纳米气泡直径与PH值的关系

      研究发现：纯水中，水分子水解产生的 H+主要游离在溶液中，而 OH−通常存在于气液界面形成双电层，因此纳米气泡自身带负电(反映了不同pH 条件下纳米气泡的表面电位)。

       很多人认为酸性条件下，纳米气泡更加稳定，但关于纳米气泡尺寸与 pH的关系，目前却无定论。为了考察 pH 对纳米气泡尺寸的影响，试验测定了不同 pH 溶液空化后其中的纳米气泡尺寸。

      在试验 pH 区间范围内，气泡尺寸随着 pH 增大而增长。这可能是 NaOH 一方面提供更多的 OH−，增强纳米气泡表面电负性，强化气泡间的排斥力；

       但另一方面，也增加了溶液离子强度，减小气泡内部排斥力，而且高 pH 条件下油酸钠起泡能力强，导致产生更多的气泡，提高气泡间的碰撞和粘附概率，加剧了气泡的聚集和合并。

       因此，高 pH 条件下测定纳米气泡的尺寸比低 pH 条件下的大。

纳米气泡超长寿命原因分析

        纳米气泡的稳定性一直存在争议，按照经典的Young–Laplace公式，当气泡体积越小，表面张力越大，内部压力越大，内部压力大会驱动气泡内气体向液体扩散溶解，表面张力和气体丢失的结果使气泡快速趋向缩小甚至崩溃消失。

     例如，当纳米气泡直径为159纳米时候，其表面张力为13.93mN/m，可产生大约452kPa的压力，相当于4.5个大气压。这样高的内压已经达到微纳米气泡快速崩溃的情况。

       理论上纳米气泡不可能长时间存在，但许多研究发现纳米气泡的寿命非常长。也就是说，理论上液体中纳米气泡几乎不存在，但研究证据表明液体中纳米气泡能大量长时间存在。

      纳米气泡长寿命一个重要特点是有一个尺度范围，大约在150纳米附近，从50纳米到500纳米，条件如温度、液体和气体成分不同这个范围有一定变化。微纳米气泡发生装置，把气体（如：空气、氧气、臭氧等）用高速旋回切割方式溶入水中，快速、***地制取微纳米气泡水，提高气体的溶解效率，满足对水体进行处理的要求。超过这个范围，如纳米气泡，仍然符合快速崩溃的特点，超过这个范围，正好处于经典气泡具有收缩趋势的范围。

微纳米气泡的应用历史

      为提高曝气效率，降低气泡直径从而增加气相在水体内的滞留时间是研究的主要方向之一。但纳米气泡因为其来自于微米气泡，其基本性质也是微纳米气泡的延伸。1980 年代以后，以 OHR 方（Original HydrodynamicReaction）生成微纳米气泡一度颇受瞩目，但其生成的气泡直径在仍局限于毫米级。直到九十年代中期，气泡生成技术才有所突破，气泡直径达到微米级，并有成型的商用设备问世，在地表水体污染修复，水产养殖，工业废水处理等领域有所应用。

      从工学应用（水处理）的角度，对气泡的要求一是提高在水中的溶解效率，二是利用其具有与水不同的湿润性（wettability）来分离水中的固体粒子。学术上对气泡分类主要根据气泡性质的不同，常用的指标是气泡大小、表面特征和气泡寿命。一般来说气泡的直径愈小愈好，制造微细气泡的需求一致存在。因为水的表面张力很大，即使采用强力的切断技术，在水中将气泡切成 100um（0.1mm）以下一直是很难的课题。90 年代后期，生成微细气泡的技术才有突破。随之而来的是各个领域的一系列的应用研究。

气泡达到微米水平，已不只是大小的问题，气泡的性质也发生根本的变化。利用臭氧微纳米气泡处理含类黑精的乙醇生产废水也得出类似结论，对TOC的降解率有大幅度的提高。毫米级气泡（生成时）在水中上升到水面破灭消失，而微纳米气泡在水中则是缩小，***终完全消失（溶解）或变成纳米气泡长时间存在。尤其纳米气泡，已经不具有气泡的大部分性质而自成一体。但纳米气泡因为其来自于微米气泡，其基本性质也是微纳米气泡的延伸。

微纳米气泡的主要物理性质如下。

（1）自己加压（压缩）效果

（2）表面电荷的浓缩，破灭以及产生自由基离子

（3）表面电荷的浓缩，破灭和生成纳米气泡