纳米气泡理论研究

   经典理论认为气泡越小表面张力越大，纳米气泡表面张力大造成内压非常高，因此纳米气泡存在性和稳定性一直是有争议的话题。

     纳米气泡被许多学者使用不同技术探测。与大气泡研究一样，学者们没有纠结于纳米气泡的定义。有学者甚至忽视纳米气泡和微米气泡存在被忽视的直径范围，认为直径小于200纳米的气泡为纳米气泡，10微米以上的为微米气泡，对200纳米到10微米之间的气泡不去理会，也有学者把200纳米－10微米气泡定义为微纳米气泡，这说明对超细小气泡的分类缺乏清晰的标准。利用臭氧微纳米气泡有效促进了活性污泥溶解，与普通臭氧接触池相比，采用微纳米气泡的臭氧接触池能将近80%的微生物灭活，同时对TOC的去除率能够提高1倍。

     2012年，吴等定义纳米和微纳米气泡，认为500纳米以下为纳米和微纳米气泡。***近有学者认为直径小于数百纳米的气泡为纳米气泡，这不仅含糊而且存在矛盾。

    总之，纳米气泡直径的大尺度存在不同看法，直径小于1微米的气泡因为尺度和特征类似可分类为微纳米气泡或纳米气泡。

微纳米气泡发生装置原理一

     加压溶解型微纳米气泡装置构成 水泵，加压溶解罐，出口喷嘴。加压 3-4 个大气压；一般在水中即使含有纯氧微纳米气泡时，按物理常识，几乎在瞬間就溶于水中消失。在加压溶解罐溶解大量气体，通过出口的喷嘴时压力释放，在常压下达到过饱和状态，以微纳米气泡形式放出。气泡浓度数千个/ml;一般有两个分布峰值（10um 和 50um）.

气液二相流旋回型装置构成 水泵，涡流发生装置，出口喷嘴。这是常用的微纳米气泡生成方法。通过泵将气体（大气泡）卷入涡流水流，然后使涡流崩溃来压碎气泡，再通过出口喷嘴以微米气泡形式放出。根据涡流发生方法有很多种装置，

微纳米气泡发生装置主要原理

（1）在出口附近设置倾斜羽翼，使水流通过时产生旋回流。水流内含有气体时则可以产生微纳米气

泡。

（2）在管道内设置障碍物来涡流崩溃。一般采用直接将涡流释放到水体内，因为水体静止（如墙

壁），从出口喷嘴释放的涡流瞬时崩溃来打碎气泡，产生微纳米气泡。

（3）在管道内安装轴和螺旋桨，或安装卵状，或圆筒形容器，使水流高速回转来产生强力的涡流。

***基本的气液二相流旋回型装置产生 30um 峰值的微纳米气泡，分布单一而且浓度很低（数百个/ml）.

但通过加压或者改良出口喷嘴也可以发生高浓度微纳米气泡。而且低浓度的装置根据水质也可以发生高浓度气泡（例如海水，高浓度有机质的废水等）。

微纳米气泡具有以下独有特点

由于微纳米气泡发生装置工作原理及所产生的气泡大小与常规曝气装置有很大的不同，因此该装置产生的微纳米气泡具有以下独有特点。

①电离现象:气体在水中的溶解度受气压影响较大，但电解质的离子化水可以让溶入的微纳米气泡表而形成双层电离子，并随着表而积的不断减少而急剧收缩，可以让气泡内的气体散逸得以抑制，从而大大提高了溶解度。

②超声波性:微纳米气泡由于高能破灭而产生超声波，这种超声波具有较强的杀菌作用。

③带电性:微纳米气泡表而带有负电荷，所以气泡间很难合为一体，在水体中能产生非常浓密而细腻的气泡，不会像常规气泡一样会融合增大而破灭。通常微纳米气泡的表而电位为-30~-50 mV，可以吸附水体中带正电的物质。利用表而电荷对水体微粒的吸附性，可以把水体中的有机悬浮物固定而分离。因此，该技术在提高溶解氧的同时，也具有一定的水质净化效果。微纳米气泡臭氧氧化对UV254的去除效果比大气泡臭氧氧化好，两活性炭柱对UV254均有较好的去除效果。

④滞留性:微纳米气泡在水体中上升速度非常缓慢，似烟雾在水中弥漫，如10μm的气泡以100μm/S的速度上升、在水体中上升lm需花3h的时间，所以微纳米气泡会在水中逗留很长时间。该特性也是其具有高度溶解效率的***所在。这种滞留性的产生除与气泡微小浮力减少有关外，更重要是由它的电性所致。如果采用极板进行观察，随着电极的转换，可以看到小气泡的极性运动和z字形缓慢上升的现象。任何能增加负电荷的物质都有利于气液界面，如氢氧根离子或用防静电***增加阴离子能缩小纳米气泡直径。