会不断收缩并于水中***终溶解消失，如图 2 中所示。第三种观点：Young–Laplace公式对纳米气泡不适用，因为纳米气泡表面张力受到界面曲度和内部气体压力影响非常大。对于微纳米气泡来说，体积越小的气泡在水中的上升速度就越慢，例如：气泡直径为 1 mm 的气泡在水中上升的速度为 6 m/min，而直径为 10 μm 的气泡在水中的上升速度为 3 mm/min，后者是前者的1/2000。

当气泡直径较小时，微纳米气泡界面处的表面张力对气泡特性的影响表现得较为显著。随着时间延长，分布峰值右移，但在1h内，纳米气泡仍然存在，这说明纳米气泡在油酸钠溶液中具有很强的稳定性。这时表面张力对内部气体产生了压缩作用，使得微纳米气泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。从理论上看，随着气泡直径的***缩小，气泡界面的比表面积也随之***增大，***终由于自身增压效应可导致内部气压增大到***大。

因此，微纳米气泡在其体积收缩过程中，由于比表面积及内部气压地不断增大，使得更多的气体穿过气泡界面溶解到水中，且随着气泡直径的减小表面张力的作用效果也越来越明显，***终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破灭消失  。

因此，微纳米气泡在收缩过程中的这种自身增压特性，可使气液界面处传质效率得到持续增强，并且这种特性使得微纳米气泡即使在水体中气体含量达到过饱和条件时，仍可继续气体的传质过程并保持***的传质效率